起重机安全监控管理系统应用及开发分析

李英俊

摘 要：文章主要针对起重机安全监控管理系统应用展开研究，分别从以下几个方面详细分析，目的是凸显起重机安全监控管理系统优势，深入开发应用。

关键词：起重机；安全监控管理系统；PLC系统

在起重机上安装系列传感器、监控仪表形成安全监控管理系统对保障起重机安全運行具有重要意义。对于大型起重机，由于其起重量大、跨度大、结构复杂、使用环境苛刻、事故危害更大等原因，其安全性更加引起使用和监管部门的关注，故大型起重机安装安全监控管理系统更加显得重要。

1.起重机安全监控管理系统的组成结构

该系统主要由外围元器件、信息采集模块、监控仪、视频监控系统等组成。通过外围元器件采集到起重机各个位置的模拟信号，并汇总到控制器，转换后的数字信号经传输到监控仪进行处理、存储、显示【1】。视频监控系统是相对独立的，主要由摄像机、硬盘录像机等实现。在信号采集、监控布线实施过程中，数据监控系统与视频监控系统相互独立。现场采集信号主要有模拟量、开关量以及视频信号等。数据监控主要是模拟量和开关量，采用各类传感器进行采集以及相应的监控记录仪实现监控。而对于视频监控需求则采用视频监控器进行监控。模拟量的信号采集方式是对设备运行过程的线性情况的采集；开关量的信号采集方式是对现场设备运行状态的一种点情况采集。模拟量信号主要来源于起重量传感器、起重机纵移传感器、起升高度传感器、水平倾角传感器、风速仪、转速传感器等。开关量信号主要来源于操作指令状态、门限位、联锁报警、电缆卷筒限位、电缆卷筒过松过紧、行程限位、起升制动器状态、抗风防滑状态等。

2.起重机安全监控管理系统主要功能

（1）系统监控功能。起重机安全监控管理系统具有可扩展接口，能够实现起重机操作人员、现场办公室、远程管理者等3种不同层次的监控管理需求。

（2）用户管理功能。起重机安全监控管理可以预设若干用户名的使用权限，只有输入正确的用户名和密码后可进入系统，进行系统的设定、报警查阅及文档输出等。

（3）系统控制输出和报警功能。门式起重机起动前系统将对其进行自检，如果出现影响门式起重机安全运行的情况时，系统通过警示提示司机谨慎操作；当门式起重机某部位出现故障时，系统通过警示提示司机，同时控制模块输出信号接人电控系统，使相应的机构停止运行或断电，待故障排除后系统恢复正常后，门式起重机才能正常运行【2】。

（4）系统信息的存储和调取功能。起重机安全监控管理系统以图形、图像、图标和文字的方式实时显示起重机械的工作状态和工作参数。系统设有独立的UPS电源，门式起重机断电后，系统信息仍然保留，安全监控系统信息存储时间大于30个连续工作日，视频存储时间大于72个连续工作小时，根据需求可调取保存的信息，验证门吊运行状态及故障信息实时记录。

（5）数据分析功能。起重机安全监控管理系统能够记录各机构实际工作时间和制动次数、吊箱动作的循环次数、吊箱工作时间等，为设备的维护管理提供了数据支持。

3.系统差异分析

监控系统的高低配置差异主要分为视频监控和数据监控。视频监控部分主要差异在于是否使用工业级设备。普通民用级摄像机价格便宜，但稳定性差，特别是现场工业设备干扰和抖动都很严重，从而导致普通摄像系统现场视频不清楚、使用寿命缩短，故维护成本较高。工业级摄像系统有专业的抗干扰和防振装置，能较好地记录现场情况，且能持续稳定运行。以起重机为例，根据 GB/T28264—201 要求视频系统要能看到大车刚腿与柔腿的行走区域以及吊机的情况。

行走区域处理较简单，但吊钩涉及到起升高度变化和小车行走，固定角度的摄像头无法满足要求。可采用自动追随摄像头，效果较好但是造价昂贵。也可在吊点采集时用手动调节（键盘操作）的摄像头，需求可以满足，价格一般，但操作复杂。数据监控部分主要差异在于数据采集部分、传感器的选型、系统的抗干扰性以及数据的完整性。现在主流的数据采集模式有基于单片机模块的采集、嵌入式系统以及 PLC 系统的采集。单片机模块相对于 PLC 来说价格便宜，适用于一些旧设备改造，能更好地独立于系统运行。由于单片机控制对象单一，其数据采集量有限，接口以及储存空间不足，实现的功能也非常有限。采用这种模式的缺点是稳定性和抗干扰能力差，而且故障率较高。一般低成本改造会采用这类方案。

PLC 系统是专业应用于起重设备的电气系统，其控制稳定性和故障率都有可靠保证，更能适应高、低温等恶劣现场环境。采用 PLC 改造的，一般是基于原有电气程序的，对系统的功能以及运行进程都能得到更加直接的反馈。PLC 用于模拟量的采集，编码器采集成本高，其缺点是成本较高，且对于旧设备的改造工程量较大。对于新制造的起重机械，一般都是直接将数据监控集成于原 PLC 电气系统，增加成本较少。所以，专注于成套电控系统开发的公司一般采用这类方案，PLC 电气系统以采用西门子、欧姆龙、GE 等为主。嵌入式系统相对于PLC 成本低，且能很好地弥补单片机的不足。嵌入式系统用于存储、系统调度比较稳定可靠，其功能复杂、灵活且性能高，可快捷、低成本地实现对旧设备的改造升级，与不同模块的集成度非常高，但其控制对象有限，响应度、可靠性、通用性都不如 PLC，且开发周期长，工作量大。

硬件差异主要体现在实用、可靠、稳定以及可持续，故障率是评判系统硬件的重要因素。所以，在传感器、电缆传输、视频监控设备等的配套选型上，必须符合这些要求。优质的传感器产品有倍加福、西门子、欧姆龙等。抗干扰性强，也是体现系统性能的特点之一。电缆传输过程中采用较好的屏蔽电缆，安装对应的信号隔离模块。工业上视频监控的优质产品有海康威视、大华等。软件是客户对整个系统体验的第一门户，包括响应速度、处理能力、功能模块等都直接影响用户对系统的感官度。

结束语：

起重机安全监控管理系统是门式起重机的电控系统在传统的电阻调速基础上，经过可编程逻辑控制器和起重机监控系统结合开发出来的一种创新型产品，其应用降低了门式起重机的故障率，防止了集装箱作业事故的发生，有效地提高了门式起重机的安全可靠性和装卸作业效率。

参考文献

[1]杨太正.应用于水电站起重设备的物联网架构安全监控管理系统[J].西北水电，2016（1）：73-75.

[2]全志鹏.起重机机械安全监控管理系统使用和推广分析[J].工程技术：全文版，2016（11）：00087-00087.

（作者单位：中建交通建设集团有限公司）