龍門起重設(shè)備遠(yuǎn)程在線監(jiān)控及安全管理系統(tǒng)的研制

徐瑞芬

摘要：隨著工業(yè)化節(jié)奏越來越快，龍門起重設(shè)備廣泛應(yīng)用于各工程項(xiàng)目中，能代替人工完成搬運(yùn)、安裝等大型作業(yè)。在使用龍門起重設(shè)備時(shí)，提高其安全性和使用效率，避免發(fā)生危險(xiǎn)事故顯得尤為重要，因此需要研制遠(yuǎn)程在線監(jiān)控及安全管理系統(tǒng)作為保障，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和收集起重設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，控制其開展相應(yīng)的工作內(nèi)容。鑒于此，本文主要分析龍門起重設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，探究其組織架構(gòu)，并提出該系統(tǒng)研制的技術(shù)內(nèi)容，旨在實(shí)時(shí)準(zhǔn)確對(duì)龍門起重設(shè)備進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，提高其安全性，降低設(shè)備維護(hù)、檢查成本。

關(guān)鍵詞：龍門起重設(shè)備;遠(yuǎn)程在線監(jiān)控;安全管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP391? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）13-0059-02

現(xiàn)階段在各項(xiàng)工程項(xiàng)目中，龍門起重機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備的廣泛應(yīng)用，提高了工程效率和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動(dòng)化和智能化。但與此同時(shí)這些設(shè)備的使用也會(huì)帶來一定的安全問題，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工會(huì)產(chǎn)生不利的影響。因此基于當(dāng)前的計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過構(gòu)建高效的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控及安全管理系統(tǒng)，從而對(duì)設(shè)備的整機(jī)工作級(jí)別、下滑量以及主梁的下?lián)隙?、歪拉斜吊等情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保相關(guān)管理人員能夠?qū)崟r(shí)掌握設(shè)備的具體情況，以實(shí)現(xiàn)安全管理。

1 龍門起重設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

龍門起重機(jī)是水平橋架設(shè)置在兩條支腿上構(gòu)成門架形狀的一種橋架型起重機(jī)。這種起重機(jī)在地面軌道上運(yùn)行，主要用在露天貯料場(chǎng)、船塢、電站、港口和鐵路貨站等地進(jìn)行搬運(yùn)和安裝作業(yè)。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，對(duì)龍門起重設(shè)備的應(yīng)用需求十分巨大，因此對(duì)其安全性、可靠性和使用效率等也提出了更高的要求。尤其是在安全監(jiān)控方面，目前多數(shù)起重設(shè)備所采用的安全監(jiān)控系統(tǒng)都是依照我國(guó)特種設(shè)備的相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)而建立的以本地監(jiān)控為主要形式，能夠?qū)Σ糠值脑O(shè)備狀態(tài)實(shí)施監(jiān)測(cè)，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)較少的安全報(bào)警功能和復(fù)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)，但實(shí)際上，這種安全監(jiān)控管理系統(tǒng)僅是一種被動(dòng)管理模式，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)起重設(shè)備開展主動(dòng)的控制管理，安全報(bào)警報(bào)錯(cuò)率較高。因此研制新型、全自動(dòng)化的起重機(jī)設(shè)備遠(yuǎn)程在線監(jiān)控及安全管理系統(tǒng)，以盡可能地提高龍門起重設(shè)備的安全性能和管理效率顯得尤為重要[1-2]。

2 龍門起重設(shè)備遠(yuǎn)程在線監(jiān)控及安全系統(tǒng)架構(gòu)

對(duì)于龍門起重設(shè)備的安全控制和管理，應(yīng)當(dāng)完善其遠(yuǎn)程在線監(jiān)控和安全系統(tǒng)架構(gòu)的研制，結(jié)合現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，可以將其分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸和處理層、系統(tǒng)平臺(tái)層等。具體如圖1所示。

