門座機的監(jiān)控參數(shù)指的是起重機在實際作業(yè)過程中，起重量、起升高度、起升力矩、各限位保護的狀態(tài)等等實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)，不局限于表 2.1 所給出的數(shù)據(jù)；具體的運行參數(shù)下。

1、起升高度信息采集：在實際作業(yè)過程中，吊鉤的實時起升高度，用以提醒司機在作業(yè)時不要超過安全起升高度。起升速度的檢測可以采用絕對型編碼器如圖 2-3 所示），將其安裝

在起升卷筒上，通過檢測起升卷筒上的絕對型編碼器輸出的脈沖數(shù)可計算起升高度。

2、起重量采集：起重機作業(yè)過程中，吊鉤提起貨物的實際重量，通過安裝稱重傳感器采集如圖2-4 所示，通常將該稱重傳感器接入到力矩限制器中。司機在作業(yè)時，通過觀察力矩限制器上顯示的起重量來判斷所提升的貨物是否超載；同時，通過對該參數(shù)的讀取也計算統(tǒng)計每個工作班次司機室操作人員作業(yè)的總重量，節(jié)省了人力，從而可以提高起重機的工作效率。起重機作業(yè)時，起重量不得超過額定值，否則會使吊物無法被提起甚至出現(xiàn)危險事故，這就是安裝力矩限制器的原因。

3、起重力矩采集：起重力矩在單臂架門座機上，可以通過力矩限制器（包括稱重傳感器和臂架仰角傳感器）來獲得，也可以通過臂長度架和臂架的仰角來間接計算獲得到。直接使用力矩定義進行計算。起重機的起重力矩是由工作幅和起重量（包含吊具自重與吊重）的乘積。

如圖 2-5 所示，由物理學(xué)中轉(zhuǎn)動力矩的計算公式（2-4）可知：LFT (2-1) 式（2-1）中，T 為起重力矩，L 為工作幅度。式（2-2）中，(M+m)為吊物重（可通過讀取力矩限制器中稱重傳感器獲得)g 為重力加速度（已知）。

4、運行速度采集：起重機運行速度包括變幅速度、吊鉤起升速度、旋轉(zhuǎn)速度和大車行走速度。運行速度可以從 PLC 中讀取對應(yīng)電機的速度編碼器信號，進行計算處理即可得到。較為常用的電機測速方法有三種，即 M 法，T 法和 M/T 法。

 1）M 法。通過計算 t 時間段內(nèi)編碼器的輸出脈沖個數(shù) N，電機旋轉(zhuǎn)一圈所產(chǎn)生的脈沖是固定的 N0，則由脈沖頻率 f=N/t，可以推導(dǎo)出電機的轉(zhuǎn)速 n，如公式（2-5）所示。 t _NNn

06 (2-5) M 法測速在測量過程中會產(chǎn)生 1 個脈沖的誤差，電機轉(zhuǎn)速越快時，誤差越小，因此 M 法一般適用于高速測速。2）T 法。用頻率為 f₀ 的高頻脈沖，計算一定時間 T 內(nèi)的高速脈沖數(shù) M0，電機旋轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)為 N₀，則電機轉(zhuǎn)速 n 如公式（2-6）可以得。00060MNfn (2-6) T 法速適用于電機低速運行時測速，當電機轉(zhuǎn)速較低時，一定時間內(nèi)的脈沖數(shù)量較多，計算誤差相對較小。3）M/T 法。M/T 法測速就是結(jié)合 M 法和 T 法的各特點進行轉(zhuǎn)速計算，即測量時間 t 內(nèi)的脈沖數(shù) M1 的同時，也測量 t 時間內(nèi)的頻率為 f0 的高頻脈沖數(shù) M=20指電機旋轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)。因此可以得出電機轉(zhuǎn)速 ，如公式（2-7）所示。

200160MNf Mn

(2-7) 采用 M/T 法測速時，測算結(jié)果精度很高。當電機轉(zhuǎn)速較低時趨于 T 法測速；當電機轉(zhuǎn)速較高時趨于 M 法測速，因此對轉(zhuǎn)速變化范圍比較大的電機來說比較適用。

5、累計工作時間采集：從起重機開機運行開始，到完成作業(yè)任務(wù)時間的總和，該參數(shù)可以通過軟件進行計算。從起重機開機的那一刻起作為起始時間，然后起重機完成任務(wù)停止作業(yè)時作為結(jié)束時間，分別在軟件中標記時間值，兩個標記時間之差便為累計工作時間。通常在起重機電氣控制柜柜門上也會安裝時間計數(shù)器，來統(tǒng)計累計工作時間。

