杜鑫　廖源

摘 要：大型起重機(jī)械安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)是提升設(shè)備本質(zhì)安全的一種重要手段。隨著國(guó)家相關(guān)安全技術(shù)法規(guī)的要求不斷提高，大量起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)研究開發(fā)商推出了多種技術(shù)方案，價(jià)位不等，質(zhì)量不等，在質(zhì)量和貿(mào)易方面均存在不同的程度的認(rèn)識(shí)，有必要建立一個(gè)統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)室，以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》（GB/T 28264—2012）為依據(jù)開展符合性評(píng)價(jià)，同時(shí)可以根據(jù)起重機(jī)智能化的發(fā)展趨勢(shì)開展一系列相關(guān)技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞：起重機(jī)械;安全監(jiān)控管理系統(tǒng);實(shí)驗(yàn)室

中圖分類號(hào)：TG115.28文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2018）26-0037-03

起重機(jī)械是我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的重要特種設(shè)備。隨著我國(guó)對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)的投入不斷增多，起重機(jī)械在其中發(fā)揮的作用不斷增大。目前，我國(guó)起重機(jī)械的事故率仍然較高，其原因是監(jiān)管信息不完整、對(duì)事故發(fā)生的原因未進(jìn)行認(rèn)真思考和總結(jié)、事故發(fā)生后對(duì)事故發(fā)生的原因很難進(jìn)行準(zhǔn)確的把握[1]。解決這些問(wèn)題的基本思路是建立一套可識(shí)別性、完整性、可追溯性的起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。但是，安全監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的手段多種多樣，有必要建立一個(gè)統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)室，以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》（GB/T 28264—2012）為依據(jù)開展符合性評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)室定位

依托國(guó)家橋架類及輕小型起重機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心所籌建起的重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，作為國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室的整體配置將達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。其可以實(shí)現(xiàn)以下功能：第一，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對(duì)符合《起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》（GB/T 28264—2012）的大型起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;第二，充分利用傳感技術(shù)，接入需要遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理的起重機(jī)械，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控與采集，從而使相關(guān)人員能及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握起重機(jī)械運(yùn)行中存在的問(wèn)題并及時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和技術(shù)支持[2];第三，為以可靠性為中心的維修（RCM）、起重機(jī)械運(yùn)行質(zhì)量建模分析或者剩余壽命評(píng)估等研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和環(huán)境等。

同時(shí)，可以根據(jù)起重機(jī)智能化的發(fā)展趨勢(shì)開展一系列相關(guān)技術(shù)研究，如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、基于故障樹與專家系統(tǒng)相結(jié)合的起重機(jī)電氣和機(jī)構(gòu)故障預(yù)警技術(shù)[3]、基于多因素修正的疲勞壽命估算方法[4]。尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能為監(jiān)管單位提供有力的技術(shù)支撐，為使用單位提供起重機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)預(yù)判起重機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)情況，為設(shè)計(jì)單位提供運(yùn)行參數(shù)，對(duì)起重機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供有力的數(shù)據(jù)支持。

2 實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃和設(shè)計(jì)

①起重機(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室作為國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室，建成后其業(yè)務(wù)將面向全國(guó)，基于本起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)多設(shè)備的遠(yuǎn)程接入集中監(jiān)控，在客戶端進(jìn)行起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況跟蹤管理，方便對(duì)系統(tǒng)性能的驗(yàn)證評(píng)估，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析和評(píng)價(jià)，為檢驗(yàn)單位和使用單位及制造單位提供數(shù)據(jù)積累和分析，并可通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，提高起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施水平，可接入專家系統(tǒng)，運(yùn)用故障樹與專家系統(tǒng)相結(jié)合的方法對(duì)起重機(jī)設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行研判，給出監(jiān)管意見，并能實(shí)現(xiàn)整改效果監(jiān)督。

②實(shí)驗(yàn)室配有一個(gè)非標(biāo)的葫蘆門式起重機(jī)模型，可以就地進(jìn)行一般功能開發(fā)和驗(yàn)證，該起重機(jī)模型具備起升、大小車運(yùn)行功能，具備齊全的安全保護(hù)裝置，包括限位開關(guān)、位移編碼器、起重量傳感器、風(fēng)速儀、光電接近開關(guān)、聲光報(bào)警等，能測(cè)量和反映出模型的位置和重量值，向監(jiān)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。電氣控制系統(tǒng)采用西門子S7-300系列PLC，控制接觸器正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)各機(jī)構(gòu)電機(jī)。除配置必需的I/O模塊、模擬量模塊以外，另外還配置不少于2路A/D通道和1路編碼器接口用于實(shí)驗(yàn)。在系統(tǒng)中預(yù)留通信接口，可以接入外部系統(tǒng)或設(shè)備，可以對(duì)比系統(tǒng)性能和產(chǎn)品功能驗(yàn)證開發(fā)。模型的控制回路供電采用隔離變壓器供電，次邊不接地，以保證實(shí)驗(yàn)人員安全。

元器件全部開放布置，機(jī)構(gòu)的動(dòng)作與旁邊的起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D能互動(dòng)結(jié)合，拓?fù)鋱D能反映出設(shè)備的工作原理，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)邏輯和監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)過(guò)程和數(shù)據(jù)上傳的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等細(xì)節(jié)能被直觀地展現(xiàn)出來(lái)。此外，在動(dòng)作過(guò)程中，有相應(yīng)的指示燈表示對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作示意。以利于達(dá)到演示教學(xué)的目的。葫蘆門式起重機(jī)模型和監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1和圖2所示。

