龙门起重设备远程在线监控及安全管理系统的研制

徐瑞芬

摘要：随着工业化节奏越来越快，龙门起重设备广泛应用于各工程项目中，能代替人工完成搬运、安装等大型作业。在使用龙门起重设备时，提高其安全性和使用效率，避免发生危险事故显得尤为重要，因此需要研制远程在线监控及安全管理系统作为保障，实时监测和收集起重设备的运行状态，控制其开展相应的工作内容。鉴于此，本文主要分析龙门起重设备安全监控系統的应用现状，探究其组织架构，并提出该系统研制的技术内容，旨在实时准确对龙门起重设备进行安全监测，提高其安全性，降低设备维护、检查成本。

关键词：龙门起重设备;远程在线监控;安全管理系统

中图分类号：TP391      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）13-0059-02

现阶段在各项工程项目中，龙门起重机等大型机械设备的广泛应用，提高了工程效率和质量，实现了生产自动化和智能化。但与此同时这些设备的使用也会带来一定的安全问题，对现场施工会产生不利的影响。因此基于当前的计算机和互联网技术，通过构建高效的远程在线监控及安全管理系统，从而对设备的整机工作级别、下滑量以及主梁的下挠度、歪拉斜吊等情况进行监测，确保相关管理人员能够实时掌握设备的具体情况，以实现安全管理。

1 龙门起重设备安全监控系统现状

龙门起重机是水平桥架设置在两条支腿上构成门架形状的一种桥架型起重机。这种起重机在地面轨道上运行，主要用在露天贮料场、船坞、电站、港口和铁路货站等地进行搬运和安装作业。在经济快速发展的今天，对龙门起重设备的应用需求十分巨大，因此对其安全性、可靠性和使用效率等也提出了更高的要求。尤其是在安全监控方面，目前多数起重设备所采用的安全监控系统都是依照我国特种设备的相关规定和标准而建立的以本地监控为主要形式，能够对部分的设备状态实施监测，同时也能实现较少的安全报警功能和复现历史数据，但实际上，这种安全监控管理系统仅是一种被动管理模式，无法实现对起重设备开展主动的控制管理，安全报警报错率较高。因此研制新型、全自动化的起重机设备远程在线监控及安全管理系统，以尽可能地提高龙门起重设备的安全性能和管理效率显得尤为重要[1-2]。

2 龙门起重设备远程在线监控及安全系统架构

对于龙门起重设备的安全控制和管理，应当完善其远程在线监控和安全系统架构的研制，结合现代化科学技术，可以将其分为数据采集层、数据传输和处理层、系统平台层等。具体如图1所示。

在数据采集层，通过增加远程在线监控和数据监控传感器，利用PLC全面、系统地收集龙门起重设备的实时运行数据，并对其进行整理分析以实现对设备自身的安全运行状况进行有效的监测;在数据传输和处理层，将所有通过传感器收集到的相关数据开展分析，同时参照龙门起重机的运行参数和安全参数等，对设备的实际性能开展评估，将经过处理的中间层数据利用无线技术从数据采集层传输到系统主机中，以便于对龙门起重设备远程在线监控;系统平台层是龙门起重设备组织架构中的关键部分，也是保障远程监控和安全管理有效发挥作用的重要基础[2]。其能够将监控机所上传的数据在系统平台中进行显示，并且可以对收集和处理后的数据进行整合，便于全面、直观掌握设备的相关情况。除此之外，在系统平台中增加报警功能，当相关数据超过设定的阈值时，会第一时间向用户报警。

3 龙门起重设备远程在线监控及安全管理系统研制的技术内容

为保障龙门起重设备的安全性和稳定性，需创新研制远程在线监控及安全管理系统，主要是从监测设备的整机工作级别、对下滑量采取科学检测方法、采用激光检测起重设备的主梁下挠度、利用斜吊限制器限制歪拉斜吊、实现高效的系统平台管理功能等方面入手。

3.1 监测设备的整机工作级别

为便于龙门起重设备的控制监测和管理操作，研制系统时要尽量以B/S架构为基础，用户可通过浏览器开展相应的监控和操作行为，能够利用手机和平板、PC机等便携式终端设备访问。管理人员可以借助浏览器对起重设备进行远程视频在线监控、回看工作状况、人工故障诊断等。同时在该系统中，可以收集龙门起重机的工作时间、作业循环的次数、实际作业量等数据信息，可以在相关数据超过设定阈值时报警，从而实现了对设备的整机工作级别进行监测和计算，确保设备使用的合理性，提高安全控制能力和防范效果。

