鐵路作為我國最重要運(yùn)輸方式其地位不可撼動(dòng)，因此鐵路建設(shè)發(fā)展在我國基建發(fā)展中一直處于主要位置，它的狀況直接決定我國鐵路發(fā)展和客運(yùn)貨運(yùn)效率。在鐵路基礎(chǔ)建設(shè)與鐵路裝載工作中所采用的起重機(jī)類型主要是門式起重機(jī)，門式起重機(jī)的操作流程、管理、建造、工作需要符合國家所指定的國標(biāo)。尤其是門式起重機(jī)的操作、設(shè)備、工作安全部分是重中之重。

從當(dāng)前很多鐵路門式起重機(jī)運(yùn)行情況來看，由于不能掌握 門式起重機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，特別是沒有門式起重機(jī)運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，僅僅是從定期保養(yǎng)維護(hù)、不定期大修、項(xiàng)修、臨時(shí)維修、人工填記運(yùn)行時(shí)間及定期作業(yè)噸位分析設(shè)備狀態(tài)，導(dǎo)致并不能采取針對(duì)性的門式起重機(jī)管理措施，由于沒有數(shù)據(jù)和視頻的支撐導(dǎo)致傳統(tǒng)的管理方式已經(jīng)相對(duì)滯后。

門式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過對(duì)起重機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析，及時(shí)有效判別門式起重機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效維護(hù)與維修，從而更好保證門式起重機(jī)運(yùn)行的安全性。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，主要包含有: 遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)、視頻監(jiān)控設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集與處理設(shè)計(jì)等 3 個(gè)模塊。

1) 數(shù)據(jù)采集與處理模塊的功能設(shè)計(jì)。該模塊的主要作用是通過安全裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行信息、操作人具體操作信息等信息的安全監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)得到的信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，操作人員可通過顯示屏直接觀察，同時(shí)，通過數(shù)據(jù)分析的方式,判定門式起重機(jī)是否在合理的范圍內(nèi)運(yùn)行，一般普通龍門起重機(jī)起重量在100 t內(nèi)，跨度在4～39m，水電站龍門起重機(jī)起重量達(dá)80 ～ 500t，其跨度較小(8～16 m)，一些造船龍門起重機(jī)的起重量通常為 100 ～ 500 t，跨度達(dá)185m，若設(shè)備運(yùn)行過程中超過了其運(yùn)行的安全范圍，則提醒報(bào)警。特別是設(shè)備運(yùn)行的范圍接近達(dá)到危險(xiǎn)數(shù)值時(shí)，會(huì)將電源強(qiáng)制切斷。對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)會(huì)存儲(chǔ)處理，將門式起重機(jī)運(yùn)行的歷史記錄全部存儲(chǔ)起來，為門式起重機(jī)后續(xù)的維護(hù)與管理提供有效數(shù)據(jù)。

2) 視頻監(jiān)控模塊。該模塊的主要功能是通過將攝像裝置安裝到門式起重機(jī)上的各個(gè)部位，從而將門式起重機(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)傳輸給控制室，畫面采用多顯示器的方式顯示，更好知道操作人員安全操作。視頻畫面也會(huì)及時(shí)存儲(chǔ)到相關(guān)的服務(wù)器中，給管理人員開展總結(jié)分析提供參考。

3) 遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件模塊。通過對(duì)視頻攝像、檢測(cè)數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)門式起重機(jī)的違章作業(yè)情況、安全事故發(fā)生率等，從而更為有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)門式起重機(jī)的高效管理。門式起重機(jī)安全監(jiān)控綜合管理系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

其系統(tǒng)功能如下：

1) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊分析。將門式起重機(jī)操作記錄、運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)收集，提供出較為詳盡的分析報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)等，在操作人員的 HMI 上可以將門式起重機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示出來，從而更好的方便操作人員查看，同時(shí)具有強(qiáng)制停車、報(bào)警及預(yù)警等功能。數(shù)據(jù)在傳輸之后存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的服務(wù)器上，在進(jìn)行了分析后，為管理人員提供出數(shù)據(jù)圖表，從而為管理人員開展門式起重機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)分析提供基礎(chǔ)資料，以便及時(shí)采取針對(duì)性的預(yù)防、維修措施。

2) 安全操作控制模塊分析。若門式起重機(jī)在運(yùn)行時(shí)有故障發(fā)生或達(dá)到安全預(yù)警，則在 HMI中會(huì)顯示出報(bào)警信號(hào)，提醒操作人員采取應(yīng)對(duì)措施，及時(shí)降低風(fēng)險(xiǎn)。若操作人員并沒有采取針對(duì)性的措施，則門式起重機(jī)會(huì)被強(qiáng)制停止。若門式起重機(jī)在操作時(shí)有盲區(qū)出現(xiàn)，則操作人員可通過視頻監(jiān)控的方式消除盲區(qū)，確保作業(yè)安全性。

3) 遠(yuǎn)程管理模塊分析。系統(tǒng)將對(duì)門式起重機(jī)運(yùn)行視頻與數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并傳到地面監(jiān)控室內(nèi)進(jìn)行存儲(chǔ)，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)分級(jí)管理。

4) “黑匣子”模塊分析。門式起重機(jī)運(yùn)行的數(shù)據(jù)會(huì)被系統(tǒng)準(zhǔn)確存儲(chǔ)，在管理軟件中統(tǒng)計(jì)分析門式起重機(jī)的安全事件和運(yùn)行故障，門式起重機(jī)的管理人員能夠隨時(shí)查詢門式起重機(jī)出現(xiàn)故障前后的運(yùn)行視頻與數(shù)據(jù)，第一時(shí)間判定門式起重機(jī)出現(xiàn)故障的原因。