③實(shí)驗(yàn)室就地具備模擬實(shí)驗(yàn)接入接口，可對(duì)臨時(shí)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證裝置接入系統(tǒng)進(jìn)行功能驗(yàn)證，如接口為開關(guān)量或模擬量的設(shè)備、串口通信的設(shè)備等。

④實(shí)驗(yàn)室中的LCD大屏根據(jù)實(shí)際使用需求而設(shè)計(jì)，其將國(guó)際最卓越的LCD高清晰度數(shù)碼顯示技術(shù)、無(wú)縫拼接技術(shù)、多屏圖像控制處理技術(shù)、多路信號(hào)切換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、集中控制技術(shù)等應(yīng)用綜合為一體，形成一個(gè)擁有高亮度、高清晰度、高智能化、操作簡(jiǎn)單的大屏幕顯示系統(tǒng)。整套系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)上已充分考慮到系統(tǒng)的先進(jìn)性、安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)適用性、可維護(hù)性和擴(kuò)展性等，存儲(chǔ)和處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足遠(yuǎn)期擴(kuò)展的要求。通過(guò)大屏幕監(jiān)控，可同時(shí)進(jìn)行多臺(tái)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控和功能演示。整個(gè)LCD大屏幕顯示系統(tǒng)既可以作為監(jiān)控終端，同時(shí)顯示所有的輸入信號(hào)，又可以根據(jù)需要，把重要的信號(hào)在屏幕上任意位置放大顯示，包括單屏顯示、跨屏顯示、共屏顯示、疊加顯示和預(yù)案顯示等。

⑤實(shí)驗(yàn)室配套部署3個(gè)監(jiān)控工作站和服務(wù)器等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如圖3所示。

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

該實(shí)驗(yàn)室中的起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)平臺(tái)覆蓋《起重機(jī)械安全管理系統(tǒng)》（GB/T 28264—2012）定義的監(jiān)控管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，包括15個(gè)參數(shù)量和7個(gè)狀態(tài)量，采用分布式數(shù)據(jù)采集，具備遠(yuǎn)程集中監(jiān)控、碰撞預(yù)警等功能，監(jiān)測(cè)起重機(jī)械電氣系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，支持遠(yuǎn)程故障診斷，記錄保養(yǎng)維護(hù)信息。系統(tǒng)可以精確測(cè)量起重機(jī)大車位置、小車位置、起重量、起重力矩、行程、速度、起升高度、工作時(shí)間等運(yùn)行數(shù)據(jù)，提供實(shí)時(shí)超限預(yù)警，保障設(shè)備作業(yè)安全。操作人員可以在遠(yuǎn)端就該起重機(jī)上所裝的起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)行符合性評(píng)價(jià)。

該實(shí)驗(yàn)室配備有高精度的風(fēng)速儀及各種傳感器，利用實(shí)驗(yàn)室預(yù)留的A/D通道和1路編碼器接口，利用實(shí)驗(yàn)室中的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)源和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置及標(biāo)準(zhǔn)砝碼可以對(duì)風(fēng)速、起升高度、起重量及大小車行程用的旋轉(zhuǎn)編碼器、重量傳感器進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，保證這些設(shè)備應(yīng)用到安全監(jiān)控系統(tǒng)中的準(zhǔn)確性和可靠性。另外，對(duì)基于Window平臺(tái)開發(fā)的符合《起重機(jī)械安全管理系統(tǒng)》（GB/T 28264—2012）的起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)利用該實(shí)驗(yàn)室中的3G遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸模塊可以對(duì)該監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)與該實(shí)驗(yàn)室中的監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。評(píng)價(jià)該監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。

2.2 起重機(jī)械物聯(lián)體現(xiàn)

該實(shí)驗(yàn)室的起重機(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)符合《起重機(jī)械安全管理系統(tǒng)》（GB/T 28264—2012）中起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的要求，具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、故障預(yù)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、視頻監(jiān)控和歷史數(shù)據(jù)回放等功能。系統(tǒng)采用客戶端（C/S）結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議接入，可以將外部異地具備聯(lián)網(wǎng)功能的起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)接入平臺(tái)，對(duì)多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)管?？扇我馇袚Q或綜合顯示各接入設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并能保存30天的歷史數(shù)據(jù)。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)LCD大屏進(jìn)行直觀的畫面展示，包括設(shè)備外形示意及活動(dòng)狀態(tài)、按機(jī)構(gòu)區(qū)分的工作監(jiān)控顯示、電氣主回路與控制回路對(duì)應(yīng)狀態(tài)，畫面簡(jiǎn)潔美觀。

3 實(shí)驗(yàn)室管理模式

起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室是依托國(guó)家橋架類及輕小型起重機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心所建，管理方法、管理模型、管理制度、管理組織程序都由該中心負(fù)責(zé)實(shí)施。

4 結(jié)論

起重機(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室是通過(guò)對(duì)一部分硬件裝置和監(jiān)控系統(tǒng)軟件的對(duì)比測(cè)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)符合《起重機(jī)械安全管理系統(tǒng)》（GB/T 28264—2012）的起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。同時(shí)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用故障樹的方法對(duì)專家系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)支持，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)起重機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的故障預(yù)警和疲勞壽命估算，為起重機(jī)的安全運(yùn)行提供有力保障。

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