起重机安全监控管理系统应用及开发分析
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塔式起重机安全监控管理系统应用技术1、工程概况本工程对所有塔式起重机应用了安全监控管理系统应用技术。
2、主要技术内容塔式起重机是机械化施工中必不可少的关键设备。
由于建筑业的快速发展,建筑起重机在用数量急剧上升,目前已达二十多万台。
在起重机众多事故中违章操作、超载所引发的事故占60%以上。
国际上早在1998年就全面实施了安全监控管理,并列入了强制性标准,使事故下降了80%以上。
建筑起重机安全监控系统由工作显示系统、专用传感器、数据通信传输系统、安全软硬件、工作机构等组成。
监控系统的应用可以从根本上改变塔机的管理方式,做到事先预防事故,变单一的行政管理、间歇性检查式的管理为实时的、连续的科技信息化管理;变被动管理为主动管理,最终达到减少乃至消灭塔机因违章操作和超载引起的事故的目的。
(1)主要功能1)记录塔机工作全过程。
管理者可适时掌握数据,作为对塔机检查、大修和事故判定的依据。
2)判断司机的操作指令,能自动拒绝执行超出塔机能力范围的指令,同时发出声光报警并将相应工作参数数据记入违章档案。
3)显示塔机工作参数,使司机能直观地了解塔机的工作状态,正确操作,避免误操作和超载。
4)利用GPRS远程无线传输和Internet技术,实现在联网的计算机上,实时查看塔机的工作参数,对塔机工作参数及状态分析统计,实现塔机安全管理全覆盖,知道维修保养和适时更换易损件。
(2)关键技术1)高精度力传感器匹配及传感器在不同起重量、不同机构特性、不同温度条件下稳定工作,重复精度满足要求的解决方案。
2)变幅、起升、回转,倾角传感器可靠测距,消除积累误差,保证重复精度的技术。
3)系统抗电磁干扰、宽温幅、抗粉尘、抗潮湿、抗老化技术。
4)系统适应于不同型号、不同形式的塔机普适性技术。
5)集远程数据传输、大容量数据管理、GPRS定位、多层低用户服务等内容的塔机监控网络平台集成技术。
3、技术指标(1)实时监测和显示建筑起重机工作参数和适用范围工作幅度:3~200m 起重量:0.3~80t起重力矩:0.9~2400t·m 起升高度:0~400m回转角度:±540°行走距离:0~800m起重量显示精度:±3% 力矩显示精度:±5%测距精度:±0.3m 回转角度:±5°仰俯角度:±1°记录贮存工作循环次数:16000次(2)反馈控制参数当起重量达到额定起重量90%时报警,超过额定荷载3%时停止起升机构上升的运动;当起重力矩达到额定起重力矩90%时报警,超过额定起重力矩5%时停止上升和向大幅度方向运动。
第32卷 第4期2008年8月武汉理工大学学报(交通科学与工程版)Jou rnal of W uhan U n iversity of T echno logy(T ran spo rtati on Science &Engineering )V o l .32 N o.4A ug .2008液压起重机安全监控系统的开发3 收稿日期:2008203225 朱 钰:女,44岁,副教授,主要研究领域为轮机工程液压与控制技术 3国防研究项目资助(批准号:200505YB 09)朱 钰1) 许顺隆1) 刘少辉1) 莫善锋1) 胡甫才2)(集美大学轮机工程学院1) 厦门 361021) (武汉理工大学能源与动力工程学院2) 武汉 430063)摘要:针对集美大学轮机工程学院实验室内的2t 3m 液压起重机,建立由吊臂油缸压力传感器、吊臂变幅角度传感器、吊臂回转限位器、钩头过卷限位器、吊臂变幅限位器、多功能数据采集卡、工控机等构成起重机安全监控硬件系统.基于Visual Basic 软件平台,开发出一整套起重机工况监控及报警软件系统,界面友好,操作简单,实现了起重量、工作半径、当前工作半径下的最大负载等多个参数的实时检测与显示,并根据危险工况等级实行报警或停机保护处理.关键词:起重机;状态监测;安全系统中图法分类号:U 6250 引 言起重机作为建筑、物流、安装领域的重要机器设备,其单机的工作范围、起重能力及监控水平不断向大型化和自动化方向发展.同时,由于起重机自身结构和工作特点,决定了它是一种蕴藏较大危险因素的施工机械.随着人们安全意识的不断增强,保证起重机在安全限度内工作,成为起重机安全设计方面的一大研究重点[123].