通過采用信號(hào)傳輸與轉(zhuǎn)換、激光測(cè)距、編碼器定位等方式實(shí)現(xiàn)各種類型安全數(shù)據(jù)的采集，并通過傳感器傳遞到控制室內(nèi)，顯示到人機(jī)界面上，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，判定門式起重機(jī)運(yùn)行的數(shù)據(jù)是否處于安全的范圍內(nèi)，操作人員通過查看顯示屏，采取對(duì)應(yīng)操作，操作信號(hào)通過PLC輸出，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的管理。具體的采集和處理過程如下:

1) 將門式起重機(jī)上的風(fēng)速儀信號(hào)、重量限制器信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)信號(hào)，并傳輸?shù)教幚硐到y(tǒng)主控系統(tǒng)，操作人員通過HMI實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)掌握門式起重機(jī)運(yùn)行環(huán)境的風(fēng)速、負(fù)重等參數(shù)，(系統(tǒng)首先發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒操作人員采取應(yīng)對(duì)措施，若操作人員并沒有采取針對(duì)性的措施，則門式起重機(jī)會(huì)被強(qiáng)制停止。)

2) 選擇使用編碼技術(shù)，將絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器安裝到對(duì)應(yīng)位置，門式起重機(jī)運(yùn)行的加速度、速度、方向及大小車等情況會(huì)在HMI中顯示出來，當(dāng)達(dá)到了設(shè)計(jì)的位置時(shí)，會(huì)有報(bào)警發(fā)生，危險(xiǎn)方向的二次回路將被切斷，確保運(yùn)行的安全性。

3) 設(shè)計(jì)使用激光測(cè)距技術(shù)對(duì)門式起重機(jī)制動(dòng)片運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這里主要考慮到其在運(yùn)行過程中，難免出現(xiàn)各種類型的磨損，影響到門式起重機(jī)的制動(dòng)效果，因此，設(shè)計(jì)在相關(guān)位置安裝激光測(cè)距儀，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)在HMI中監(jiān)測(cè)，若磨損到設(shè)定數(shù)值，則會(huì)在 HMI 中顯示出報(bào)警信號(hào)。

4) 設(shè)計(jì)采用無線局域網(wǎng)、局域網(wǎng)等對(duì)本地通信模塊的訪問，完成門式起重機(jī)的數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程調(diào)度中心之間的數(shù)據(jù)有效傳輸。

在該模塊中，主要包含有網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像、錄像機(jī)、路由器、監(jiān)視器等部件，主要目的有2個(gè)，其一是為操作人員提供出無死角的視頻服務(wù)，特別是吊運(yùn)長(zhǎng)大笨重貨物及形狀不規(guī)則笨重貨物及F－TＲ鎖及集裝箱專用平車的裝卸作業(yè)。其二是將檢測(cè)得到的視頻和數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，方便管理人員及時(shí)掌握門式起重機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，特別是在出現(xiàn)事故后，能夠通過視頻找出事故出現(xiàn)的具體原因。在門式起重機(jī)的對(duì)應(yīng)位置安裝高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，將監(jiān)視器安裝到司機(jī)室。通過無線網(wǎng)橋，實(shí)現(xiàn)辦公室和門式起重機(jī)之間數(shù)據(jù)的有效連接，在辦公室放置工控機(jī)作為監(jiān)控機(jī)器，安裝路由器，分配1個(gè)IP，將監(jiān)控機(jī)器用網(wǎng)線接入路由器，將NVＲ(網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)) IP 地址及端口映射到網(wǎng)絡(luò)中，在網(wǎng)絡(luò)終端電腦訪問IP實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控。具體見圖2所示。提升鐵路門式起重機(jī)安全監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用效果的相關(guān)對(duì)策。

從當(dāng)前門式起重機(jī)安全監(jiān)控技術(shù)創(chuàng)新情況來看，通過將在線健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)嵌入到安全監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)于提升門式起重機(jī)安全監(jiān)控效果非常關(guān)鍵。在具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)注重實(shí)用振動(dòng)傳感器與應(yīng)力應(yīng)變器，將這些裝置安裝到門式起重機(jī)的關(guān)鍵位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)門式起重機(jī)運(yùn)行過程中各種結(jié)構(gòu)振動(dòng)、應(yīng)力應(yīng)變的及時(shí)捕獲，并對(duì)捕獲得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線評(píng)估、數(shù)據(jù)分析 及動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)等，根據(jù)分析結(jié)果決定是否發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員采取對(duì)應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。

從當(dāng)前門式起重機(jī)運(yùn)行實(shí)際來看，雖然各種類型的系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到其中，但是在數(shù)據(jù)采集方面仍舊有著較大的提升空間。只有及時(shí)準(zhǔn)確的采集到相關(guān)的數(shù)據(jù)，采用及時(shí)有效的應(yīng)對(duì) 策略。因此，在具體操作時(shí)，應(yīng)當(dāng)注重?cái)?shù)據(jù)采集技術(shù)的更新，可以選擇使用智能故障診斷理論，研究特定的性能狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)與方法，為完善鐵路貨場(chǎng)門式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)提供技術(shù)支撐。

門式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)在實(shí)際的鐵路建設(shè)和裝載工作中非常關(guān)鍵。除了門式起重機(jī)安全監(jiān)控技術(shù)軟硬件結(jié)合方面之外，實(shí)際應(yīng)用技術(shù)需要不斷發(fā)展和封信，不斷提升鐵路施工和吊裝安全。