起重機(jī)械移動(dòng)綜合檢測(cè)平臺(tái)的研制開(kāi)發(fā)*

賈 森 杜 鑫 王波翔

河南省特種設(shè)備安全檢測(cè)研究院 鄭州 450000

作為機(jī)電類特種設(shè)備的重要構(gòu)成，起重機(jī)械凡在特種設(shè)備目錄內(nèi)的均需按照相關(guān)法律和安全技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行型式試驗(yàn)、定期檢驗(yàn)。起重機(jī)械的檢驗(yàn)檢測(cè)存在品種豐富、測(cè)試項(xiàng)目多等特點(diǎn)，且其經(jīng)常安裝在戶外、工廠廠區(qū)、施工工地等區(qū)域，位置偏遠(yuǎn)布置較分散，如何能夠更好地創(chuàng)新服務(wù)手段、提高技術(shù)能力、加速數(shù)據(jù)融合和信息化建設(shè)、為特檢工作提質(zhì)增效成為特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的研究方向[1]。

移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室、戶外檢測(cè)專用車等技術(shù)不斷發(fā)展為這一研究方向提供了思路，其在食品檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、承壓類特種設(shè)備等領(lǐng)域已有諸多應(yīng)用案例[2-4]，尤其是2020年新冠疫情出現(xiàn)以來(lái)，移動(dòng)核酸檢測(cè)車、車載CT等呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，顯示了移動(dòng)檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)。移動(dòng)檢測(cè)技術(shù)克服了傳統(tǒng)手段測(cè)試周期長(zhǎng)、反應(yīng)速度慢、機(jī)動(dòng)性差等缺陷，成為現(xiàn)有測(cè)試技術(shù)的延伸和擴(kuò)展[5]。本文提出了一種起重機(jī)械移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，旨在滿足戶外工作的及時(shí)、有效開(kāi)展，應(yīng)對(duì)日常檢測(cè)工作、突發(fā)事件和重大活動(dòng)保障等需要。

1 移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

移動(dòng)檢測(cè)是指在移動(dòng)或移動(dòng)后停止?fàn)顟B(tài)下，進(jìn)行檢測(cè)、校準(zhǔn)或科學(xué)實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)。目前在國(guó)內(nèi)移動(dòng)檢測(cè)主要以檢測(cè)車的形式，并得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用，也已基本建立了有關(guān)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)體系[6]。

起重機(jī)械的檢驗(yàn)檢測(cè)不同于食品、衛(wèi)生、醫(yī)療等類別，除了部分零部件能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測(cè)試以外，大量的測(cè)試項(xiàng)目都在現(xiàn)場(chǎng)起重機(jī)械本體上進(jìn)行。測(cè)試儀器以便攜式為主，由工作人員攜帶專用檢測(cè)工具箱到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試。受普通載具運(yùn)載能力和特性的影響，能攜帶的儀器數(shù)量、大小都有限，一些精密儀器、大中型設(shè)備在長(zhǎng)距離運(yùn)輸時(shí)受到震動(dòng)、碰撞的影響，精度和穩(wěn)定性也難以保障?；谝陨锨闆r，檢測(cè)平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮起重機(jī)械品種豐富且形式多樣、測(cè)試項(xiàng)目種類繁多、測(cè)試方法各異等特點(diǎn)，以最大程度滿足現(xiàn)場(chǎng)的日常檢驗(yàn)檢測(cè)需要、提高效率、擴(kuò)展能力覆蓋范圍、優(yōu)化作業(yè)程序?yàn)榛驹瓌t，對(duì)其組成和功能進(jìn)行了整體規(guī)劃，如圖1所示，將平臺(tái)分為車載基礎(chǔ)和業(yè)務(wù)測(cè)試2個(gè)模塊。

