起重機(jī)械在工礦企業(yè)、房地產(chǎn)、道路橋梁等工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中應(yīng)用十分廣泛 , 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對起重機(jī)的需求量越來越大，而日益向大型化、高速化、自動化的方向發(fā)展。與此同時(shí)起重機(jī)也是一種蘊(yùn)藏危險(xiǎn)因素較多 , 事故發(fā)生幾率較大的機(jī)械設(shè)備 , 國內(nèi)外每年都發(fā)生大量因起重機(jī)作 業(yè)造成的設(shè)備損壞和人身傷亡事故。 據(jù)美國勞工部統(tǒng)計(jì)局 20 0 8 年 7 月發(fā)布的起重機(jī)安全事故最 新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示 , 20 0 3 年至 20 0 5 年平均每年起重機(jī)事故造成 7 8 人死亡 , 20 0 6 年起重機(jī)事故造成 7 2 人死亡。雖然 日本極其重視對起重機(jī)的管理 , 傷亡事故逐年下降 , 但2008年 , 日本起重機(jī)事故傷亡數(shù)目仍然有 2 3 55 人。 從最近幾年國家安監(jiān)總局統(tǒng)計(jì)的事故數(shù)字來看 , 起重機(jī)械的事故發(fā)生率和發(fā)生事故導(dǎo)致人員傷 亡的絕對數(shù)字一直高居八大類特種設(shè)備之首。以 3 8 家 50 0 萬噸以上國有大型鋼鐵企業(yè) 20 1 0 年安全 事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例 , 起重傷害事故起數(shù) 2 4 起 , 列事故類別的第四位 , 僅次于物體打擊 ( 3 6 起 ) 、 機(jī)械傷 害 ( 3 3 起) , 高處墜落 ( 2 6 起 ) 事故 ; 起重傷亡人數(shù) 2 4 人 , 占傷亡人數(shù)總數(shù) 的 1 0 % 。 20 0 7 年 4 月 1 8 日 , 遼寧省鐵嶺清河特殊鋼有限責(zé)任公司發(fā)生的起重設(shè)備事故造成 3 2 人死亡 、 6 人重傷 , 損失慘重 。 有鑒如此，國發(fā)〔20 1 0 〕2 3 號國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng) 企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知第九條提出了 “ 大 型起重機(jī)械要安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng) ” 要求 ; 安監(jiān)總科技 2 0 1 1 6 5 號提出 “ 在冶金機(jī)械制造和建筑等 企業(yè)推行行車定位 、 起重機(jī) 吊鉤上下限位 、 壓力機(jī)滑塊防墜落裝置和監(jiān)控管理系統(tǒng) ”。對于集群化使用起重機(jī)的大型企業(yè) , 為保證每一臺起重機(jī)的安全使用 , 預(yù)測和防止故障 , 提高維 護(hù)維修效率 , 迫切需要一種長期連續(xù)監(jiān)測多臺起重機(jī)運(yùn)行狀況的綜合信息系統(tǒng) , 能全過程全方位連續(xù) 監(jiān)控起重機(jī)操作使用和設(shè)備運(yùn)行狀況 。 本文將就起重機(jī)運(yùn)行安全網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理提供一種設(shè)計(jì)方案 。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 起重機(jī)運(yùn)行安全網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)由傳感器陣列 、 控制顯示器 、 無線數(shù)據(jù)傳輸裝置 、 集中監(jiān)控和 信息處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 。 系統(tǒng)單元 、 支撐技術(shù)和功能構(gòu)成關(guān)系 如下表所示 :