在數(shù)據(jù)采集層，通過增加遠(yuǎn)程在線監(jiān)控和數(shù)據(jù)監(jiān)控傳感器，利用PLC全面、系統(tǒng)地收集龍門起重設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行整理分析以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備自身的安全運(yùn)行狀況進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè);在數(shù)據(jù)傳輸和處理層，將所有通過傳感器收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)開展分析，同時(shí)參照龍門起重機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和安全參數(shù)等，對(duì)設(shè)備的實(shí)際性能開展評(píng)估，將經(jīng)過處理的中間層數(shù)據(jù)利用無線技術(shù)從數(shù)據(jù)采集層傳輸?shù)较到y(tǒng)主機(jī)中，以便于對(duì)龍門起重設(shè)備遠(yuǎn)程在線監(jiān)控;系統(tǒng)平臺(tái)層是龍門起重設(shè)備組織架構(gòu)中的關(guān)鍵部分，也是保障遠(yuǎn)程監(jiān)控和安全管理有效發(fā)揮作用的重要基礎(chǔ)[2]。其能夠?qū)⒈O(jiān)控機(jī)所上傳的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)平臺(tái)中進(jìn)行顯示，并且可以對(duì)收集和處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，便于全面、直觀掌握設(shè)備的相關(guān)情況。除此之外，在系統(tǒng)平臺(tái)中增加報(bào)警功能，當(dāng)相關(guān)數(shù)據(jù)超過設(shè)定的閾值時(shí)，會(huì)第一時(shí)間向用戶報(bào)警。

3 龍門起重設(shè)備遠(yuǎn)程在線監(jiān)控及安全管理系統(tǒng)研制的技術(shù)內(nèi)容

為保障龍門起重設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性，需創(chuàng)新研制遠(yuǎn)程在線監(jiān)控及安全管理系統(tǒng)，主要是從監(jiān)測(cè)設(shè)備的整機(jī)工作級(jí)別、對(duì)下滑量采取科學(xué)檢測(cè)方法、采用激光檢測(cè)起重設(shè)備的主梁下?lián)隙取⒗眯钡跸拗破飨拗仆崂钡?、?shí)現(xiàn)高效的系統(tǒng)平臺(tái)管理功能等方面入手。

3.1 監(jiān)測(cè)設(shè)備的整機(jī)工作級(jí)別

為便于龍門起重設(shè)備的控制監(jiān)測(cè)和管理操作，研制系統(tǒng)時(shí)要盡量以B/S架構(gòu)為基礎(chǔ)，用戶可通過瀏覽器開展相應(yīng)的監(jiān)控和操作行為，能夠利用手機(jī)和平板、PC機(jī)等便攜式終端設(shè)備訪問。管理人員可以借助瀏覽器對(duì)起重設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻在線監(jiān)控、回看工作狀況、人工故障診斷等。同時(shí)在該系統(tǒng)中，可以收集龍門起重機(jī)的工作時(shí)間、作業(yè)循環(huán)的次數(shù)、實(shí)際作業(yè)量等數(shù)據(jù)信息，可以在相關(guān)數(shù)據(jù)超過設(shè)定閾值時(shí)報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備的整機(jī)工作級(jí)別進(jìn)行監(jiān)測(cè)和計(jì)算，確保設(shè)備使用的合理性，提高安全控制能力和防范效果。

3.2 對(duì)下滑量采取科學(xué)檢測(cè)方法

龍門起重設(shè)備中對(duì)安全性影響相對(duì)較大的因素，則是起重機(jī)構(gòu)有下降轉(zhuǎn)變?yōu)椴僮髁阄坏乃查g高度變動(dòng)差值，即為下滑量。在遠(yuǎn)程在線控制及安全管理系統(tǒng)中，通過對(duì)下滑量的檢測(cè)，能夠在很大程度上提高設(shè)備的應(yīng)用安全性和穩(wěn)定性。而當(dāng)前對(duì)于龍門起重設(shè)備的下滑量檢測(cè)方法主要包括目測(cè)檢查、使用行程開關(guān)控制檢測(cè)、光控繼電器代替檢測(cè)以及單片機(jī)智能檢測(cè)等。不過這些檢測(cè)方法通常都需要龍門起重設(shè)備具有特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電路控制設(shè)施，而且對(duì)于部分機(jī)械和電路結(jié)構(gòu)設(shè)施在安裝中存在較大的難度，只適用出廠時(shí)對(duì)下滑量的檢測(cè)，或者是在特定的情況下開展檢測(cè)，無法實(shí)現(xiàn)在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全檢查和控制。因此在龍門起重設(shè)備遠(yuǎn)程在線控制及安全管理系統(tǒng)的研制過程中，需要有效解決這一問題?？梢栽诰頁P(yáng)機(jī)上安裝適當(dāng)?shù)木幋a器，以此使用特定的算法對(duì)下滑量開展準(zhǔn)確的計(jì)算，從而更好地掌握其發(fā)展趨勢(shì)，管理人員和操作人員按照下滑量的趨勢(shì)圖采取有效的應(yīng)對(duì)措施，能將安全事故隱患控制在初期階段，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生[3]。

