為更好落實對起重機械安全監(jiān)控的管理，《起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》國標文件對起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)的具體實現(xiàn)功能做了詳細的介紹。該系統(tǒng)主要包括控制輸出、信息采集、信息處理、信息存儲、信息顯示以及信息導(dǎo)出等功能如圖 2-1所示。如果需要遠程監(jiān)控，可添加遠程傳輸單元，對每個組成的分析如下。

1、控制輸出：系統(tǒng)控制器將控制信號發(fā)送給執(zhí)行機構(gòu)，完成對執(zhí)行機構(gòu)的控制，一般采用 PLC 或者高性能處理器作為控制器。

2、信息采集：根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的要求，通過安裝傳感器或者其他方式將監(jiān)控參數(shù)讀入到控制器中。

3、信息處理：將接收或讀取的數(shù)據(jù)進行分析計算，數(shù)據(jù)計算要求快速準確，并準確傳輸。

4、信息存儲：將系統(tǒng)中的監(jiān)測數(shù)據(jù)保存到存儲模塊中，以便查看歷史數(shù)據(jù)。監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲可以采用多樣化方式，如表格、曲線圖、圖片等。

5、信息顯示：主要是將監(jiān)測到數(shù)據(jù)實時的顯示在顯示器上，使工作人員可以方便快捷的查看。

6、信息導(dǎo)出：歷史數(shù)據(jù)保存以后，可以通過該導(dǎo)出接口將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，以便對系統(tǒng)進行分析提供參考。

7、遠程傳輸：是指將系統(tǒng)中的某些或者全部數(shù)據(jù)，通過遠程網(wǎng)絡(luò)進行進行訪問，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。

本文主要對門座機工作過程中每個機構(gòu)的安全信息參數(shù)進行實時監(jiān)測，并對危險信號和故障信號給出報警提示；同時，能夠?qū)ΡO(jiān)測到的運行參數(shù)進行記錄和查看。安全監(jiān)控系統(tǒng)能否長期穩(wěn)定運行，需要保證圖 2-1 中所有功能模塊協(xié)調(diào)運行、共同作用。在實際項目實施時，可根據(jù)用戶的需求對系統(tǒng)功能進行適當?shù)牟眉艉吞砑?，盡量滿足客戶需求。

    該系統(tǒng)主要完成的是對起重機安全信息的監(jiān)控和對起重機主要機構(gòu)的運動控制，監(jiān)控系統(tǒng)總體框圖如圖 2-2 示。工作過程為起重機的主令信號發(fā)送指令給 CPU控制單元，控制單元接收到主令信號并采集運行參數(shù)（開關(guān)量和模擬量）、故障信息、限位信息等，通過 RS485 總線或 Profibus 現(xiàn)場總線等發(fā)送控制命令到變頻器，由變頻器驅(qū)動起重機各機構(gòu)的電機的運行，從而執(zhí)行起重機各機構(gòu)的功能。監(jiān)控系統(tǒng)中，嵌入式單板機與 PLC 之間需要實時的進行數(shù)據(jù)通信，確保監(jiān)控軟件監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時性。

     圖 2-2 中 LCD 觸摸屏一體機安裝在司機室中，供司機室操作人員隨時查看了解起重機的起重量、地面工作場地的環(huán)境、裝卸物吊裝的位置等；嵌入式單板機負責接收 PLC 和監(jiān)控軟件發(fā)來的數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進行處理、計算，相當于一個中樞協(xié)調(diào)模塊；視頻信號主要是通過安裝的攝像頭來采集并通過無線網(wǎng)橋設(shè)備發(fā)送到地面中央控制室，使中央控制室管理人員也可以隨時了解起重機作業(yè)現(xiàn)場的基本情況，比如司機室操作人員是否違規(guī)操作、起重機各個機構(gòu)的運行是否正常、裝卸作業(yè)是否完成等；其中，臂架攝像頭信號經(jīng)視頻分配器分為兩路，一路接入嵌入式單板機，一路發(fā)送到中央監(jiān)控室。

    本文主要研究門座機安全信息的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，通過設(shè)計硬件平臺和監(jiān)控軟件完成課題設(shè)計任務(wù)。門座機運行安全信息主要指門座機自身固有的系統(tǒng)參數(shù)（如門座機設(shè)計要求、電機型號等）和運行參數(shù)（如工作時間、電機電壓電流、安全限位等）兩部分。對于門座機安全監(jiān)控參數(shù)主要包括安全限位信息、運行保護狀態(tài)、起重量、起升高度、工作時間、視頻監(jiān)控等等，具體監(jiān)控參數(shù)如表 2-1 所示。

     表 2-1 中的數(shù)據(jù)是按照國家標準文件 GB/T28264-2012《起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》要求所列舉出的，換言之，這些參考數(shù)據(jù)都是門座機安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計時必須要采集的一些參數(shù)。當然，在實際進行起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計時，監(jiān)控數(shù)據(jù)的種類可以更多，監(jiān)控數(shù)據(jù)更多對起重機的維護人員來說就可以得到更多有用的歷史參考數(shù)據(jù)，從而為起重機的維護檢修提供了重要的參考依據(jù)

     門座機根據(jù)用途的不同分為三類[22]：

1、裝卸用門座機:廣泛應(yīng)用在港口和堆料場，使用抓斗或者吊鉤進行作業(yè)，起重量相對較?。ú怀^ 25 噸）。

2、造船用門座機：廣泛用于艤裝設(shè)備、拼接船體等，一般使用吊鉤進行作業(yè)。在進行作業(yè)時，起重量會隨著工作幅度發(fā)增大而減小。

3、基建用門座機：主要應(yīng)用在水電站建設(shè)，一般使用吊鉤進行作業(yè)。門座機拆卸運輸較為方便，且作業(yè)性能較好。門座機雖然有不同的種類，但是其系統(tǒng)參數(shù)大致相同，本課題主要以裝卸用單臂架門座機為研究對象，主要參數(shù)如下：

1、額定起重量：是指起重機設(shè)計時的最大起重量；

2、工作幅度（最大、最?。褐钙鹬貦C所吊重物和轉(zhuǎn)動中心的水平距離；

3、起升速度（m/min）：是指起重機吊起時吊鉤提起重物的速度；

4、變幅速度（m/min）：是指起重機作業(yè)時增幅或減幅的速度；

5、旋轉(zhuǎn)速度（r/min）：起重機旋轉(zhuǎn)運行時的速度；

6、起升高度：起重機吊鉤到軌面的距離。

    以上系統(tǒng)參數(shù)均可在門座機的設(shè)計說明書或者門座機司機室的銘牌中找到，屬于固定參數(shù)，對系統(tǒng)參數(shù)的監(jiān)控顯示可以使作業(yè)人員和用戶更直接的了解門座機的固有設(shè)計參數(shù)。