對橋架型起重機(jī)而言 , 傳感器組至少包括有載荷傳感器 、 電量傳感 器 、 速度或加速度傳感 器 ( 振 動測量用 ) 、 溫度傳感器 、 位置或位移傳感 器、 距離傳感器 ( 當(dāng)監(jiān)控 系統(tǒng)用于流動型起重機(jī)時(shí) , 應(yīng)根據(jù) 檢測項(xiàng) 目設(shè)置相應(yīng)的傳感器 ) , 這些傳感器分布在起重機(jī) 的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu) 、 行走機(jī)構(gòu) 、 供 電和傳動控制 系 統(tǒng) 、 車體等部位形成傳感網(wǎng)絡(luò) , 采集起重機(jī)各部位 的工況信號 。 傳感器陣列通過信號接 口單元與控制和顯示器連接 , 車載電源系統(tǒng)為傳感器和 控制器和顯示器 提供穩(wěn)定干凈 的工作電源 , 諸單元一并構(gòu)成起重機(jī)車載監(jiān)控系統(tǒng)。 圖 1 所示為車載監(jiān)控系統(tǒng)方案示 意圖。

車載監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控程序?qū)崟r(shí)處理傳感器輸人信號并以 圖形或數(shù)字方式在圖形顯示器顯示 , 根據(jù) 預(yù)先設(shè)定的判斷標(biāo)準(zhǔn)和流程對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷。 車載監(jiān)控系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)傳輸裝置建立與集 中監(jiān)控和 信息處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的通訊通道 。 圖 2 為起重機(jī)運(yùn)行安全網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 。

無線數(shù)據(jù)傳輸裝置是一種工業(yè)環(huán)境下的無線局域網(wǎng) 收發(fā)設(shè)備 , 所有數(shù)據(jù)均實(shí)時(shí)地通過無線數(shù)據(jù) 傳輸裝置傳輸至集中監(jiān)控和信息處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 。 集中監(jiān)控和信息處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)承擔(dān)多臺起重機(jī)設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控和信息管理 , 系統(tǒng)安裝有數(shù)據(jù) 庫 、 起重機(jī)運(yùn)行監(jiān)控管理軟件和 數(shù)據(jù)分析軟件 , 有足夠的數(shù)據(jù)存儲容量用于連續(xù)記錄和長期保存監(jiān)控 網(wǎng)絡(luò)中的多臺起重機(jī)的工況信息 。

車載監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 車載監(jiān)控系統(tǒng)是起重機(jī)運(yùn)行安全網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)基礎(chǔ)監(jiān)控平臺 , 配置在 網(wǎng)絡(luò)中的每一 臺起重 機(jī)上 。 車載監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)備包括 : 各種類型 傳感器 、 遠(yuǎn)程 F O 設(shè)備 、 控制器 、 C L D 顯示器 、 電源設(shè) 備、 現(xiàn)場總線及無線局域網(wǎng)接點(diǎn) ( A P )設(shè)備。 車載監(jiān)控系統(tǒng)在承擔(dān)單臺起重機(jī)運(yùn)行安全監(jiān)控的同時(shí) , 實(shí)時(shí)地將所采集的起重機(jī)工況信號通過 無線局域網(wǎng)絡(luò)傳輸至集中監(jiān)控和信息處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 車載控制器采用嵌人式計(jì)算機(jī)技術(shù) , 集成串行通訊和 以太網(wǎng)通訊功能 , 可在各種惡劣環(huán)境下穩(wěn)定 長時(shí)間運(yùn)行。 車載監(jiān)控系統(tǒng)工作 電源 由起重機(jī)供 電系統(tǒng)提供 , 采用工業(yè)級 D C US P 電源保障系統(tǒng)供 電 ; 采用高分辨率彩色圖形液晶顯示器 , 實(shí)時(shí)顯示起重機(jī)各類工況信號 、 報(bào)警信號 , 人機(jī)交互通過觸摸 屏實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)軟件 車載監(jiān)控系統(tǒng)軟件基于實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌人式操作系統(tǒng) Widows開發(fā)。人機(jī)接口界面 人機(jī)接口界面是車載系統(tǒng)的一個(gè)重要功能模塊 , 通過車載部分的人機(jī)接口界面 , 采用面 向?qū)ο蟮?圖形和富于動感 的觸控式窗口 , 顯示起重機(jī)運(yùn)行時(shí)的各個(gè)部分的工作狀態(tài)和設(shè)備運(yùn)行情況 , 便于生產(chǎn) 和維護(hù)人員查詢 。 3 集中監(jiān)控和 信息處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