国内外对起重机安全系统的研究主要集中在起重力矩限制器方面,并向智能化方向发展[426],本文针对轮机工程实验室2t 3m 液压起重机建立并开发了该起重机状态的实时监测、显示、报警等的软、硬件系统,实现了起重机的起升、回转、变幅等状态的实时监控及安全报警功能,为今后起重机操纵向智能化方向发展的研究奠定了基础.1 安全监控系统的组成及工作原理根据起重机安全保护系统的具体要求,安全保护系统主要包括状态数据的采集、数据的处理、工况的显示报警和起重机的控制四大部分.数据采集部分一般由传感器(如压力、角度传感器)、限位器(如回转、变幅限位器)和数据采集卡组成;数据处理部分一般是微处理器,微处理器可以是计算机、工控机、PLC 、单片机等;工况的显示报警由显示面板(LED )和报警装置组成.图1示出起重机安全监控系统的组成.图1 安全保护系统的基本组成根据要求,传感器和限位器分别安装在起重机的相应位置,在起重机运行过程中,实时检测运行参数的变化并由数据采集卡采集;之后,送入微处理器中,调用预先编写的程序对信号进行处理计算,并做出正确的判断,结果由显示器显示;如果起重量达危险起重量或运动到极限位置,输出控制信号至控制元件,使起重机停止所有操作或仅能向安全方向操作,同时报警装置启动.2 2t 3m 液压起重机安全监控系统2.1 硬件系统的组成图2为安全监控系统的硬件构成,包括研祥工控机、711B 多功能数据采集卡、16通道功率继电器输出板PCLD 2885、通用端子板PCLD 2880、角度传感器、变幅油缸压力传感器、左右回转限位器、变幅限位器和钩头过卷限制器等.图2 安全监控系统硬件构成图3为各传感器、限位开关等的位置分布及接线示意图.图3 传感器、限位器分页及接线示意图2.2 监测及控制工作原理根据实时测量的吊臂角度和变幅油缸的压力值,结合该起重机的几何参数,计算出实际起重量,并与该工作半径所对应的额定起重量进行比较,若比值<90%则系统可继续正常工作;若该值≥90%则监控面板上报警灯开始闪烁报警,同时系统输出控制信号,使卸载电磁阀断电,液压回路卸载,起重机停止工作.为防止起重机工作时吊臂和吊钩超出极限位置,在相应位置安装限位器.当吊臂幅度达限,或钩头过卷达限,或吊臂回转达限时,屏幕上报警灯开始闪烁,同时系统输出控制信号,使卸载电磁阀断电,液压回路卸载,起重机停止工作.在机旁操作箱上设置了复位按钮,系统重新工作前必须按复位按钮,以提醒操作者在排出故障后再开始工作. 1)吊臂角度信号的采集与处理 吊臂角度信号的检测是通过安装在吊臂上的角度传感器实现的.由于该传感器的测量范围为±45°,而起重机吊臂的工作角度是在30°~80°,故调整角度传感器的安装位置,使其在吊臂处于50°时输出为0,即:当起重机吊臂角度为30°时,角度传感器输出对应-20°信号;当起重机吊臂角度为80°时,角度传感器输出对应30°的信号.角度修正公式为Α=0.041Y -33.333(1)式中:Α为角度值;Y 为经A D 转换后计算机读取的角度信号数字量.2)吊臂变幅油缸压力信号的采集与处理 为了能够得到起重机的实际起重量,在吊臂变幅油缸的高压侧安装了压力传感器,实时检测油缸内的压力变化,油缸内的压力值由下式给出p =0.0188(m -2818)(2)式中:p 为吊臂变幅油缸内压力值;m为经A D 转换后计算机读取的压力信号数字量.3)起重机的实际起重量 起重机的实际起重量T 与吊臂变幅油缸中的压力p 、角度信号Α及起重机的几何尺寸之间存在着一定的关系,根据文献[7]可知T ={[(0.0068p -488)×0.61×sin (arcco s ((0.61-1.04c o s (Α+74.78))(1.4537-1.2688co s (Α+74.78))1 2))](2.85×co s Α)-982.456}104(3) 实际起重量T 与额定起重量进行比较,即可得出负载率.4)限位开关的状态检测 图4为计算机 机旁控制转换及各限位开关接线图.图4 计算机 机旁控制信号接线图SA 2手动多路转换开关;K 1—回转左限位开关;K 22变幅限位开关;K 32回转右限位开关;K 42吊钩过卷限位开关;SB 2复位开关;HL 2状态指示灯・936・ 第4期朱 钰,等:液压起重机安全监控系统的开发 当所有限位正常时,系统正常工作;但当某限位开关达限时,其常开和常闭触头状态发生变化,数据采集卡的相应输入状态发生变化,计算机可以立即检测得到,并做出相应的报警处理.