隨著對生產(chǎn)安全的重視程度不斷提高，國務院安委會提出了起重設備加裝安全監(jiān)控系統(tǒng)的國家標準GB/T28264-2017，為了確保起重機械設備安全運行，提高其可靠性和安全運轉(zhuǎn)率，防止安全事故的發(fā)生，除了提高操作人員技能外，需要盡可能提高安全監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率，在最短時間內(nèi)做出反應，啟動預警系統(tǒng)或切斷設備電源，采取緊急制動。

1 門式起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)結構

安全監(jiān)控系統(tǒng)包括：信息采集單元、信息處理單元、控制輸出單元、信息存儲單元、信息顯示單元、信息導出接口單元等；當有遠程監(jiān)控要求時，應增加遠程傳輸單元。其結構如圖1 所示。

1）信息采集單元。用于讀取信息源數(shù)據(jù)（主要數(shù)據(jù)源信息包括：起重量、起重力矩、起升高度/ 下降深度、運行行程、幅度、風速、回轉(zhuǎn)角度、同一或不同一軌道運行機構安全距離、操作指令、工作時間、累計工作時間以及每次工作循環(huán)）。將采集的信號送至信息處理單元。

2）信息處理單元。將采集到的數(shù)據(jù)進行計算和處理，同時根據(jù)起重機工況的要求，執(zhí)行邏輯控制。有工控機，PLC 工業(yè)平板電腦等。

3）控制輸出單元。它的功能是輸出控制信號和報警信號。由PLC 的輸出模塊、驅(qū)動器等組成。

4）信息存儲單元。實時存儲所采集的信息，以備查用。具體型號見工控機的硬盤。

5）信息顯示單元。主要負責向司機和管理人員顯示起重機的工作狀態(tài)和各類參數(shù)。它分別以圖形、圖像、文字、聲光等方式輸出信息。它由工控機上的監(jiān)視器，司機室內(nèi)的指示燈，蜂鳴器，監(jiān)視器等組成。

6）信息導出接口單元，向上級或下級單元輸出數(shù)據(jù)。它由PLC 的通訊模塊，工控機的主機接口等組成。

7）遠程傳輸單元。用于遠程監(jiān)控中心和信息導出單元之間的通訊。它由路由器，無線通訊設備，交換機等組成。

8）遠程監(jiān)控中心。用于接收起重機傳來的作業(yè)信息，并對其進行監(jiān)控和管理，它主要由一臺服務器

為保障大型起重機械的安全運行，減少安全事故的發(fā)生，尤其是施工過程中人為因素造成的影響，提出了一種適用門于門式起重機的安全監(jiān)控管理系統(tǒng)設計方案。該系統(tǒng)采用了一些領先技術，如圖像識別和三維信息化施工等，包括視頻監(jiān)視、遠程控制、故障診斷和電源管理等系統(tǒng)模塊，且支持二次開發(fā)。該系統(tǒng)可以對起重機械自身和周圍環(huán)境進行實時監(jiān)控，并通過快速大容量的信息采集與通訊能力發(fā)現(xiàn)施工過程中有人員和車輛接近設備或起重機危險部位產(chǎn)生損傷時立即報警或采取緊急制動。

信息采集單元

起重量、運行行程、風速、起升高度、連鎖保護安全裝置信息處理單元遠程傳輸單元遠程監(jiān)控單元

控制輸出單元數(shù)據(jù)存儲單元信息顯示單元信息導出接口單元組成。

2 門式起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的功能要求

1）實現(xiàn)對起重機狀態(tài)進行24 h 全天候監(jiān)控，比如運行數(shù)據(jù)，環(huán)境參數(shù)，司機的操作指令等，保護起重機的正常、有效運行。在事故發(fā)生之前偵測出潛在危機，使機器停止作業(yè)，并通過各種方式將報警信息發(fā)送給相關人員及時處理。

2）起重機運行時候的一些重要參數(shù)、故障記錄、

視頻信號等同步存儲下來（數(shù)據(jù)資料的存儲時間為30 天、視頻信息的存儲時間為72 h），為將來研究調(diào)查提供材料。

3 門式起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)硬件組成

1）工控機：用于實時讀取PLC 程序內(nèi)相應的信息，并且通過監(jiān)控軟件將起重機的各種監(jiān)控信息實時顯示在工控機上。進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)及視頻采集、存儲、控制、顯示、人機交互等。

2）固態(tài)硬盤：500 G/250 G SSD 固態(tài)硬盤。

3）工業(yè)交換機：可靠的數(shù)據(jù)通信、提供攝像機PoE 供電。

4）攝像機：高清視頻信息采集保證夜間微光及日光等各種工況下；主要廠家為?？?、大華。

5）智能電源模塊：為監(jiān)控系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源供應，自身安全狀態(tài)也實時監(jiān)控和記錄；主要廠家為西門子、菲尼克斯等。

4 門式起重機安裝監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由視頻監(jiān)視系統(tǒng)、遠程

控制系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)等組成。

4.1 視頻監(jiān)視系統(tǒng)

根據(jù)國家對視頻監(jiān)視系統(tǒng)的要求，所有型號的起重機都應該安裝視頻監(jiān)視系統(tǒng)；GB/T28264 要求：于門式起重機，至少需要觀察到吊點和行走區(qū)域；一般在布置4 個槍機觀察到行走導軌和2 個半球攝像機觀察吊鉤情況。該系統(tǒng)主要功能有以下幾方面：

