隨著這幾年大型起重機(jī)安全監(jiān)控管理試點(diǎn)工作的有序推廣，保障生產(chǎn)安全的成效逐漸凸顯，事故發(fā)生率明顯降低，在全國(guó)范圍內(nèi)推廣起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)將勢(shì)在必行，201年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 28264--2012《起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)具體規(guī)范了起重機(jī)械電氣系統(tǒng)的安全性，并強(qiáng)調(diào)了在正常工作過(guò)程階段和事故發(fā)生階段的可記錄性，增加了事故的可追溯性。。

    結(jié)合智能傳感器、無(wú)線(xiàn)通信傳輸以及嵌人式等多種技術(shù)，遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，針對(duì)造船廠(chǎng)400 t龍門(mén)起重機(jī)原有的安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)研究。

系統(tǒng)方案

    起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)由硬件和軟件組成，其單元由信息采集單元、信息處理單元、控制輸出單元、信息存儲(chǔ)單元、信息顯示單元、信息自導(dǎo)出接口單元等構(gòu)成。六個(gè)基本單元可歸納為采集信息一處理信息一顯示信息三個(gè)過(guò)程，本系統(tǒng)的改造也分別從這三個(gè)過(guò)程進(jìn)行升級(jí)。安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1系統(tǒng)總體框圖

     對(duì)照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的功能要求，對(duì)某船廠(chǎng)400 t龍門(mén)起重機(jī)原有安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行分析，其主要缺少的功能有：1)缺少門(mén)限位；2)風(fēng)速儀是獨(dú)立《起重運(yùn)輸機(jī)械》

系統(tǒng)，沒(méi)有記錄功能；3)監(jiān)控管理系統(tǒng)不完善，缺乏信息記錄與事故追溯功能?；诘统杀?、高性能的用戶(hù)需求，在兼容原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加裝監(jiān)控設(shè)備，完成標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)起重機(jī)械安全監(jiān)控信息采集要求，對(duì)新舊設(shè)備進(jìn)行傳輸布線(xiàn)、轉(zhuǎn)換安裝。保留原有監(jiān)控顯示屏，加裝安全監(jiān)控儀，在基于ARM的Linux實(shí)時(shí)系統(tǒng)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)安全監(jiān)控管理軟件。實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)械工作過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，整合所有采集的信息，提供數(shù)據(jù)分析和處理功能。圖2為起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)流程圖。

    

     信息采集設(shè)備層主要包括各類(lèi)傳感器、信號(hào)變送器、信號(hào)采集盒等?，F(xiàn)場(chǎng)安裝的有荷重傳感器、角度傳感器、光電編碼器、激光防碰器、風(fēng)速傳感器等。用于實(shí)時(shí)獲取起重機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，并將數(shù)據(jù)預(yù)處理后記錄存儲(chǔ)，通過(guò)以太網(wǎng)連接傳輸?shù)斤@示設(shè)備。

    系統(tǒng)不修改起重機(jī)自帶的PLC控制程序，根據(jù)PLC源碼和電氣圖紙解析大車(chē)行程、大車(chē)糾偏、高度、重量、小車(chē)行程、操作指令等數(shù)據(jù)地址，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)模塊CP343—1 LEAN接人工業(yè)以太網(wǎng)，使得原PLC控制系統(tǒng)與ARM監(jiān)控儀進(jìn)行通信傳輸數(shù)據(jù)。風(fēng)速通過(guò)AI信號(hào)采集盒采集模擬信號(hào)。DI開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集盒采集門(mén)限位信號(hào)。其中，風(fēng)速采集采用型號(hào)為HMSMS—AI一1的1路模擬量采集盒。上小車(chē)、下小車(chē)的門(mén)限位狀態(tài)采集采用型號(hào)為HMSMS—DI一8的8路模擬量采集盒。

風(fēng)速儀作為獨(dú)立系統(tǒng)，安裝在駕駛室抬頭可見(jiàn)處，通過(guò)JZ871無(wú)線(xiàn)傳輸模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

