李英俊

摘 要：文章主要針對(duì)起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用展開(kāi)研究，分別從以下幾個(gè)方面詳細(xì)分析，目的是凸顯起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，深入開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：起重機(jī)；安全監(jiān)控管理系統(tǒng)；PLC系統(tǒng)

在起重機(jī)上安裝系列傳感器、監(jiān)控儀表形成安全監(jiān)控管理系統(tǒng)對(duì)保障起重機(jī)安全運(yùn)行具有重要意義。對(duì)于大型起重機(jī)，由于其起重量大、跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用環(huán)境苛刻、事故危害更大等原因，其安全性更加引起使用和監(jiān)管部門的關(guān)注，故大型起重機(jī)安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)更加顯得重要。

1.起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)主要由外圍元器件、信息采集模塊、監(jiān)控儀、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等組成。通過(guò)外圍元器件采集到起重機(jī)各個(gè)位置的模擬信號(hào)，并匯總到控制器，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)傳輸?shù)奖O(jiān)控儀進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、顯示【1】。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立的，主要由攝像機(jī)、硬盤錄像機(jī)等實(shí)現(xiàn)。在信號(hào)采集、監(jiān)控布線實(shí)施過(guò)程中，數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相互獨(dú)立?，F(xiàn)場(chǎng)采集信號(hào)主要有模擬量、開(kāi)關(guān)量以及視頻信號(hào)等。數(shù)據(jù)監(jiān)控主要是模擬量和開(kāi)關(guān)量，采用各類傳感器進(jìn)行采集以及相應(yīng)的監(jiān)控記錄儀實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。而對(duì)于視頻監(jiān)控需求則采用視頻監(jiān)控器進(jìn)行監(jiān)控。模擬量的信號(hào)采集方式是對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程的線性情況的采集；開(kāi)關(guān)量的信號(hào)采集方式是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的一種點(diǎn)情況采集。模擬量信號(hào)主要來(lái)源于起重量傳感器、起重機(jī)縱移傳感器、起升高度傳感器、水平傾角傳感器、風(fēng)速儀、轉(zhuǎn)速傳感器等。開(kāi)關(guān)量信號(hào)主要來(lái)源于操作指令狀態(tài)、門限位、聯(lián)鎖報(bào)警、電纜卷筒限位、電纜卷筒過(guò)松過(guò)緊、行程限位、起升制動(dòng)器狀態(tài)、抗風(fēng)防滑狀態(tài)等。

2.起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)主要功能

（1）系統(tǒng)監(jiān)控功能。起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)具有可擴(kuò)展接口，能夠?qū)崿F(xiàn)起重機(jī)操作人員、現(xiàn)場(chǎng)辦公室、遠(yuǎn)程管理者等3種不同層次的監(jiān)控管理需求。

（2）用戶管理功能。起重機(jī)安全監(jiān)控管理可以預(yù)設(shè)若干用戶名的使用權(quán)限，只有輸入正確的用戶名和密碼后可進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)定、報(bào)警查閱及文檔輸出等。

（3）系統(tǒng)控制輸出和報(bào)警功能。門式起重機(jī)起動(dòng)前系統(tǒng)將對(duì)其進(jìn)行自檢，如果出現(xiàn)影響門式起重機(jī)安全運(yùn)行的情況時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)警示提示司機(jī)謹(jǐn)慎操作；當(dāng)門式起重機(jī)某部位出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)警示提示司機(jī)，同時(shí)控制模塊輸出信號(hào)接人電控系統(tǒng)，使相應(yīng)的機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行或斷電，待故障排除后系統(tǒng)恢復(fù)正常后，門式起重機(jī)才能正常運(yùn)行【2】。

（4）系統(tǒng)信息的存儲(chǔ)和調(diào)取功能。起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)以圖形、圖像、圖標(biāo)和文字的方式實(shí)時(shí)顯示起重機(jī)械的工作狀態(tài)和工作參數(shù)。系統(tǒng)設(shè)有獨(dú)立的UPS電源，門式起重機(jī)斷電后，系統(tǒng)信息仍然保留，安全監(jiān)控系統(tǒng)信息存儲(chǔ)時(shí)間大于30個(gè)連續(xù)工作日，視頻存儲(chǔ)時(shí)間大于72個(gè)連續(xù)工作小時(shí)，根據(jù)需求可調(diào)取保存的信息，驗(yàn)證門吊運(yùn)行狀態(tài)及故障信息實(shí)時(shí)記錄。

（5）數(shù)據(jù)分析功能。起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)能夠記錄各機(jī)構(gòu)實(shí)際工作時(shí)間和制動(dòng)次數(shù)、吊箱動(dòng)作的循環(huán)次數(shù)、吊箱工作時(shí)間等，為設(shè)備的維護(hù)管理提供了數(shù)據(jù)支持。

