起重機安全監控管理系統應用及開發分析

李英俊

摘 要：文章主要針對起重機安全監控管理系統應用展開研究，分別從以下幾個方面詳細分析，目的是凸顯起重機安全監控管理系統優勢，深入開發應用。

關鍵詞：起重機；安全監控管理系統；PLC系統

在起重機上安裝系列傳感器、監控儀表形成安全監控管理系統對保障起重機安全運行具有重要意義。對于大型起重機，由于其起重量大、跨度大、結構復雜、使用環境苛刻、事故危害更大等原因，其安全性更加引起使用和監管部門的關注，故大型起重機安裝安全監控管理系統更加顯得重要。

1.起重機安全監控管理系統的組成結構

該系統主要由外圍元器件、信息采集模塊、監控儀、視頻監控系統等組成。通過外圍元器件采集到起重機各個位置的模擬信號，并匯總到控制器，轉換后的數字信號經傳輸到監控儀進行處理、存儲、顯示【1】。視頻監控系統是相對獨立的，主要由攝像機、硬盤錄像機等實現。在信號采集、監控布線實施過程中，數據監控系統與視頻監控系統相互獨立。現場采集信號主要有模擬量、開關量以及視頻信號等。數據監控主要是模擬量和開關量，采用各類傳感器進行采集以及相應的監控記錄儀實現監控。而對于視頻監控需求則采用視頻監控器進行監控。模擬量的信號采集方式是對設備運行過程的線性情況的采集；開關量的信號采集方式是對現場設備運行狀態的一種點情況采集。模擬量信號主要來源于起重量傳感器、起重機縱移傳感器、起升高度傳感器、水平傾角傳感器、風速儀、轉速傳感器等。開關量信號主要來源于操作指令狀態、門限位、聯鎖報警、電纜卷筒限位、電纜卷筒過松過緊、行程限位、起升制動器狀態、抗風防滑狀態等。

2.起重機安全監控管理系統主要功能

（1）系統監控功能。起重機安全監控管理系統具有可擴展接口，能夠實現起重機操作人員、現場辦公室、遠程管理者等3種不同層次的監控管理需求。

（2）用戶管理功能。起重機安全監控管理可以預設若干用戶名的使用權限，只有輸入正確的用戶名和密碼后可進入系統，進行系統的設定、報警查閱及文檔輸出等。

（3）系統控制輸出和報警功能。門式起重機起動前系統將對其進行自檢，如果出現影響門式起重機安全運行的情況時，系統通過警示提示司機謹慎操作；當門式起重機某部位出現故障時，系統通過警示提示司機，同時控制模塊輸出信號接人電控系統，使相應的機構停止運行或斷電，待故障排除后系統恢復正常后，門式起重機才能正常運行【2】。

（4）系統信息的存儲和調取功能。起重機安全監控管理系統以圖形、圖像、圖標和文字的方式實時顯示起重機械的工作狀態和工作參數。系統設有獨立的UPS電源，門式起重機斷電后，系統信息仍然保留，安全監控系統信息存儲時間大于30個連續工作日，視頻存儲時間大于72個連續工作小時，根據需求可調取保存的信息，驗證門吊運行狀態及故障信息實時記錄。

（5）數據分析功能。起重機安全監控管理系統能夠記錄各機構實際工作時間和制動次數、吊箱動作的循環次數、吊箱工作時間等，為設備的維護管理提供了數據支持。

3.系統差異分析

監控系統的高低配置差異主要分為視頻監控和數據監控。視頻監控部分主要差異在于是否使用工業級設備。普通民用級攝像機價格便宜，但穩定性差，特別是現場工業設備干擾和抖動都很嚴重，從而導致普通攝像系統現場視頻不清楚、使用壽命縮短，故維護成本較高。工業級攝像系統有專業的抗干擾和防振裝置，能較好地記錄現場情況，且能持續穩定運行。以起重機為例，根據 GB/T28264—201 要求視頻系統要能看到大車剛腿與柔腿的行走區域以及吊機的情況。

行走區域處理較簡單，但吊鉤涉及到起升高度變化和小車行走，固定角度的攝像頭無法滿足要求。可采用自動追隨攝像頭，效果較好但是造價昂貴。也可在吊點采集時用手動調節（鍵盤操作）的攝像頭，需求可以滿足，價格一般，但操作復雜。數據監控部分主要差異在于數據采集部分、傳感器的選型、系統的抗干擾性以及數據的完整性。現在主流的數據采集模式有基于單片機模塊的采集、嵌入式系統以及 PLC 系統的采集。單片機模塊相對于 PLC 來說價格便宜，適用于一些舊設備改造，能更好地獨立于系統運行。由于單片機控制對象單一，其數據采集量有限，接口以及儲存空間不足，實現的功能也非常有限。采用這種模式的缺點是穩定性和抗干擾能力差，而且故障率較高。一般低成本改造會采用這類方案。

PLC 系統是專業應用于起重設備的電氣系統，其控制穩定性和故障率都有可靠保證，更能適應高、低溫等惡劣現場環境。采用 PLC 改造的，一般是基于原有電氣程序的，對系統的功能以及運行進程都能得到更加直接的反饋。PLC 用于模擬量的采集，編碼器采集成本高，其缺點是成本較高，且對于舊設備的改造工程量較大。對于新制造的起重機械，一般都是直接將數據監控集成于原 PLC 電氣系統，增加成本較少。所以，專注于成套電控系統開發的公司一般采用這類方案，PLC 電氣系統以采用西門子、歐姆龍、GE 等為主。嵌入式系統相對于PLC 成本低，且能很好地彌補單片機的不足。嵌入式系統用于存儲、系統調度比較穩定可靠，其功能復雜、靈活且性能高，可快捷、低成本地實現對舊設備的改造升級，與不同模塊的集成度非常高，但其控制對象有限，響應度、可靠性、通用性都不如 PLC，且開發周期長，工作量大。

硬件差異主要體現在實用、可靠、穩定以及可持續，故障率是評判系統硬件的重要因素。所以，在傳感器、電纜傳輸、視頻監控設備等的配套選型上，必須符合這些要求。優質的傳感器產品有倍加福、西門子、歐姆龍等。抗干擾性強，也是體現系統性能的特點之一。電纜傳輸過程中采用較好的屏蔽電纜，安裝對應的信號隔離模塊。工業上視頻監控的優質產品有海康威視、大華等。軟件是客戶對整個系統體驗的第一門戶，包括響應速度、處理能力、功能模塊等都直接影響用戶對系統的感官度。

結束語：

起重機安全監控管理系統是門式起重機的電控系統在傳統的電阻調速基礎上，經過可編程邏輯控制器和起重機監控系統結合開發出來的一種創新型產品，其應用降低了門式起重機的故障率，防止了集裝箱作業事故的發生，有效地提高了門式起重機的安全可靠性和裝卸作業效率。

參考文獻

[1]楊太正.應用于水電站起重設備的物聯網架構安全監控管理系統[J].西北水電，2016（1）：73-75.

[2]全志鵬.起重機機械安全監控管理系統使用和推廣分析[J].工程技術：全文版，2016（11）：00087-00087.

（作者單位：中建交通建設集團有限公司）