起重機是現(xiàn)代工業(yè)生產及建設中中廣泛使用的工程機械。起重機在起吊和搬運重物時存在很多的危險因素，事故時有發(fā)生。近幾年起重機的事故率一直居高不下，導致人員傷亡的絕對數(shù)字高居八大類特種設備之首。國家對大型起重機的安全監(jiān)控系統(tǒng)也提出了多項標準和管理要求。但是目前已有的通用起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)還難以滿足國家要求，特別是對于大型起重機自帶的或早期安裝的安全監(jiān)控系統(tǒng)需要進行改造與升級。本系統(tǒng)就是在兼容原有系統(tǒng)的基礎上，根據(jù)國家標準和規(guī)范，對600 T 龍門吊進行了低成本的改造升級。

監(jiān)控系統(tǒng)的結構和模型該系統(tǒng)的目標是針對目前起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀及國家標準的相關要求，在不更改原有控制系統(tǒng)程序的基礎上，增加監(jiān)控模塊，讀取原有監(jiān)控數(shù)據(jù)，進行老舊系統(tǒng)整合，以實現(xiàn)最低成本、高性能的改造與升級。系統(tǒng)結構如圖1 所示。

     本系統(tǒng)不修改原系統(tǒng)的PLC 程序代碼，根據(jù)已有的PLC源碼和電氣圖紙分析大車行程、大車糾偏、高度、重量、小車行程、__________操作指令等數(shù)據(jù)地址。通過MODBUS－ TCP 協(xié)議，新裝安全監(jiān)控儀與CP343 － 1 LEAN的以太網(wǎng)接口來獲取原PLC 數(shù)據(jù)。根據(jù)標準要求及綜合企業(yè)的生產安全需求，需要監(jiān)控的內容。

     信息采集單元主要讀取包括重量、角度、高度、位移及風速等傳感器信號，并將采集的信號進行A/D轉換后，傳輸?shù)叫畔⑻幚砟K［4 － 5］。信息經過系列的處理后，可以實時傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)起重機械設備的全方面監(jiān)控。

2 系統(tǒng)設計

該系統(tǒng)由傳感器、無線采集盒、監(jiān)控記錄儀、控制器等組成，根據(jù)GB /T 28264 － 2012《起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》所要求的有關內容進行布點設置，特別是兼容采用已有監(jiān)控系統(tǒng)中存在的傳感器信號來設計新的傳感器布置方案。根據(jù)現(xiàn)場實際環(huán)境，在老系統(tǒng)原有的基礎上，通過分布式無線方式布置加裝傳感器，基于嵌入式開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)，以低成本高性能實現(xiàn)中央控制器［6］。

     無線傳感器網(wǎng)絡是綜合傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式信息技術及無線通信技術的新型網(wǎng)絡。它可以實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡分布區(qū)域內各種監(jiān)控信息，并通過嵌入式系統(tǒng)進行信息處理，最后傳送到終端用戶［8］。該系統(tǒng)采用分布式無線傳感器網(wǎng)絡技術對各個傳感器進行組網(wǎng)。其中，起重量、風速、水平度通過AI 信號采集盒采集模擬信號。起升高度和大、小車行程通過SSI信號采集盒采集絕對值編碼器輸出的SSI 信號。DI開關量信號采集盒采集門限位、機構間聯(lián)鎖、制動器狀態(tài)、操作指令( 例: 小車1 提升、小車1 剎車、小車1 放降) 等無源觸點信號?；贏ＲM 的嵌入式監(jiān)控儀安裝在駕駛室，監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件則是在基于LINUX 操作系統(tǒng)平臺下進行開發(fā)。實現(xiàn)了監(jiān)控數(shù)據(jù)的圖形顯示、數(shù)據(jù)存儲、查詢與分析、以及聲光報警等功能。

 功能實現(xiàn)

    該系統(tǒng)主要功能模塊包括系統(tǒng)設置、參數(shù)設置、數(shù)據(jù)處理、輔助功能這四大模塊。用戶管理模塊，主要實現(xiàn)了兩級權限管理，管理人員和操作人員，擁有密碼修改，賬戶管理等功能。

參數(shù)設置模塊，主要實現(xiàn)了設備信息查看，可現(xiàn)場選取多個監(jiān)控對象，可簡單便地設定控制條件，并生成參數(shù)報表，可方便地標定現(xiàn)場設備。數(shù)據(jù)處理模塊，主要實現(xiàn)了主、副起升重量、高度等重要參數(shù)的實時存儲; 能繪制某一批次的載荷譜，能查詢主、副起升的循環(huán)次數(shù)、超載次數(shù)、限位次數(shù)和超過某一噸位的循環(huán)次數(shù); 并且提供數(shù)據(jù)庫手動和定期備份功能，防止數(shù)據(jù)的意外丟失?？梢詫崟r監(jiān)測環(huán)境參數(shù)和起重機運行參數(shù)，并進行相應的控制以保證起重機工作于安全狀態(tài)。

輔助模塊，主要實現(xiàn)了用戶修改控制條件和設圖5 安全監(jiān)控儀現(xiàn)場圖備標定時會自動生成修改日志，便于用戶查詢。系統(tǒng)在某船廠600 T 龍門吊安全監(jiān)控系統(tǒng)改

造升級中得到應用，圖5 為監(jiān)控儀實際安裝圖。、

     安全監(jiān)控對于大型起重機的安全運行具有十分重要的意義。本系統(tǒng)可快速對原起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)進行快速改造升級，滿足有關安全管理要求。采用AＲM － Linux 設計具有功能強大、系統(tǒng)穩(wěn)定的特點，采用無線分布式組網(wǎng)，可快速對風速儀、限位器等傳感信息組網(wǎng)通訊，便于現(xiàn)場安裝。本系統(tǒng)在船廠龍門吊中成功應用，對大型起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)改造升級具有良好借鑒作用。