安全監控技術在大型起重機上的應用

朱士杰

摘 要：介紹了安全監控系統在大型起重機上的應用的背景，對監控硬件系統和軟件系統的組成進行了簡要的介紹和分析。

關鍵詞：安全監控技術；起重機；信號收集；數據處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.232

1 大型起重機安裝監控系統的目的和要求

1.1 監控目的

安全生產是永恒不變的主題和先決條件，隨著人們對起重機的額定起重量、運行速度、精度要求的不斷提升，對起重機安全運行影響的因素越來越受到重視，一方面來自起重機的本身的安全性能限制因素，另一方面自外部風險因素也會導致安全事故時有發生。因此需要有針對性的對起重機實施監控。某大型起重機制造企業通過充分的調研，對比國內外先進的監控系統，針對起重機各種威脅類型設計出一套較全面的大型起重機安全監控系統，監控采集起重機當前的運行狀態、距離方位、起升高度、承載情況、供電情況、呼叫情況、門禁監測、視頻圖像等信息，并且能通過網絡實現遠程傳輸、故障預警等功能，達到過程監控、事故防止與追溯的目的。

本文主要介紹安全監控系統在大型起重機上的應用案例供大家研究與參考。

1.2 技術要求

（1）本機基礎信息管理。系統負責采集本機基礎信息和主要數據，并將數據及時分析與反饋，納入本機動態管理。

（2）監控信息管理。系統為起重機吊鉤起重量，及周圍環境、溫濕度、風速、水平面以上及以下的作業進行監控。

（3）在起重機行走盲區和吊點盲區建立影像，代替肉眼立體觀測，消除視野盲區并提高人員的操作精度。

（4）安全狀態與不安全狀態的分析。系統能輔助人員分析起重機不安全狀態，為人員提供風險預警以及維修數據的參考。

（5）提供實時數據的處理和歷史數據的查看與儲存管理功能。保證良好的可維護性，能夠方便的維護監控系統的運行。

1.3 監控部位

起重機的監控主要的參數包含：電壓電流，起重量、起重力矩、起升（下降）高度、運行行程、幅度信號、防風抗滑裝置、風速、供電電纜卷筒位置等，具體要求如下：

（1）信號收集和數據處理：對來自各種限位、編碼器、傳感器、風速儀的模擬信號數據數據，并作出邏輯分析和故障報警等判斷。

（2）監控操作：對起升、變幅、旋轉、大車機構的方位位置、行程等進行自動監控，精確的定位，輔助人員操作和處理故障；

（3）實時顯示：將起重機的各種信號通過組態軟件動態模擬顯示各個裝置的參數變化趨勢及狀態。并將需要的數據記錄進入數據庫。可將數據表式（比如：歷史故障）導出，方面人員對起重機歷史狀態全面了解。

（4）視頻信息：針對視頻信號采集和存儲，實時監視起重機吊裝狀態以及歷史回放功能。

2 硬件配置

起重機的安全監控系統根據監控部位要求硬件配置主要包含：

（1）工控機用于接收操作站和設備各個傳感器的信號，通過中央處理器綜合分析和處理，判斷起重機當前狀況，并輸出控制指令，控制相關機構做出相應處理。將采集與分析過的起重機信息按照協議格式打包加密，并通過數據鏈傳輸至終端顯示器上。并有雙中央處理器構成冗余系統和自診斷功能，當某一個中央處理器故障，整個系統仍能運行，能做出運行故障或通訊故障的判斷。

（2）輸出顯示設備提供距離方位、起升狀況、承載情況、供電情況、呼叫情況、風速和溫濕度等信息。將采集與分析過的起重機信息通過圖像和曲線反應出來，并可將數據通過輸出模塊接口導出。主要有觸摸屏、指示燈、蜂鳴器等。

（3）傳感器用于采集吊鉤起重量、起重力矩，距離方位、溫濕度、風速等物理量信息的測量，輸出形式為4～20mA的模擬信號。

（4）絕對值編碼器用于檢測起升上/下位置、大車運行行程、變幅行程位置，其輸出的是開關量信號。

（5）機械限位采集機構上/下減速、上/下行程停止、大車行程停止，變幅行程停止、登機門連鎖、防風拉鎖、錨定裝置、電纜卷筒極限等聯鎖開關的信號。

3 組態軟件

組態軟件可實現監控系統與操作者間的交互界面，是實現對整個系統管理、控制、監視和調度的基礎核心。人機界面分別由兩個部分組成。用于日常監控信息，各種基本系統參數設備的界面；非日常監控信息，趨勢圖表和表格以及系統幫助界面。點擊歡迎頁面直接進入監控系統的主界面。界面中通過圖形或表式模擬起重機工作狀態。

在主界面中提供窗口化管理，其主要有系統總覽（主/副起升、翻身鉤、變幅、旋轉、聯動臺、大車）、故障顯示、實時趨勢、歷史趨勢、維護、緊停、圖形與表格、視頻監控等窗口按鈕。

3.1 總覽

界面中的“總覽”按鈕可實時顯示數據列表畫面，它反應起重機運行時主/副起升機構、吊臂、大車等重要機構的數據。

3.2 故障

提供被采集信號機構的狀態顯示，點擊對應部位可顯示部位的狀態信息，可直觀的顯示故障的部位，為及時采取措施消除事故隱患.

3.3 實時趨勢和歷史趨勢

可指定對各個部位監控數據連續監控，包括實時反映運行狀態的主/副鉤起重量、起重力矩、距離方位、限位開關狀態等各種曲線或表式，提供各個監控機構的歷史曲線或表式，顯示過去30天內任意時段的工作情況。

3.4 維護

保存記錄起重機各個機構的工作時間和工作循環，為起重機機構零部件的大修和更換提供了數據參考。

3.5 緊停

從“緊停”界面中可以顯示和控制起重機各個部件觸發的緊停的實時狀態。

3.6 視頻監控

用彩色影像模式（白天）和黑白影像模式（夜晚）實時顯示大車人員觀察行走盲區和吊點觀察盲區的圖像，方便人員了解水平面和水平面以下是否有障礙物或者行人，消除人員視野盲區，提供操作的精度和安全性，可回放30日內的歷史監控視頻。

4 結束語

通過由安全監控系統在起重機上的安裝設計運用，實現了起重機的系統化管理，加強了人員對起重機起重機的監控，規范了操作行為，提高了起重機的運轉安全性和精度要求。