      機(jī)柜、顯示器安裝在駕駛室可視合適位置。視頻監(jiān)控方面，4個(gè)紅外防水筒型攝像機(jī)分別安裝在大車(chē)支腿上，對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的軌道，另外3個(gè)攝像機(jī)安裝在上、下小車(chē)合適位置，位置對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的卷筒。2個(gè)智能球型攝像機(jī)安裝在大車(chē)平臺(tái)兩側(cè)合適位置，位置對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的吊鉤。監(jiān)視器上可以觀(guān)察到起重機(jī)械整個(gè)工作過(guò)程，如架橋、過(guò)孔、喂梁和司機(jī)室內(nèi)操作記錄，如圖3為視頻監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)圖。硬盤(pán)記錄機(jī)有l(wèi) T容量大小，可回放記錄，導(dǎo)出歷史視頻，可記錄視頻數(shù)據(jù)大于72 h。所有的信息數(shù)據(jù)傳輸都通過(guò)5口交換機(jī)進(jìn)行老舊系統(tǒng)整合，保留原網(wǎng)線(xiàn)與PLC、原觸摸屏連接，鋪設(shè)新網(wǎng)線(xiàn)通過(guò)以太網(wǎng)接入安全監(jiān)控儀。圖3為系統(tǒng)安裝圖。

    風(fēng)速傳感器

因?yàn)長(zhǎng)inux在嵌入式開(kāi)發(fā)中具有內(nèi)核小、效率高、源代碼安全開(kāi)放、跨平臺(tái)支持多種芯片等明顯優(yōu)勢(shì)，因此，安全監(jiān)控管理系統(tǒng)是在ARM搭建的硬件平臺(tái)上基于Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的。GB／T28264--2012中明確指出，門(mén)式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)是指對(duì)門(mén)式起重機(jī)工作過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，能夠?qū)χ匾\(yùn)行參數(shù)和安全狀態(tài)進(jìn)行記錄并管理的系統(tǒng)。該系統(tǒng)整合于主電控系統(tǒng)內(nèi)，主要分為數(shù)據(jù)監(jiān)控子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)兩部分，如圖4所示。該系統(tǒng)包括信號(hào)采集模塊、中央處理器、存儲(chǔ)模塊、顯示器、數(shù)據(jù)傳輸模塊、網(wǎng)絡(luò)通訊模塊以及控制輸出模塊和聲光報(bào)警模塊。中央處理器采用了雙核處理器，使其各輸入輸出接口對(duì)各輸入信號(hào)響應(yīng)、識(shí)別及處理后輸入控制信號(hào)，使控制輸出模塊控制起重機(jī)，并根據(jù)各種測(cè)量的信號(hào)聲光報(bào)警模塊提供安全可靠的控制報(bào)警信號(hào)。該數(shù)據(jù)監(jiān)控子系統(tǒng)視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

圖5系統(tǒng)的控制邏輯框圖

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)自檢功能，有任何異常狀況及時(shí)報(bào)警顯示。人機(jī)交互界面主要分為4大模塊：系統(tǒng)設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理、輔助功能。提供了用戶(hù)權(quán)限管理，起重機(jī)的工況參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄，并進(jìn)行相應(yīng)的控制以保證起重機(jī)工作于安全狀態(tài)。

該系統(tǒng)是基于已有的安全監(jiān)控系統(tǒng)上進(jìn)行改造升級(jí)，采用了低成本、高性能的ARM—Linux嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)，解析和獲取起重機(jī)原有PLC控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)新增數(shù)據(jù)量的快速采集，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、記錄、歷史回放和故障報(bào)警、追溯等功能，并實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行工況的視頻監(jiān)測(cè)功能。該系統(tǒng)已在某船廠(chǎng)龍門(mén)起重機(jī)中應(yīng)用，不僅提升起重機(jī)使用的安全性，更有效地提高了起重機(jī)的安全監(jiān)管，對(duì)大型起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的改造升級(jí)具有借鑒作用