因考虑教学需要,起重机的限位控制保留导热的机旁控制方式,由手动多路转换开关SA 切换.5)卸载电磁阀的控制 当任意一限位开关达限动作,或实际起重量达到额定起重量的90%时,计算机通过PCLD 2885继电器输出板输出信号,切断卸载电磁阀电路,起重机液压系统卸载,起重机不能继续工作,恢复工作前必须先按复位按扭SB ,以达到提醒操作者起重机曾出现故障.3 起重机安全监控软件的开发3.1 软件设计主程序流程图软件设计主程序流程如图5所示.图5 软件设计主程序流程图3.2 安全监控系统运行界面首先,进入监控系统.在VB 环境下,点击“运行”,则出现“欢迎进入起重机安全控制界面”.第2步,显示起重机的运行工况.在“欢迎进入起重机安全控制界面”中,点击按钮“进入监控面板”则出现“运行工况显示”界面.在“运行工况显示”界面中,能够实现“信号采集”、“工况曲线显示”、“复位”和“返回”功能. 第3步,信号的采集.在“运行工况显示”界面中,点击按钮“信号采集”则“运行工况显示”界面.起重机的各个运行参数被采集到监控面板上,包括大臂起升角度、工作半径、实际载重量,最大载重量、负载率以及回转左右限位器,大臂变幅限位器和钩头过卷限位器的运行情况.点击按钮“工况曲线显示”还可显示即时曲线图.当任何一限位器超限或负载率≥90%时,报警灯闪烁报警.待起重机向安全方向运行后,按下“复位”按钮.最后,按下“返回”按钮则回到初始界面,停止监控.4 结 论本文在广泛了解国内外有关起重机安全保护研究的成果和基础上,对轮机工程学院2t 3m 液压起重机安全保护的有关问题进行了深入研究、分析和具体计算.采用711B 多功能数据采集卡、工控机、传感器及相关工业端子板为液压起重机构建了安全保护系统,并利用Visual Basic 6.0软件建立了安全模拟控制界面,通过对大臂角度和变幅油缸压力传感器以及限位开关数据信号的实时采集及处理,实现起重机状态的实时显示、安全控制、超限报警等功能.实验运行结果表明,整个安全保护系统实现了所要求的功能.参考文献[1]王还枝.起重机安全技术[M ].北京:化学工业出版社,2004.[2]徐承军.基于名义应力法的港口起重机金属结构安全使用期估算[J ].武汉理工大学学报:交通科学与工程版,2007,31(2):2932295.[3]MoskvinP V .Diagnosingand forecastingtheresidual service life of welded metal structures ofbridge cranes using metal foils [J ].Russian Journal of Nondestructive Testing ,2007(12):8422852.[4]Hirokazu Araya .Level luffing system for crawler cranes [J ].Automation in Construction ,2004(9):6892697.[5]代宝林.起重机安全智能监控系统[D ].长春:吉林大学机械科学与工程学院,2003.[6]董国金,巫世晶.Elman 神经网络在起重机安全状态评估中的应用[J ].装备制造技术,2007(4):64266.[7]唐盛平.轮机实验中心液压起重机安全装置的设计[D ].集美大学轮机工程学院,2005.(下转第644页)[2]黄 勋,唐慧强.嵌入式平台ARM2uClinux的构建与应用开发[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版,2006,30(1):1742177.[3]Takeuchi,Ikkyu Kazumi,Nakayama,et al.VFS onVFS:A flexible usage of file systems on UNIX[J].Electron and Commun in Japan,Part III:Fundam Electron Science,2006,89(9):22233.[4]吴 娴.嵌入式Linux文件系统的设计和实现[J].