物聯網技術在起重機運行管理中的具體應用

閆歌

摘要：起重機國外產品站在國際的第一線，先進的監控管理技術已經完全發展到全數字化控制系統的程度，主要由控制系統實時監測起重機運行參數，分析起重機運行數據，給出合理的運行建議，在一定程度上提高了工業自動化的水平，為提高生產效率，節省維護成本，降低不可測事故的發生幾率起到了卓越的作用。

關鍵詞：物聯網技術在起重機運行管理中的具體應用

引言

在系統中，起重機監控服務器負責對起重機運行數據進行監控，并進行超速、超重、碰撞等預警分析。監控軟件采用B/S架構，在監控顯示大屏上，通過三維仿真場景和表格、曲線等方式，動態顯示起重機群的運行狀況，還可以通過監控終端、移動監控終端和手持監控設備，隨時查看起重機的各種運行數據。

1物聯網技術在起重機運行管理的重要意義

施工生產主要由各種機械和勞務工人配合管理完成，而其中起重機在現代工業中起到關鍵作用的施工機械。運行的安全管理主要是對起重機的安全管理。物聯網的核心其實就是對起重機的運行進行安全防護及監管。通過對其重要參數進行信息化的采集、數字化的管理，來保障施工安全生產，避免群塔作業碰撞、禁行區域防護、防止起重機傾翻等。并提供給職能部門重要數據，方便規范管理，有力地保障人民群眾的生命和財產安全。

2起重機運行監管系統主要存在以下四點問題

2.1傳感器檢測精度低。無論是國內產品還是國外的起重機監控系統，采用的檢測儀表與糾偏技術的基本原理是一致的：將編碼器、感應開關、限位開關或傳感器等采集到的信號，通過控制系統輸入到PLC中，進行自動糾偏或手動糾偏。

2.2聯網成本高?，F在雖然有一部分起重機生產商已經將起重機監控和網絡化聯系在一起，但由于它們大都采用有線或者高費用的公網實現網絡化，使起重機使用者要承受高額的維護費用，違反了最初的低成本高收益的目的。

2.3監控不及時。現階段，計算機技術和通信技術的飛速發展讓監控技術上了一個新的臺階，監控方法已經從傳統的單一式的有線的單參數的監控方式發展到了無線遠程多參數監控階段。傳統的監控方式不能實現數據的遠程傳輸，限制了監控的功能，使監控者不能在第一時間內得到起重機的工作狀態，無法及時做出診斷，往往耽誤了發現起重機問題的最好時機，從而使使用者蒙受巨大的損失。

2.4信息集成度低?，F在大多數起重機監控系統都是將一臺起重機械的運行數據采集到起重機械的控制室，然后提供給操作人員，并沒有將所有起重機械的實時運行數據匯總分析，這就造成了信息孤島，使得企業決策者無法利用寶貴的生產數據做出合理的決策來提升生產效率。

3物聯網技術在起重機運行管理中的具體應用

3.1數據應用。（1）運行數據，包括門式起重機大車、小車的位置、速度，門座起重機臂架旋轉方位角、俯仰角和變幅幅度，吊鉤的載重、位置、速度，電機的電流、電壓、轉速，電纜卷筒空滿狀態等。（2）環境數據，主要是風速、風向等。（3）視頻數據，包括大車軌道、小車軌道、吊鉤、柔性腿、卷筒等各位置的圖像。

目前起重機已經實現了對上述三類數據的監控，但只是單獨的系統，沒有進行數據的集成，需要在不同的終端和界面上進行查看和操作，特別是控制系統的操作記錄和視頻沒有關聯，在故障排查時查找圖像比較繁瑣。只在駕駛室和電氣房安裝有監控終端，供管理人員查看和操作。

起重機狀態和關鍵數據通過3D視景的方式，直觀清晰地進行展示，并配有表格和趨勢曲線圖，實時顯示起重機群運行數據。

環境數據由風速儀等設備獲取，視頻通過安裝在起重機各個位置的攝像機進行采集，利用通訊網絡和相關協議，將數據傳輸到控制中心。

運行狀態數據最復雜，也是運行安全最關鍵數據。起重機上配備了各種類型的傳感器，以PLC為核心的控制系統已經比較全面的監測了單機各種運行數據，包括速度、位置、限位狀態等基本數據，還有大車剛性腿和柔性腿行程差等計算數據。本系統中，還可以通過GPS測量設備直接測量門式起重機大梁偏斜、門座起重機回轉角度等數據。運用組網技術，可以將控制系統的數據傳輸到控制中心，進行分析處理和展示。

3.2設備應用

（1）網絡設備。門式起重機大梁上安裝無線網橋CPE，通過網線連接到電控箱內的交換機，以POE模式供電。CPE與無線AP連接，以實現起重機與遠程監控中心的數據通訊。

（2）嵌入式測控機。安裝于門式起重機電氣房的嵌入式測控機利用通訊網關和數據模塊采集衛星定位和風速等數據，并控制駕駛室的報警器，利用RTK固定站和衛星接收機的數據進行解算，獲得門式起重機位置、大車行程和速度、大梁偏斜等數據。測控機同時接收監控中心的各種預警和控制指令，如目標位置指示、碰撞預警等。

（3）電控箱。在門式起重機大梁橫梁內的三防電控箱里安裝有以太網交換機、一個通訊網關和開關電源模塊，交換機通過屏蔽以太網網線連接到電氣房的交換機。

（4）姿態測量設備。于大梁剛腿和柔腿側各安裝的一套衛星定位測姿設備包括支柱、衛星天線和接收機，接收機通過RS-422信號線連接到電控箱的通訊網關。于上小車頂棚安裝的一套衛星定位姿態設備包括支柱、衛星天線和接收機，接收機通過RS-422信號線連接到網關，網關再通過一對無線網橋CPE連接到大梁電控箱的交換機。

（5）報警設備。聲光報警器負責傳達各種預警報警信號，如超速、碰撞預警等，通過網絡傳送到模擬量采集模塊，利用模塊的IO輸出端口啟動駕駛室的報警器，向駕駛員發出聲光報警。

安裝于門座起重機上的網絡設備、報警設備與RTU模塊功能同門式起重機網絡結構中的相應設備，只介紹以下兩種設備。

①嵌入式測控機。在駕駛室中安裝起重機械運行測控機，利用通訊網關和數據模塊采集衛星定位和風速等數據，并控制駕駛室的報警器;利用RTK固定站和衛星接收機的數據進行解算，獲得門座起重機大車位置、懸臂架高度、回轉角度和臂架角度等數據。測控機同時接收監控中心的各種預警和控制指令，如目標位置指示、碰撞預警等。

②姿態測量設備。在懸臂架底部、懸臂架中部、懸臂架最高點各安裝一套衛星定位測姿設備，測量大車位置、懸臂架高度、回轉角度和臂架角度等數據。衛星定位測姿設備通過RS-422總線連接到電控箱內的通訊網關。

4結語

綜上所示，國外的起重機監控系統設計考慮因素眾多，涉及多個起重機參數，智能性好，自動化程度高，代表著國際上最先進的起重機監控技術和起重機監控系統的最高水平和發展趨勢。

參考文獻：

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[2]范俊祥.起重機[M].北京：中國建材工業出版社.2004.

[3]包東智.物聯網產業發展及其策略[J].中國多媒體通信，2011，（3）：5-7.

（作者單位：新疆維吾爾自治區特種設備檢驗研究院）