杜鑫　廖源

摘 要：大型起重機械安裝安全監(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。隨著國家相關(guān)安全技術(shù)法規(guī)的要求不斷提高，大量起重機械安全監(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，有必要建立一個統(tǒng)一的實驗室，以國家標(biāo)準(zhǔn)《起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》（GB/T 28264—2012）為依據(jù)開展符合性評價，同時可以根據(jù)起重機智能化的發(fā)展趨勢開展一系列相關(guān)技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞：起重機械;安全監(jiān)控管理系統(tǒng);實驗室

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

起重機械是我國基礎(chǔ)建設(shè)的重要特種設(shè)備。隨著我國對基礎(chǔ)建設(shè)的投入不斷增多，起重機械在其中發(fā)揮的作用不斷增大。目前，我國起重機械的事故率仍然較高，其原因是監(jiān)管信息不完整、對事故發(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]。解決這些問題的基本思路是建立一套可識別性、完整性、可追溯性的起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。但是，安全監(jiān)控管理系統(tǒng)實現(xiàn)的手段多種多樣，有必要建立一個統(tǒng)一的實驗室，以國家標(biāo)準(zhǔn)《起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》（GB/T 28264—2012）為依據(jù)開展符合性評價。

1 實驗室定位

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

同時，可以根據(jù)起重機智能化的發(fā)展趨勢開展一系列相關(guān)技術(shù)研究，如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、基于故障樹與專家系統(tǒng)相結(jié)合的起重機電氣和機構(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的運行狀態(tài)，及時預(yù)判起重機的風(fēng)險情況，為設(shè)計單位提供運行參數(shù)，對起重機的優(yōu)化設(shè)計提供有力的數(shù)據(jù)支持。

2 實驗室規(guī)劃和設(shè)計

①起重機械安全監(jiān)控系統(tǒng)實驗室作為國家級實驗室，建成后其業(yè)務(wù)將面向全國，基于本起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)實驗平臺可以實現(xiàn)多設(shè)備的遠(yuǎn)程接入集中監(jiān)控，在客戶端進(jìn)行起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)運行情況跟蹤管理，方便對系統(tǒng)性能的驗證評估，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析和評價，為檢驗單位和使用單位及制造單位提供數(shù)據(jù)積累和分析，并可通過實驗研究，提高起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)實施水平，可接入專家系統(tǒng)，運用故障樹與專家系統(tǒng)相結(jié)合的方法對起重機設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行研判，給出監(jiān)管意見，并能實現(xiàn)整改效果監(jiān)督。

②實驗室配有一個非標(biāo)的葫蘆門式起重機模型，可以就地進(jìn)行一般功能開發(fā)和驗證，該起重機模型具備起升、大小車運行功能，具備齊全的安全保護裝置，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)、聲光報警等，能測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)動各機構(gòu)電機。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驗。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，可以對比系統(tǒng)性能和產(chǎn)品功能驗證開發(fā)。模型的控制回路供電采用隔離變壓器供電，次邊不接地，以保證實驗人員安全。

元器件全部開放布置，機構(gòu)的動作與旁邊的起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D能互動結(jié)合，拓?fù)鋱D能反映出設(shè)備的工作原理，動力驅(qū)動邏輯和監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測過程和數(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。此外，在動作過程中，有相應(yīng)的指示燈表示對應(yīng)的機構(gòu)動作示意。以利于達(dá)到演示教學(xué)的目的。葫蘆門式起重機模型和監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1和圖2所示。

③實驗室就地具備模擬實驗接入接口，可對臨時的實驗驗證裝置接入系統(tǒng)進(jìn)行功能驗證，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實驗室中的LCD大屏根據(jù)實際使用需求而設(shè)計，其將國際最卓越的LCD高清晰度數(shù)碼顯示技術(shù)、無縫拼接技術(shù)、多屏圖像控制處理技術(shù)、多路信號切換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、集中控制技術(shù)等應(yīng)用綜合為一體，形成一個擁有高亮度、高清晰度、高智能化、操作簡單的大屏幕顯示系統(tǒng)。整套系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計上已充分考慮到系統(tǒng)的先進(jìn)性、安全性、可靠性、經(jīng)濟適用性、可維護性和擴展性等，存儲和處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足遠(yuǎn)期擴展的要求。通過大屏幕監(jiān)控，可同時進(jìn)行多臺設(shè)備實時監(jiān)控和功能演示。整個LCD大屏幕顯示系統(tǒng)既可以作為監(jiān)控終端，同時顯示所有的輸入信號，又可以根據(jù)需要，把重要的信號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實驗室配套部署3個監(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)的實驗驗證

該實驗室中的起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)平臺覆蓋《起重機械安全管理系統(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個參數(shù)量和7個狀態(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)測起重機械電氣系統(tǒng)運行狀態(tài)，支持遠(yuǎn)程故障診斷，記錄保養(yǎng)維護信息。系統(tǒng)可以精確測量起重機大車位置、小車位置、起重量、起重力矩、行程、速度、起升高度、工作時間等運行數(shù)據(jù)，提供實時超限預(yù)警，保障設(shè)備作業(yè)安全。操作人員可以在遠(yuǎn)端就該起重機上所裝的起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)行符合性評價。

該實驗室配備有高精度的風(fēng)速儀及各種傳感器，利用實驗室預(yù)留的A/D通道和1路編碼器接口，利用實驗室中的標(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)行對比驗證，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，對基于Window平臺開發(fā)的符合《起重機械安全管理系統(tǒng)》（GB/T 28264—2012）的起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)利用該實驗室中的3G遠(yuǎn)程無線傳輸模塊可以對該監(jiān)控系統(tǒng)平臺與該實驗室中的監(jiān)控系統(tǒng)平臺進(jìn)行對比驗證。評價該監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。

2.2 起重機械物聯(lián)體現(xiàn)

該實驗室的起重機械安全監(jiān)控系統(tǒng)符合《起重機械安全管理系統(tǒng)》（GB/T 28264—2012）中起重機械安全監(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、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)功能的起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)接入平臺，對多臺設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，實現(xiàn)集中監(jiān)管?？扇我馇袚Q或綜合顯示各接入設(shè)備的實時狀態(tài)，并能保存30天的歷史數(shù)據(jù)。監(jiān)控數(shù)據(jù)通過LCD大屏進(jìn)行直觀的畫面展示，包括設(shè)備外形示意及活動狀態(tài)、按機構(gòu)區(qū)分的工作監(jiān)控顯示、電氣主回路與控制回路對應(yīng)狀態(tài)，畫面簡潔美觀。

3 實驗室管理模式

起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)實驗室是依托國家橋架類及輕小型起重機械質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心所建，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)實施。

4 結(jié)論

起重機械安全監(jiān)控系統(tǒng)實驗室是通過對一部分硬件裝置和監(jiān)控系統(tǒng)軟件的對比測試，實現(xiàn)對符合《起重機械安全管理系統(tǒng)》（GB/T 28264—2012）的起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的評價。同時，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用故障樹的方法對專家系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)支持，不僅實現(xiàn)了對起重機械運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的故障預(yù)警和疲勞壽命估算，為起重機的安全運行提供有力保障。

參考文獻(xiàn)：

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