计算机工程与应用,2005(5):1112112.Tailoring uClinux File System for Embedded SystemsHe Keyou Zhou Caizhen(School of Computer Science and Technology,WUT,Wuhan430063)AbstractAiming at the challenge of limited resources of embedded devices,the techniques of tailoring the uClinux file system for embedded systems are discussed.Based on analyzing the VFS file system and system calls used in uClinux,the paper presents the simplification of the key system data structure,a finding process of detailed system calls function set,and a fine grained tailoring strategy.The experiments show that it reduces the required storing space significantly when applying the proposed tailoring techniques.The effectiveness of the proposed tailoring techniques is verified.Key words:VFS;tailor;fine grain;uClinux(上接第640页)Development of Hydraulic Crane′s Safety Monitoring SystemZhu Yu1) Xu Shunlong1) Liu Shaohui1) Mo Shanfeng1) Hu Fucai2)(Marine Engineering College,Jimei University,Xiamen361021)1)(School of Energy and Power Engineering,WUT,Wuhan430063)2)AbstractFor the2ton3m hydraulic crane in the lab of marine engineering college of Jimei university,the safety monitoring hardware system is build up,which consists of pressure sensor on boom cylinder, boom luffing angle encoder,boom slewing limit switches,hook overhauled limit switch,boom luffing limit switch,multi function data acquisition board and industrial computer etc..Based on Visual Basic software,a set of crane’s condition monitoring and alarming system is programmed,the software interface is friendly and convenient.A real time monitoring and displaying for parameters of the crane,such as lifting load,working radius,and maximum lifting capacity at the radius etc.are realized.Alarm will be actuated or operation will be cutoff according to dangerous grades.Key words:crane;condition monitoring;safety system。