圖1 起重機(jī)械移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)模塊組成和功能示意圖

車載基礎(chǔ)模塊由配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)4部分構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)快速、安全地到達(dá)各種測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，提供完善的作業(yè)條件和良好的辦公環(huán)境，并為業(yè)務(wù)測(cè)試模塊提供支撐和存儲(chǔ)條件。

業(yè)務(wù)測(cè)試模塊由測(cè)試系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程聯(lián)檢系統(tǒng)3部分構(gòu)成，通過(guò)測(cè)試資源合理配置、移動(dòng)辦公軟件整合滿足了型式試驗(yàn)、定期檢驗(yàn)以及委托檢驗(yàn)等的測(cè)試需求，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)和測(cè)試全流程的一站式服務(wù)。

2 整體結(jié)構(gòu)介紹

移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)的車載基礎(chǔ)采用輕型客車的成熟車款進(jìn)行改裝，選用自動(dòng)變速器、以柴油為動(dòng)力，符合國(guó)Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)，整車長(zhǎng)約5.8 m，既滿足車內(nèi)多套系統(tǒng)承載能力需要又機(jī)動(dòng)輕便，適合市內(nèi)以及長(zhǎng)途、偏遠(yuǎn)地區(qū)行駛。車載基礎(chǔ)的主要技術(shù)參數(shù)為：外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）5 780 mm×1 974 mm×2 590 mm，乘員數(shù)（含駕駛員）4人，接近角/離去角為22.19°/24°，最高車速145 km/h，最大功率103 kW，排氣量2.198 L。

車身內(nèi)部劃分為駕乘區(qū)和工作區(qū)，2區(qū)間設(shè)置隔斷及推拉窗，駕乘區(qū)共有標(biāo)準(zhǔn)座椅3個(gè)，未進(jìn)行其他改造，保證原有的駕乘體驗(yàn)；工作區(qū)通過(guò)合理區(qū)間劃分，實(shí)現(xiàn)辦公、業(yè)務(wù)、檢測(cè)3個(gè)功能。整車內(nèi)外的布置如圖2所示。

圖2 整車內(nèi)外的布置示意圖

3 車載基礎(chǔ)模塊設(shè)計(jì)

車輛配電系統(tǒng)按照GB 50054—2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，配備外接市電、便攜式柴油發(fā)電機(jī)和UPS 3種供電方式，配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖3所示，可提供220 V頻率50 Hz的穩(wěn)定電壓輸出。在車輛工作區(qū)辦公臺(tái)下安裝有配電箱，采用集成控制電路驅(qū)動(dòng)各路電源系統(tǒng)的輸入、輸出、控制、切換，配電箱上的狀態(tài)指示設(shè)備能清晰顯地示各供電線路電壓、電流、頻率的狀態(tài)。工作臺(tái)桌面、側(cè)面以及隔板墻壁布置5孔電源插座，整車所有線路采用隱藏式走線，交直流、強(qiáng)電與弱電、電源線及各種信號(hào)線均分開(kāi)布置，滿足電磁兼容要求。車輛配有接地和防雷系統(tǒng)，接地系統(tǒng)包括專用接地拖鞭、接地樁以及汽車靜電拖鞭，防雷系統(tǒng)采用電源防雷器，達(dá)到二級(jí)防雷標(biāo)準(zhǔn)，具有熱脫扣和指示功能。

圖3 配電系統(tǒng)圖

車內(nèi)照明系統(tǒng)采用車身頂部均勻布置6盞5 W純白光LED燈具，提供了工作所用照明亮度。車輛頂部安裝有90 W聚光LED遠(yuǎn)程射燈，可作為工作現(xiàn)場(chǎng)光照不足時(shí)的照明補(bǔ)充，通過(guò)車內(nèi)安裝的遙控裝置或者無(wú)線遙控器實(shí)現(xiàn)上下、左右角度調(diào)節(jié)。