3.系統(tǒng)差異分析

監(jiān)控系統(tǒng)的高低配置差異主要分為視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)監(jiān)控。視頻監(jiān)控部分主要差異在于是否使用工業(yè)級(jí)設(shè)備。普通民用級(jí)攝像機(jī)價(jià)格便宜，但穩(wěn)定性差，特別是現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)設(shè)備干擾和抖動(dòng)都很嚴(yán)重，從而導(dǎo)致普通攝像系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)視頻不清楚、使用壽命縮短，故維護(hù)成本較高。工業(yè)級(jí)攝像系統(tǒng)有專業(yè)的抗干擾和防振裝置，能較好地記錄現(xiàn)場(chǎng)情況，且能持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。以起重機(jī)為例，根據(jù) GB/T28264—201 要求視頻系統(tǒng)要能看到大車剛腿與柔腿的行走區(qū)域以及吊機(jī)的情況。

行走區(qū)域處理較簡(jiǎn)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(wú)法滿足要求。可采用自動(dòng)追隨攝像頭，效果較好但是造價(jià)昂貴。也可在吊點(diǎn)采集時(shí)用手動(dòng)調(diào)節(jié)（鍵盤操作）的攝像頭，需求可以滿足，價(jià)格一般，但操作復(fù)雜。數(shù)據(jù)監(jiān)控部分主要差異在于數(shù)據(jù)采集部分、傳感器的選型、系統(tǒng)的抗干擾性以及數(shù)據(jù)的完整性。現(xiàn)在主流的數(shù)據(jù)采集模式有基于單片機(jī)模塊的采集、嵌入式系統(tǒng)以及 PLC 系統(tǒng)的采集。單片機(jī)模塊相對(duì)于 PLC 來(lái)說(shuō)價(jià)格便宜，適用于一些舊設(shè)備改造，能更好地獨(dú)立于系統(tǒng)運(yùn)行。由于單片機(jī)控制對(duì)象單一，其數(shù)據(jù)采集量有限，接口以及儲(chǔ)存空間不足，實(shí)現(xiàn)的功能也非常有限。采用這種模式的缺點(diǎn)是穩(wěn)定性和抗干擾能力差，而且故障率較高。一般低成本改造會(huì)采用這類方案。

PLC 系統(tǒng)是專業(yè)應(yīng)用于起重設(shè)備的電氣系統(tǒng)，其控制穩(wěn)定性和故障率都有可靠保證，更能適應(yīng)高、低溫等惡劣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。采用 PLC 改造的，一般是基于原有電氣程序的，對(duì)系統(tǒng)的功能以及運(yùn)行進(jìn)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(diǎn)是成本較高，且對(duì)于舊設(shè)備的改造工程量較大。對(duì)于新制造的起重機(jī)械，一般都是直接將數(shù)據(jù)監(jiān)控集成于原 PLC 電氣系統(tǒng)，增加成本較少。所以，專注于成套電控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的公司一般采用這類方案，PLC 電氣系統(tǒng)以采用西門子、歐姆龍、GE 等為主。嵌入式系統(tǒng)相對(duì)于PLC 成本低，且能很好地彌補(bǔ)單片機(jī)的不足。嵌入式系統(tǒng)用于存儲(chǔ)、系統(tǒng)調(diào)度比較穩(wěn)定可靠，其功能復(fù)雜、靈活且性能高，可快捷、低成本地實(shí)現(xiàn)對(duì)舊設(shè)備的改造升級(jí)，與不同模塊的集成度非常高，但其控制對(duì)象有限，響應(yīng)度、可靠性、通用性都不如 PLC，且開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，工作量大。

硬件差異主要體現(xiàn)在實(shí)用、可靠、穩(wěn)定以及可持續(xù)，故障率是評(píng)判系統(tǒng)硬件的重要因素。所以，在傳感器、電纜傳輸、視頻監(jiān)控設(shè)備等的配套選型上，必須符合這些要求。優(yōu)質(zhì)的傳感器產(chǎn)品有倍加福、西門子、歐姆龍等。抗干擾性強(qiáng)，也是體現(xiàn)系統(tǒng)性能的特點(diǎn)之一。電纜傳輸過(guò)程中采用較好的屏蔽電纜，安裝對(duì)應(yīng)的信號(hào)隔離模塊。工業(yè)上視頻監(jiān)控的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品有?？低?、大華等。軟件是客戶對(duì)整個(gè)系統(tǒng)體驗(yàn)的第一門戶，包括響應(yīng)速度、處理能力、功能模塊等都直接影響用戶對(duì)系統(tǒng)的感官度。

結(jié)束語(yǔ)：

起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)是門式起重機(jī)的電控系統(tǒng)在傳統(tǒng)的電阻調(diào)速基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)可編程邏輯控制器和起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種創(chuàng)新型產(chǎn)品，其應(yīng)用降低了門式起重機(jī)的故障率，防止了集裝箱作業(yè)事故的發(fā)生，有效地提高了門式起重機(jī)的安全可靠性和裝卸作業(yè)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]楊太正.應(yīng)用于水電站起重設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)[J].西北水電，2016（1）：73-75.

[2]全志鵬.起重機(jī)機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)使用和推廣分析[J].工程技術(shù)：全文版，2016（11）：00087-00087.

（作者單位：中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司）