冶金桥式起重机安全监控管理系统研究摘要:冶金桥式起重机一般具有较复杂的机构以及庞大的体积结构,能够进行垂直运动和两个方向上的水平动作。同时起重机的运动部件还可以同时在多个方向上进行操作,这样就造成起重机的操作和维护难度比较高,需要由取得国家特种设备作业人员资格的员工进行操作,辅助监控系统能够确保操作人员更好的把握所驾驶的起重设备的运行情况,对设备实时把控,有效的减少安全事故的发生。本文介绍了冶金桥式起重机安全监控管理系统目前的状况及发展前景;对冶金桥式起重机安全监控系统所需硬件的功能及每个硬件应用的位置、作用做了详细说明。关键词:起重机安全监控管理系统;PLC一、起重机监控系统的组成桥式起重机是最常见的起重设备,约占起重机总量的90%。实际运用中,由于起重机过载和疲劳引起的折臂现象,起重机起升机构的钢丝绳发生破坏是造成整个机器和吊索安全事故的主要原因,也是常见的严重影响机械设备工作和人员安全的重要因素。完善一系列安全部件,保证其能正常工作是预防起重机安全事故的重要措施。
冶金桥式起重机,在高温、高速、重载的环境下,由于受到的工作压力不断增大,使用条件越来越恶劣,使用频率过于频繁,导致桥式起重机主梁等部件的典型焊接结构在运营过程中结构变化随时在交变载荷作用下发生疲劳损伤。应用ARM11嵌入式系统作为平台,挂载信号检测模块,由信号检测模块连接起重机上安装的高度限位器、行程限位器、连锁保护开关、起重量限制器、轨道检测系统等,形成一个运行状态监控系统。再根据得到的信息进行相应的处理并将警告或报警反馈给操作者或维修人员,并为技术管理人员提供决策的依据。起重机安全监控(GB/T28264-2012)系统是国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会于2012年提出,2014年试行,2015年强制执行的标准;冶金桥式起重机安全监控系统为GB/T28264-2012标准的延伸,TSG Q7016-2016要求50-75T的冶金桥式起重机2018年强制安装。由于国家标准的强制要求,目前在用的50-75T的冶金桥式起重机需要加装安全监控系统,还有新出厂的车也需要安装安全监控系统,可以预见安全监控系统市场前景的广阔。二、系统硬件构成(一)硬件构成1)西门子300系列PLC系统:用于整机的控制,采集整机的I/O信号。其中CPU选择的是315-DP/PN,带以太网通讯功能。2)监控主机:监控主机为公司专门为安全监控系统开发的专用控制器,它与PLC之间通过以太网通讯进行数据交换。监控主机上还有2路485通讯接口、6路模拟量输入、2路模拟量输出、32路数量输入、16路数字量输出。监控主机上带16G 的SD存储卡,它先将国标GBT28264-2012要求的需要存储的数据以100ms为周期存储到SD卡上,每一条数据都带有时间戳。3)上位机:上位机为一台预装了监控软件的工控机。工控机与监控主机之间通过以太网连接,上位机画面实时显示整机的工作状态;上位机将监控主机SD 存储卡中将以100ms为存储周期的数据导入到上位机的数据库中,导入后的数据能够在上位机画面中查询。4)编码器:检测主副起升机构的起升高度和大小车运行机构的运行行程是通过分别安装在卷筒和车轮上的绝对值编码器的计数值来实现的。编码器采用485通讯协议与监控主机通讯。5)电子称:主起升机构的电子称仪表盒选用的是带Profibus-DP通讯接口的,其可以作为西门子PLC的一个DP子站,在西门子PLC系统中读取主起升的重量值。副起升机构的起重量限制器仪表盒选用的是带4-20mA模拟量输出接口的,将模拟量信号接到监控主机上,在监控主机上读取副起升的重量值。6)各个机构的行程限位、超速开关、激光防撞、保护限位、联动台等作为整机电气系统的组成部分,各个信号都进入PLC系统内,作为整机控制的一部分。7)摄像系统:摄像系统是自成体系的,在大车的左右端部各安装一个摄像头,用于拍摄大车行走区域;在端梁的中部安装两个摄像头,用于拍摄吊钩的运行区域;将各个网络摄像头通过网线连接到电气室内的交换机上然后在与硬盘刻录机(NVR)连接,硬盘刻录机的视频接口连接显示器,在显示器上显示各个摄像头的画面。三、安全监控系统架构1)在安全监控系统中西门子300系列PLC与各个机构的西门子变频器通过Profibus-DP网络进行连接,既对各个变频器进行控制又能读取各个机构的速度、电流、电压等监控值。
大型起重机械安装安全监控管理系统实施方案为贯彻落实《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》(国发〔2010〕23号,以下简称《通知》)要求,推动大型起重机械安装安全监控管理系统工作,提高大型起重机械本质安全,预防和减少起重机械重特大事故发生,制订本工作方案。