環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括空調(diào)、換氣裝置以及環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，車內(nèi)安裝市電空調(diào)，用于駐車時(shí)車內(nèi)溫度調(diào)節(jié)，在無(wú)市電情況下也可采用車內(nèi)配備的柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行供電。配置的多功能通風(fēng)扇，采用無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)排氣功能。車內(nèi)通過(guò)溫濕度儀對(duì)工作環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，車頂部裝有氣象儀，可對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)速、風(fēng)向、溫濕度、大氣壓、噪聲等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為工作人員提供參考。

車輛側(cè)面安裝有電動(dòng)折疊式遮陽(yáng)篷，可遮陽(yáng)防雨并具有一定的抗風(fēng)能力，為全站儀、激光跟蹤儀的戶外使用提供了舒適穩(wěn)定的環(huán)境。此外車載基礎(chǔ)中還配備了5G路由器、檢測(cè)平板電腦、計(jì)算機(jī)、車內(nèi)攝像頭、硬盤錄像機(jī)、液晶顯示屏等輔助裝置，使?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)等實(shí)現(xiàn)即時(shí)傳輸與顯示，為業(yè)務(wù)、檢驗(yàn)、遠(yuǎn)程聯(lián)檢功能的實(shí)現(xiàn)提供了硬件基礎(chǔ)。

4 業(yè)務(wù)測(cè)試模塊

業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要構(gòu)成有業(yè)務(wù)報(bào)檢端口、繳費(fèi)系統(tǒng)、檢驗(yàn)系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、打印掃描裝置、通訊裝置等，通過(guò)流程優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)全過(guò)程的無(wú)紙化辦公以及資料檔案的電子化存儲(chǔ)，在檢驗(yàn)系統(tǒng)中由檢驗(yàn)記錄可直接生成檢驗(yàn)報(bào)告，通過(guò)電子簽名認(rèn)證的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)簽，達(dá)到最快現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)完成即可當(dāng)面出具報(bào)告。

測(cè)試系統(tǒng)主要由起重機(jī)械專用檢測(cè)設(shè)備、工具以及輔助裝置構(gòu)成，能對(duì)起重機(jī)械的結(jié)構(gòu)、電氣、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，也可進(jìn)行應(yīng)力分析、無(wú)損探傷、金屬結(jié)構(gòu)成分分析等專項(xiàng)測(cè)試，車載空間內(nèi)主要設(shè)施與儀器如表1所示。其中重要設(shè)備有基于FBG技術(shù)的金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由信號(hào)數(shù)據(jù)分析、處理及傳感部分組成，車載計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)信號(hào)數(shù)據(jù)分析、處理，應(yīng)變傳感器采用光纖短周期光柵并進(jìn)行有效封裝，降低了應(yīng)變傳感器的安裝難度，可重復(fù)使用使傳感器的壽命大大延長(zhǎng)；車內(nèi)配置了Leica激光跟蹤儀及其輔助設(shè)施，其是一種先進(jìn)的、高精度的空間三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備可對(duì)起重機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行點(diǎn)線量測(cè)、輪廓掃描、公差分析等一站式測(cè)量，降低人為測(cè)量誤差的影響，具有更高的精度和效率，車載計(jì)算機(jī)配套安裝Metrology測(cè)量軟件，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行接收、顯示、分析和存儲(chǔ)；測(cè)試系統(tǒng)還包括全站儀、框式水平儀、絕緣電阻測(cè)試儀等常見(jiàn)設(shè)備，預(yù)留的存儲(chǔ)空間采用了有效的減震和固定措施，可根據(jù)工作需要對(duì)隨車設(shè)備進(jìn)行替換變更，具有較好的擴(kuò)展性。