整體設(shè)計(jì) 集中監(jiān)控和信息處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要由工作站 (服務(wù)器 ) 以及一個(gè)無線路 由組成 。 其 中工作 站 安裝 了起重機(jī)運(yùn)行安全網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控管理系統(tǒng)的地面實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件、后臺管理軟件 以及數(shù)據(jù)庫管理軟 件。 車載系統(tǒng)與地面管理計(jì)算機(jī)通過無線的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向傳輸 。

實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件 實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件針對構(gòu)建起重機(jī)監(jiān)控管理網(wǎng)絡(luò) , 提供了一套完善的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制 , 可把多臺計(jì)算機(jī)通過 T c P / I P 網(wǎng) 、 M e d e m 網(wǎng) 、 4 8 5 4 / 2 2 / 2 3 2 網(wǎng)連接在一起 , 構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng) , 實(shí)現(xiàn)網(wǎng) 絡(luò)間的數(shù)據(jù) 同 步、 數(shù)據(jù)庫同步和網(wǎng)絡(luò)事件處理 。 同時(shí) , 通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)功能 , 可在工作站上直接對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 中 的數(shù)據(jù)庫 (如 SQL S e v r e r 200 0 ) 進(jìn)行讀寫操作。

后臺管理軟件 后臺管理軟件設(shè)計(jì)期通過嚴(yán)謹(jǐn) 的科學(xué)分析 , 確定采用 C / S 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) ( 客戶機(jī)朋良務(wù)器結(jié)構(gòu)體系 ) , 同時(shí)應(yīng)用了先進(jìn)的客戶機(jī)機(jī)制。客戶端與服務(wù)端的通訊技術(shù)采用Remotign分布式通訊 , 通訊協(xié)議采用 T C P / IP 協(xié)議。當(dāng)將起重機(jī)集中監(jiān)控計(jì)算機(jī)接入公共網(wǎng) , 企業(yè)管理人員只要在擁有 n I e t o e t的地方即可以通過 后臺管理軟件的客戶端 , 遠(yuǎn)程查詢起重機(jī)運(yùn)行的各種統(tǒng)計(jì)及分析數(shù)據(jù) 。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

起重機(jī)運(yùn)行過程中由于涉及到安全因素的檢測量非常多，起重機(jī)數(shù)量也比較多 , 數(shù)據(jù)存蓄周期頻繁 , 數(shù)據(jù)量可以用海量來形容。 本設(shè)計(jì)選用微軟公司開發(fā)的 S QL e S v r e r 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為起重機(jī)項(xiàng) 目的數(shù)據(jù)庫管理軟件。

計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境 服務(wù)器軟件環(huán)境 : 地面管理計(jì) 算機(jī)要求 的操作 系統(tǒng) 為 iM c o r s o f t 的 Wid n o w s N T Wid n o w s 20 0  S e v r e r 、 Win d o w s S e v r e r Z X ( ) 3 Win do w s X P 操作系統(tǒng) 。服務(wù)器硬件環(huán)境 : C PU : X e o n X 3 430 24 GH z 及以上 ;內(nèi)存 : 4 GB 及以上 ;硬盤 : 400 GB 及以上 ; 電源 : 不間斷電源 。

本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了集成創(chuàng)新的綜合性運(yùn)用 , 能遠(yuǎn)距離的同時(shí)對多臺起重機(jī)電氣機(jī)械設(shè)備 和運(yùn)行工況監(jiān)測、分析和故障控制 , 其技木性能達(dá)到國際先進(jìn)水平 , 填補(bǔ) 了 國內(nèi)空白。     本設(shè)計(jì)與起重機(jī)制造廠家進(jìn)行配套 , 將會促進(jìn)傳統(tǒng)起重機(jī)制造業(yè)的產(chǎn)品更新?lián)Q代 , 提升產(chǎn)品的技術(shù)水平 , 打破國外技術(shù)壟斷 , 為國內(nèi)起重機(jī)制造裝備技術(shù)達(dá)到或超過國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平搭建了平臺。