一、指导思想坚持“以人为本,安全发展”的原则和“安全第一、预防为主、综合治理”的方针,应用现代物联网信息管理技术,以生产单位和使用单位为主体,提高大型起重机械本质安全性能,促进产品升级换代,防范事故发生,保障从业人员和公众的生命安全。
二、总体目标在“十二五”期间,以公路建设、铁路建设、电站建设、船舶修造等行业(领域)为重点,逐步在新制造和在用大型起重机械上安装安全监控管理系统,强化大型起重机械技术安全管理和控制,促进现场操作标准化和规范化,实现大型起重机械安全形势的根本好转。
三、工作机制(一)发挥企业积极性。
此项工作以大型起重机械使用单位和生产单位为主体,首先选择有条件的单位进行试点,充分发挥试点单位的作用和积极性,在此基础上再逐步扩大试点并推广。
(二)建立部门联动机制。
为有效推动此项工作的开展,成立“大型起重机械安装安全监控管理系统工作小组”,由国家质检总局牵头负责,国家安全监管总局综合协调,铁道部、交通运输部、工业和信息化部、电监会、国资委等相关行业主管部门参与实施,指导、督促地方和生产使用单位落实大型起重机械安装安全监控管理系统的安全主体责任及保障措施,确保大型起重机械安装安全监控管理系统工作顺利有效地实施。
工作小组定期召开会议,协调、研究和商讨解决推进工作的有关问题,并根据工作需要聘请专家,成立专家组,协助做好相关技术支撑等工作。
(三)充分发挥社会各方力量。
以有关标委会、科研机构、协会、学会、检验机构等为技术支撑和宣传平台,有力配合和支持此项工作的有效开展。
四、主要工作步骤和内容(一)组织调查、摸清底数。
2011年上半年,由国家质检总局组织各省级质监部门对在用大型起重机械进行统计调查,摸清在用大型起重机械数量、安全监控装置或系统使用情况,以及大型起重机械制造等情况。
塔式起重机安全监控管理系统本项目旨在提高塔式起重机作业的安全性,从系统上讲,有两大功能:一个是给塔式起重机司机发出塔式起重机违规报警信号,防止塔式起重机向危险方向运动或者超载作业;另一个是给工地项目部、建设集团公司和塔式起重机监管部门提供管理平台。
在实际工地施工中,塔式起重机作业可分为单塔作业和群塔作业两种。
单塔作业是一台塔式起重机的作业半径没有和周围相邻的塔式起重机的作业半径有重叠的,而群塔作业是指两台或两台以上的塔式起重机有重叠的作业半径。
下文中有重叠作业半径的塔式起重机,称为相关塔式起重机。
基本功能设备端向操作者显示塔式起重机当前的工作参数,即:载重、幅度、力矩、起升高度和回转角度。
在达到额定载荷的90%时,系统发出声光报警提醒操作者注意。
超过额定载荷时,强迫终止违章操作。
当塔式起重机在超风速条件下作业时,发出声光报警。
当塔式起重机运行靠近高压线或建筑物等禁行区时,发出声光报警。
当多台塔式起重机同时作业,塔式起重机有发生碰撞可能时,发出报警并阻止向危险方向运动。
参数记录:可记录16000个工作循环数据,可下载后保存、查看,方便统计管理。
系统可以显示所管理塔式起重机的分布及相关基本信息。
显示塔式起重机开关机时间实时显示塔式起重机载荷、幅度、回转角度、起升高度、起升速度等信息。
远程监控管理功能加装远程传输模块后,系统具有远程管理功能。
每台塔式起重机的工作数据可以通过无线网络和互联网传输,可以在企业办公室或安监站监控中心实时查看、管理。
安监站可以及时发现违章行为和违章倾向,掌握违章证据,有针对地实施监管,是符合国情的先进管理手段。
变被动管理为主动管理,最终减少乃至消灭因违章操作和超载所引发的塔式起重机事故。
塔吊实时监控用户能够对塔吊运行状态以及其参数数据进行实时查看,登录后点击项目监管后,进入到项目列表界面。
打开“塔机电子地图”可以看见该地区塔机的分布情况,以及其塔机运行状态:620)this.style.width=620;" border=0 alt=塔式起重机安全监控管理系统src="/FileUpLoadSavePath/2022 -05/136d41124a8096ccb5a.jpg">点击该项目图标,即可打开该项目下的塔吊详细运行页面:620)this.style.width=620;" border=0 alt=塔式起重机安全监控管理系统src="/FileUpLoadSavePath/2022 -05/392a57e7368f05a834e.jpg">塔吊工作的数据都存储在服务器中,可以通过平台系统以动画重现群塔和单塔的历史工作状态。