1）視頻信息的采集。分為模擬攝像頭和網(wǎng)絡攝像頭，用戶可根據(jù)實際需要和工程類型選擇攝像頭類型。模擬攝像頭：無延時，視頻線傳輸距離達500m，較經(jīng)濟；網(wǎng)絡攝像頭：視頻清晰度更高，POE 供電不需要外接電源，布線方便，不易受干擾，在大跨度、高度情況下，要采用光纖傳輸。

2）對攝像機的控制。

3）提供可讓用戶輸入故障特征庫的易操作軟件。

4）實時的圖像分析。對故障特征庫進行故障類型判斷，并將分析結果反饋給主工控機。（例如：跟蹤吊鉤；監(jiān)視跳繩；監(jiān)視吊鉤下是否站人；集群作業(yè)時設備間的防碰撞預警；）

5）視頻的壓縮與篩選。（視頻的編碼與解碼）

6）視頻數(shù)據(jù)的上傳。對起重機械的監(jiān)測和評估力求對起重機械的實時狀態(tài)進行監(jiān)控，并通過快速大容量的信息采集與通訊能力，及時準確地對起重機周圍環(huán)境進行檢測，發(fā)現(xiàn)施工過程中有人員和車

輛闖入施工現(xiàn)場，接近設備立即報警，超過安全范圍緊急制動[2]。

監(jiān)視系統(tǒng)通過各監(jiān)測點（每臺設備均有一個信息采集監(jiān)測點和一個司機室監(jiān)測點） 采集包括GPS位置信息和起重機回轉(zhuǎn)角度信息，司機室包括纜機方向量信息和顯示終端信息，保障對設備的安全監(jiān)控，解決當多臺設備間存在著工作范圍立體交叉現(xiàn)象，且設備可能會因分屬不同作業(yè)單位而存在的管理和協(xié)調(diào)難度大的問題，防止集群作業(yè)過程中常見的碰撞事故發(fā)生。

4.2 遠程控制系統(tǒng)

遠程控制系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)對設備的遠程調(diào)試和控制管理。根據(jù)設備的監(jiān)控需要，對獲得授權的角色或用戶授予控制端軟件的許可；根據(jù)角色或用戶的權限獲取可監(jiān)控設備端信息。不同部門用戶可以通過對設備的遠程控制，以此實現(xiàn)對設備工作情況的了解，還可以方便設備開發(fā)商對設備的維護和管理。另外，通過控制設備能否正常開機作業(yè)來實現(xiàn)對設備的期限管理，確保設備的安全正常使用。在遠程控制系統(tǒng)作用下，更方便于起重機等的遠程調(diào)試和控制管理。在操作人員出現(xiàn)操作失誤時，其他用戶可以遠程控制設備，對設備采取緊急制動，以免造成安全事故。

采用獨立開發(fā)的軟件系統(tǒng)，選用高性能的工控機完成數(shù)據(jù)和視頻信息的一體化采集、存儲、處理、顯示，能夠擴展的功能更豐富，能夠滿足客戶定制化的需求，并與后臺安全監(jiān)控管理系統(tǒng)融合，實現(xiàn)設備基于物聯(lián)網(wǎng)的信息化、智能化等管理需求。

4.3 故障診斷系統(tǒng)

依靠遠程控制系統(tǒng)，可根據(jù)對設備的遠程調(diào)試，診斷設備故障的原因。對于非控制系統(tǒng)的故障，診斷出故障發(fā)生的位置及原因，通知維修人員維護修理。與修理廠家或系統(tǒng)開發(fā)人員取得聯(lián)系后可以通過遠程調(diào)試模塊進行PLC 參數(shù)的修改。

4.4 電源管理系統(tǒng)

通過電源管理系統(tǒng)來對整個設備的電源進行監(jiān)控和管理。該系統(tǒng)除了可以顯示電源工作情況，包括本次及累計工作時間、累計及本次工作循環(huán)外，還可以在設備操作過程中假如有行人或車輛通過起重機會引發(fā)報警系統(tǒng)，操作人員可以盡快停止設備；若操作人員反應不及時或違規(guī)的行人和車輛超過安全范圍，接近設備的最小安全范圍時系統(tǒng)會自動切斷電源。

5 門式起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)特點

該系統(tǒng)除具備國家標準及行業(yè)中設備安全監(jiān)控管理系統(tǒng)具有的通用功能外, 本系統(tǒng)還具備以下特點：

1）實施平臺化戰(zhàn)略，開發(fā)了“起重設備安全監(jiān)控管理系統(tǒng)”開發(fā)平臺，用戶只需要進行短時間的培訓就可以方便使用本平臺實施自己設備的“安全監(jiān)控管理系統(tǒng)”。

2）該系統(tǒng)可以對起重機械自身和周圍環(huán)境進行實時監(jiān)控，并通過快速大容量的信息采集與通訊能力，發(fā)現(xiàn)施工過程中有人員和車輛接近設備或起重機危險部位產(chǎn)生損傷時立即報警或采取緊急制動。

3）提供完善的互聯(lián)網(wǎng)服務支持，用戶在實施自己安全監(jiān)控管理系統(tǒng)時，可以直接調(diào)用開放的網(wǎng)絡服務或者與系統(tǒng)開發(fā)服務人員聯(lián)系，獲得建議和幫助，同時可以被監(jiān)管部門、業(yè)主、設備生產(chǎn)方、設備租賃方、設備使用方、監(jiān)理方等同時使用，并可以根據(jù)各自不同的業(yè)務需求，提供不同的應用模式。