3.2 对下滑量采取科学检测方法

龙门起重设备中对安全性影响相对较大的因素，则是起重机构有下降转变为操作零位的瞬间高度变动差值，即为下滑量。在远程在线控制及安全管理系统中，通过对下滑量的检测，能够在很大程度上提高设备的应用安全性和稳定性。而当前对于龙门起重设备的下滑量检测方法主要包括目测检查、使用行程开关控制检测、光控继电器代替检测以及单片机智能检测等。不过这些检测方法通常都需要龙门起重设备具有特定的机械结构和电路控制设施，而且对于部分机械和电路结构设施在安装中存在较大的难度，只适用出厂时对下滑量的检测，或者是在特定的情况下开展检测，无法实现在施工现场进行安全检查和控制。因此在龙门起重设备远程在线控制及安全管理系统的研制过程中，需要有效解决这一问题。可以在卷扬机上安装适当的编码器，以此使用特定的算法对下滑量开展准确的计算，从而更好地掌握其发展趋势，管理人员和操作人员按照下滑量的趋势图采取有效的应对措施，能将安全事故隐患控制在初期阶段，规避风险发生[3]。

3.3 采用激光检测起重设备的主梁下挠度

由于龙门起重设备在实际应用过程中，其额定起重量相对较大，尤其是在预制梁场中，部分起重机还存在锈蚀的问题，会产生严峻的安全风险。同时龙门起重设备的门吊钢主梁会受到交变应力的影响而容易出现疲劳现象，造成应力降低。在现有技术中，对于起重设备主梁下挠度检测方法及装置，通常多采用钢丝悬挂，钢尺测量等人工读数方法进行测量，误差较大、测量精度偏低。在实际研制过程中，可以采用激光检测起重设备的主梁下挠度，具体为激光器发射出的激光打向目标靶，目标靶将部分激光回射到激光器中的成象器上，成象器并将目标象送到线阵探测器中，线阵探测器将光信号转换成信号后，经数据采集器以及连接的传输电缆输入计算机中，计算机进行两次位置差的计算，就得到主梁下挠变形量，并显示及预报起重机主梁下挠度[4]。

3.4 利用斜吊限制器限制歪拉斜吊

龙门起重设备在实际生产活动中，歪拉斜吊会产生较大的安全隐患，因为其很容易产生一定的横向分力，在起吊过程中可能会引发比较剧烈的摇摆状况，致使钢丝绳出现缠绕和滑出等情况，在很大程度上会加剧钢丝绳以及卷筒和滑轮的磨损程度，一旦大车机和小车机设备出现严重过载，就会发生安全事故。所以在研制龙门起重设备远程在线监控及安全管理系统时，可以采用斜吊限制器对歪拉斜吊现象进行限制。它包括双轴倾角传感器（模块）、控制仪表。安装时应将倾角传感器的Y轴向（或X轴向）平行于卷筒轴，便于确定斜吊方向及X轴向和Y轴向倾角的含义。当斜吊的角度达到阀值时，斜吊限制器发出报警，起升控制断电，起重机只能下降不能起升。

3.5 实现高效的系统平台管理功能

在系统平台部分中可以对龙门起重设备开展实时的数据监控，同时还具备相应的管理功能模块，比如预警报警管理、设备体检维修管理、设备改造管理和操作人员身份识别、管理数据储存等，从而基于系统平台形成报告，可以为管理人员和操作人员提供真实、准确的数据基础，有利于提高龙门起重设备的应用效率，降低安全风险和隐患。

4 结束语

综上所述，龙门起重设备的远程在线监控和安全管理系统在研制中，结合我国的实际现状，通过监测设备的整机工作级别、对下滑量采取科学检测方法、激光检测起重设备的主梁下挠度、利用斜吊限制器限制歪拉斜吊、实现高效的系统平台管理功能等技术内容，实时准确对龙门起重设备进行安全监测，降低设备维护、检查成本。

参考文献：

[1] 李骏.起重设备远程在线监控及安全管理系统的研制[J].建筑施工，2018，40（1）：70-72.

[2] 刘兴洋.起重机检验中对危险因素的识别与控制[J].中国设备工程，2018（12）：73-74.

[3] 贾祥正.起重机制动下滑量检测的现状分析和研究[J].起重运输机械，2011（2）：7-8.

[4] 伍蒋军，方文权，蒋剑锋，等.建筑起重特种设备安全监管要点及应对措施[J].建设机械技术与管理，2019，32（8）：38-40.

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