起重机械安全监控系统设计方案1)方案描述起重机械安全系统由数字高清语音对讲系统、数字高清视频监控系统、状态监测系统、本地监控主机、网络传输设备及远程监控平台六个部分组成。
数字式高清语音对讲系统:司机室配备数字式车载电台、司机通过操作台话筒与地面指挥或其他工作人员联系,地面指挥或其他工作人员通过对讲机与司机联系,所有对讲内容均被录音;视频监控系统:采集和存储设备视频信息并在司机室内进行视频显示,为司机操作和设备定位提供帮助,通过网络传输单元把视频信息传输到本地监控主机和远程监控平台;数据监控系统:分为安全监控和电气监控,通过PLC采集起重机相关安全监控数据和电气监控数据,在司机室通过触摸屏显示设备安全监控和电气监控实时状态,方便用户进行现场故障检修,通过网络传输单元把安全监控数据和电气监控数据传输到本地监控主机和远程监控平台;本地监控主机:采用联想计算机作为监控主机,配置网络机柜和UPS,监控主机放置在货运值班室,值班人员可以通过监控主机的视频信息和数据信息进行查看货场所有起重设备的运行状况;网络传输设备:网络传输设备进行采集门机视频信息和数据监控信息,通过无线传输方式传输到本地监控主机,再经过网络将数据传输到远程监控平台;远程监控平台:远程监控平台具有设备视频监控、安全与状态监测、故障智能诊断、远程设备维护、维修计划管理、设备管理、信息自动推送等功能,相关设备管理人员可以通过远程监控平台的视频信息和数据信息在办公室查看所管辖内的起重机的运行状况;限位及传感器监控数据采集显示器硬盘录像机PLC 故障显示屏本地服务器无线通讯云服务器局域网远程用户录音摄像头大车行走区域人及其他障碍物防撞系统图1:网络拓扑图2) 高清语音对讲系统司机室配备数字式车载电台、司机通过操作台话筒与地面指挥或其他工作人员联系,地面指挥或其他工作人员通过对讲机与司机联系,所有对讲内容均被录音,所有语音数据资料存储不少于3个月。
(存储音频)司机室高清摄像头录音对讲机司机对讲机指挥对讲机语音采集司机室高清摄像头3)视频监控系统视频摄像机采用海康威视高清数字室外防水型网络摄像机,具有夜视功能,像素为200万像素,监控区域包括吊钩、小车机房、电气房、司机室、门吊行走区域。
起重机安全监控管理系统应用及开发分析
摘要:文章主要针对起重机安全监控管理系统应用展开研究,分别从以下几个方面详细分析,目的是凸显起重机安全监控管理系统优势,深入开发应用。
关键词:起重机;安全监控管理系统;PLC系统
在起重机上安装系列传感器、监控仪表形成安全监控管理系统对保障起重机安全?\行具有重要意义。
对于大型起重机,由于其起重量大、跨度大、结构复杂、使用环境苛刻、事故危害更大等原因,其安全性更加引起使用和监管部门的关注,故大型起重机安装安全监控管理系统更加显得重要。
1.起重机安全监控管理系统的组成结构
该系统主要由外围元器件、信息采集模块、监控仪、视频监控系统等组成。
通过外围元器件采集到起重机各个位置的模拟信号,并汇总到控制器,转换后的数字信号经传输到监控仪进行处理、存储、显示【1】。
视频监控系统是相对独立的,主要由摄像机、硬盘录像机等实现。
在信号采集、监控布线实施过程中,数据监控系统与视频监控系统相互独立。
现场采集信号主要有模拟量、开关量以及视频信号等。
数据监控主要是模拟量和开关量,采用各类传感器进行采集以及相应的监控记录仪实现监控。
而对于视频监控需求则采
用视频监控器进行监控。
模拟量的信号采集方式是对设备运行过程的线性情况的采集;开关量的信号采集方式是对现场设备运行状态的一种点情况采集。
模拟量信号主要来源于起重量传感器、起重机纵移传感器、起升高度传感器、水平倾角传感器、风速仪、转速传感器等。
开关量信号主要来源于操作指令状态、门限位、联锁报警、电缆卷筒限位、电缆卷筒过松过紧、行程限位、起升制动器状态、抗风防滑状态等。
2.起重机安全监控管理系统主要功能
(1)系统监控功能。
起重机安全监控管理系统具有可扩展接口,能够实现起重机操作人员、现场办公室、远程管理者等3种不同层次的监控管理需求。
(2)用户管理功能。
起重机安全监控管理可以预设若干用户名的使用权限,只有输入正确的用户名和密码后可进入系统,进行系统的设定、报警查阅及文档输出等。