3.3 采用激光檢測(cè)起重設(shè)備的主梁下?lián)隙?/p>

由于龍門起重設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過程中，其額定起重量相對(duì)較大，尤其是在預(yù)制梁場(chǎng)中，部分起重機(jī)還存在銹蝕的問題，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)峻的安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)龍門起重設(shè)備的門吊鋼主梁會(huì)受到交變應(yīng)力的影響而容易出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，造成應(yīng)力降低。在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于起重設(shè)備主梁下?lián)隙葯z測(cè)方法及裝置，通常多采用鋼絲懸掛，鋼尺測(cè)量等人工讀數(shù)方法進(jìn)行測(cè)量，誤差較大、測(cè)量精度偏低。在實(shí)際研制過程中，可以采用激光檢測(cè)起重設(shè)備的主梁下?lián)隙龋唧w為激光器發(fā)射出的激光打向目標(biāo)靶，目標(biāo)靶將部分激光回射到激光器中的成象器上，成象器并將目標(biāo)象送到線陣探測(cè)器中，線陣探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成信號(hào)后，經(jīng)數(shù)據(jù)采集器以及連接的傳輸電纜輸入計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)進(jìn)行兩次位置差的計(jì)算，就得到主梁下?lián)献冃瘟?，并顯示及預(yù)報(bào)起重機(jī)主梁下?lián)隙萚4]。

3.4 利用斜吊限制器限制歪拉斜吊

龍門起重設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中，歪拉斜吊會(huì)產(chǎn)生較大的安全隱患，因?yàn)槠浜苋菀桩a(chǎn)生一定的橫向分力，在起吊過程中可能會(huì)引發(fā)比較劇烈的搖擺狀況，致使鋼絲繩出現(xiàn)纏繞和滑出等情況，在很大程度上會(huì)加劇鋼絲繩以及卷筒和滑輪的磨損程度，一旦大車機(jī)和小車機(jī)設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重過載，就會(huì)發(fā)生安全事故。所以在研制龍門起重設(shè)備遠(yuǎn)程在線監(jiān)控及安全管理系統(tǒng)時(shí)，可以采用斜吊限制器對(duì)歪拉斜吊現(xiàn)象進(jìn)行限制。它包括雙軸傾角傳感器（模塊）、控制儀表。安裝時(shí)應(yīng)將傾角傳感器的Y軸向（或X軸向）平行于卷筒軸，便于確定斜吊方向及X軸向和Y軸向傾角的含義。當(dāng)斜吊的角度達(dá)到閥值時(shí)，斜吊限制器發(fā)出報(bào)警，起升控制斷電，起重機(jī)只能下降不能起升。

3.5 實(shí)現(xiàn)高效的系統(tǒng)平臺(tái)管理功能

在系統(tǒng)平臺(tái)部分中可以對(duì)龍門起重設(shè)備開展實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)控，同時(shí)還具備相應(yīng)的管理功能模塊，比如預(yù)警報(bào)警管理、設(shè)備體檢維修管理、設(shè)備改造管理和操作人員身份識(shí)別、管理數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等，從而基于系統(tǒng)平臺(tái)形成報(bào)告，可以為管理人員和操作人員提供真實(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，有利于提高龍門起重設(shè)備的應(yīng)用效率，降低安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患。

4 結(jié)束語

綜上所述，龍門起重設(shè)備的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控和安全管理系統(tǒng)在研制中，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際現(xiàn)狀，通過監(jiān)測(cè)設(shè)備的整機(jī)工作級(jí)別、對(duì)下滑量采取科學(xué)檢測(cè)方法、激光檢測(cè)起重設(shè)備的主梁下?lián)隙?、利用斜吊限制器限制歪拉斜吊、?shí)現(xiàn)高效的系統(tǒng)平臺(tái)管理功能等技術(shù)內(nèi)容，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確對(duì)龍門起重設(shè)備進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，降低設(shè)備維護(hù)、檢查成本。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】