6、風(fēng)速值采集：起重機的作業(yè)環(huán)境風(fēng)速，當風(fēng)速達到 20m/s（即陣風(fēng) 8 級）以上時，將不能進行作業(yè)。當風(fēng)速過大（大于等于 55m/s）時，需要對大車采取防風(fēng)措施。風(fēng)速測量信號采用風(fēng)速儀檢測，圖 2-6 所示是型號為 YGC-FSFS 的風(fēng)速儀，該型號風(fēng)速儀主要特點有：

1）符合 WMO 世界氣象組織規(guī)范（CIMO Guide）；

2）靈敏度高：啟動風(fēng)速 0.3m/s；

3）測量范圍寬：測量范圍 0-70m/s；

4）精度高：精度為±(0.3+0.03V)m/s

5）有電壓輸出型、電流輸出型和總線型可供選擇；

6）能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，抗擊大風(fēng)能力極強。

7）電機電壓、電流值采集：起重機在作業(yè)時電機的電壓和電流值每時每刻都是在變化的，如果電壓或者電流值出現(xiàn)異常，起重機將無法正常工作，電壓、電流值出現(xiàn)異常時系統(tǒng)會自動進行報警甚至停車，以避免發(fā)生一切危險的可能性。電機運行時的電壓、電流值，在每個機構(gòu)的控制變頻器中都可以讀取，因此可以可通過讀取變頻器中數(shù)據(jù)直接得到電壓、電流值。

8）系統(tǒng)電壓、電流采集：系統(tǒng)的電壓電流是指起重機械從岸電箱接入到設(shè)備中的電壓、電流，一般的電壓等級有 660V、440V、380V 和 220V，當岸電箱的電壓出現(xiàn)波動時，會使系統(tǒng)工作電壓收到影響，當電壓不能滿足供電需求時會提示報警信息。系統(tǒng)電壓、電流可以從 PLC 中讀取。

9）起升限位信號采集：起升限位（包括上升限位和下降限位），限位信息采集通過限位開關(guān)進行采集，其作用是保證起重機操作人員在作業(yè)時超過設(shè)計的最大高度，同時也為防止由于操作人員的疏忽造成吊鉤沖頂過卷揚，損壞滑輪嚴重時可能會導(dǎo)致臂架傾倒，引發(fā)安全事故。一般司機室作業(yè)人員通過肉眼無法觀察到吊鉤的起升位置，如果不安裝起升限位開關(guān)，特別是在吊重的情況下很容易發(fā)生傾倒危險。

10）變幅限位信息采集：變幅限位（包括增幅和減幅），限位信息行程限位器采集。行程限位器也叫行程開關(guān)，因用途不同而叫法不同。行程開關(guān)因應(yīng)用場合的不同安裝時接線會有所差異，但工作原理基本上一樣。行程開關(guān)如圖 2-7 示，其中圖 2-7

（a）是行程開關(guān)外形圖，圖 2-7

（b）是行程開關(guān)結(jié)構(gòu)圖。

在現(xiàn)場安裝行程開關(guān)時，可根據(jù)需要選擇接通常開觸點或者常閉觸點。當機械

運行到極限位置時，通過限位開關(guān)可以及時給系統(tǒng)斷電，以保護作業(yè)現(xiàn)場。

（11）旋轉(zhuǎn)限位：旋轉(zhuǎn)限位是指限制起重機旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動角度的限制器，作用是限制大臂轉(zhuǎn)到某處設(shè)定停止，保護旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到設(shè)定范圍內(nèi)。當不設(shè)旋轉(zhuǎn)集電滑環(huán)或需要限制旋轉(zhuǎn)范圍時，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)（如圖 2-8 示）應(yīng)裝設(shè)旋轉(zhuǎn)角度限位器。根據(jù)角度傳感器檢測原理，角度值可以使用公式(2-11)進行計算。R360n(2-8) Φ 為旋轉(zhuǎn)角度，n 為編碼器旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，r 為傳感器碼盤半徑，R 為轉(zhuǎn)盤的半徑。

12）視頻監(jiān)測

由于起重機操作人員是在高處司機室進行操作起重機，一般離地面較高，不能通過肉眼觀察地面的情況，存在很多視覺盲區(qū)。因此，需要通過安裝攝像頭，來監(jiān)控地面工作區(qū)域的人員流動和貨物堆放的位置，方便司機在作業(yè)時觀察主要作業(yè)區(qū)域內(nèi)的人員和貨物擺放情況，主要通過臂架上安裝攝像頭進行觀察。

本課題的視頻監(jiān)控采用佰視安（BESTONE）同軸百萬高清 720P 工業(yè)級模擬監(jiān)控攝像頭[30]，如圖 2-9 示。該攝像頭在環(huán)境視線較為陰暗情況下，將會通過自身的傳感器對自動調(diào)整光線亮度，以確保在昏暗的環(huán)境中也可使成像效果比較清晰。攝像頭主要有兩路，一個安裝在司機室，用于觀察作業(yè)司機作業(yè)情況；一個安裝在臂架上，用于觀察地面吊鉤作業(yè)區(qū)域的情況。