(3)系统控制输出和报警功能。
门式起重机起动前系统将对其进行自检,如果出现影响门式起重机安全运行的情况时,系统通过警示提示司机谨慎操作;当门式起重机某部位出现故障时,系统通过警示提示司机,同时控制模块输出信号接人电控系统,使相应的机构停止运行或断电,待故障排除后系统恢复正常后,门式起重机才能正常运行【2】。
(4)系统信息的存储和调取功能。
起重机安全监控管理系统以图形、图像、图标和文字的方式实时显示起重机械
的工作状态和工作参数。
系统设有独立的UPS电源,门式起重机断电后,系统信息仍然保留,安全监控系统信息存储时间大于30个连续工作日,视频存储时间大于72个连续工作小时,根据需求可调取保存的信息,验证门吊运行状态及故障信息实时记录。
(5)数据分析功能。
起重机安全监控管理系统能够记录各机构实际工作时间和制动次数、吊箱动作的循环次数、吊箱工作时间等,为设备的维护管理提供了数据支持。
3.系统差异分析
监控系统的高低配置差异主要分为视频监控和数据监控。
视频监控部分主要差异在于是否使用工业级设备。
普通民用级摄像机价格便宜,但稳定性差,特别是现场工业设备干扰和抖动都很严重,从而导致普通摄像系统现场视频不清楚、使用寿命缩短,故维护成本较高。
工业级摄像系统有专业的抗干扰和防振装置,能较好地记录现场情况,且能持续稳定运行。
以起重机为例,根据GB/T28264―201 要求视频系统要能看到大车刚腿与柔腿的行走区域以及吊机的情况。
行走区域处理较简单,但吊钩涉及到起升高度变化和小车行走,固定角度的摄像头无法满足要求。
可采用自动追随摄像头,效果较好但是造价昂贵。
也可在吊点采集时用手动调节(键盘操作)的摄像头,需求可以满足,价格一般,但操作复杂。
数据监控部分主要差异在于数据采集部分、传感
器的选型、系统的抗干扰性以及数据的完整性。
现在主流的数据采集模式有基于单片机模块的采集、嵌入式系统以及PLC 系统的采集。
单片机模块相对于PLC 来说价格便宜,适用于一些旧设备改造,能更好地独立于系统运行。
由于单片机控制对象单一,其数据采集量有限,接口以及储存空间不足,实现的功能也非常有限。
采用这种模式的缺点是稳定性和抗干扰能力差,而且故障率较高。
一般低成本改造会采用这类方案。
PLC 系统是专业应用于起重设备的电气系统,其控制稳定性和故障率都有可靠保证,更能适应高、低温等恶劣现场环境。
采用PLC 改造的,一般是基于原有电气程序的,对系统的功能以及运行进程都能得到更加直接的反馈。
PLC 用于模拟量的采集,编码器采集成本高,其缺点是成本较高,且对于旧设备的改造工程量较大。
对于新制造的起重机械,一般都是直接将数据监控集成于原PLC 电气系统,增加成本较少。
所以,专注于成套电控系统开发的公司一般采用这类方案,PLC 电气系统以采用西门子、欧姆龙、GE 等为主。
嵌入式系统相对于PLC 成本低,且能很好地弥补单片机的不足。
嵌入式系统用于存储、系统调度比较稳定可靠,其功能复杂、灵活且性能高,可快捷、低成本地实现对旧设备的改造升级,与不同模块的集成度非常高,但其控制对象有限,响应度、可靠性、通用性都不如PLC,且开发周期长,工作
量大。
硬件差异主要体现在实用、可靠、稳定以及可持续,故障率是评判系统硬件的重要因素。
所以,在传感器、电缆传输、视频监控设备等的配套选型上,必须符合这些要求。
优质的传感器产品有倍加福、西门子、欧姆龙等。
抗干扰性强,也是体现系统性能的特点之一。
电缆传输过程中采用较好的屏蔽电缆,安装对应的信号隔离模块。
工业上视频监控的优质产品有海康威视、大华等。
软件是客户对整个系统体验的第一门户,包括响应速度、处理能力、功能模块等都直接影响用户对系统的感官度。
结束语:
起重机安全监控管理系统是门式起重机的电控系统在
传统的电阻调速基础上,经过可编程逻辑控制器和起重机监控系统结合开发出来的一种创新型产品,其应用降低了门式起重机的故障率,防止了集装箱作业事故的发生,有效地提高了门式起重机的安全可靠性和装卸作业效率。
参考文献
[1]杨太正.应用于水电站起重设备的物联网架构安全监控管理系统[J].西北水电,2016(1):73-75.
[2]全志鹏.起重机机械安全监控管理系统使用和推广分析[J].工程技术:全文版,2016(11):00087-00087.
(作者单位:中建交通建设集团有限公司)。