表1 車載空間內(nèi)主要設(shè)施與儀器

遠(yuǎn)程聯(lián)檢系統(tǒng)通過(guò)5G、Wi fi網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)跨地域測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸、資料庫(kù)調(diào)用、高清視頻展示、專家遠(yuǎn)程會(huì)檢等協(xié)同工作，遠(yuǎn)程中心服務(wù)器可與檢測(cè)平臺(tái)端實(shí)現(xiàn)雙向視頻語(yǔ)音對(duì)講，對(duì)復(fù)雜檢驗(yàn)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)指導(dǎo)，通過(guò)調(diào)用車輛BDS、狀態(tài)、環(huán)境監(jiān)測(cè)信息以及視頻直播或錄像可對(duì)檢驗(yàn)檢測(cè)工作進(jìn)行監(jiān)督、抽查，規(guī)范檢驗(yàn)檢測(cè)行為。協(xié)同和監(jiān)督工作均由被授權(quán)的客戶端且經(jīng)用戶身份鑒定后登錄，整個(gè)系統(tǒng)具有完善的系統(tǒng)日志，可統(tǒng)計(jì)和查詢所有用戶的操作記錄，便于相關(guān)行為的追溯。

5 設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

1）車體應(yīng)考慮內(nèi)側(cè)加裝隔熱層、車身玻璃貼附深灰色太陽(yáng)膜，避免過(guò)大的傳熱系數(shù)和強(qiáng)烈陽(yáng)光直射，保障停車狀態(tài)下車內(nèi)溫度。

2）設(shè)計(jì)有折疊踏板及其固定裝置，用于較大儀器設(shè)備或零部件的裝卸，車內(nèi)存放儀器的箱體與吊柜應(yīng)具有減震、固定措施的，為精密儀器提供良好的存放環(huán)境。

3）車體改裝應(yīng)符合國(guó)家和行業(yè)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，改造后其主要性能指標(biāo)應(yīng)不低于原車性能指標(biāo)，改裝材料應(yīng)綠色環(huán)保，車輛整體密封性不能受到破壞，在改造完成后應(yīng)進(jìn)行淋雨測(cè)試，驗(yàn)證其密封性能。

4）在各功能區(qū)布置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保軸荷分配及左右配重合理，工作人員出入順暢操作方便，設(shè)備、人員在正常工作時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)相互干涉交叉的影響。

5）還應(yīng)配有反光背心、三角警示牌等設(shè)施，駕乘區(qū)和工作區(qū)均應(yīng)在顯著位置分別布置水基滅火器、安全錘，在工具箱內(nèi)放有安全帽、隔離樁、警戒線、警示牌等安全作業(yè)設(shè)施，在行駛過(guò)程中供人員乘坐的座椅均應(yīng)配安全帶并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

6 預(yù)期效益

平臺(tái)設(shè)計(jì)的檢測(cè)能力可滿足全部起重機(jī)械品種法定的監(jiān)督檢驗(yàn)、定期檢驗(yàn)要求，可覆蓋橋架類起重機(jī)械的型式試驗(yàn)要求。檢測(cè)能力覆蓋率按照平臺(tái)檢測(cè)項(xiàng)目數(shù)做分子，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的檢驗(yàn)項(xiàng)目作為分母進(jìn)行計(jì)算可達(dá)到95%以上，且具有擴(kuò)展性，極大延伸了檢測(cè)能力范圍，既能有效提高工作效率、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、規(guī)范儀器設(shè)備管理，也可滿足個(gè)性化委托檢測(cè)需求，提供重大活動(dòng)、事件的保障服務(wù)，還可肩負(fù)品牌宣傳、業(yè)務(wù)推廣、科普惠民等工作，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試互為補(bǔ)充推動(dòng)。

7 結(jié)語(yǔ)

該起重機(jī)械檢測(cè)平臺(tái)以成熟車型為載體，通過(guò)合理的空間設(shè)計(jì)、模塊化的結(jié)構(gòu)配置，整合配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、聯(lián)檢系統(tǒng)，能有效提高檢驗(yàn)檢測(cè)效率與質(zhì)量，為特種設(shè)備移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)提供了參考，有利于樹(shù)立智慧特檢品牌，提升檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)形象和綜合實(shí)力。