關(guān)藝斌

（中交二公局鐵路工程有限公司，陜西 西安 710065）

1 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)概述

為了適應(yīng)國(guó)內(nèi)智能化、信息化的需要，DL900 提梁機(jī)系統(tǒng)在滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)起重機(jī)械安全監(jiān)控要求的基礎(chǔ)上，加裝遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸及信息系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)運(yùn)行視頻狀態(tài)的獲取、以及主要運(yùn)行數(shù)據(jù)的獲取，并能夠?qū)Ξ惓＿\(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警。通過(guò)安裝手機(jī)APP，使主要管理人員對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行進(jìn)行實(shí)施監(jiān)督。在整個(gè)系統(tǒng)中，除了對(duì)設(shè)備安全監(jiān)控進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控外，還包括視頻系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)、相輔相承，共同構(gòu)成了一整套完整的安全監(jiān)控系統(tǒng)。

遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)視、分析設(shè)備的故障原因，以達(dá)到設(shè)備的遠(yuǎn)程故障診斷及遠(yuǎn)程修復(fù)。它可以有效監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)、預(yù)防發(fā)生故障以及在故障發(fā)生后第一時(shí)間掌握設(shè)備情況，從而有效排查及解決故障，減少去現(xiàn)場(chǎng)處理帶來(lái)的各種時(shí)間、人力及費(fèi)用上的支出。

2 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)總體功能及方案

（1）系統(tǒng)功能。本系統(tǒng)應(yīng)用層主要包括以下子系統(tǒng)：①設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)：監(jiān)控起重機(jī)運(yùn)行參數(shù)；②視頻監(jiān)控子系統(tǒng)：集成視頻監(jiān)控系統(tǒng)，提供實(shí)時(shí)視頻顯示、存儲(chǔ)、回放等基本功能；③遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)：可以在接入互聯(lián)網(wǎng)的電腦上遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及視頻信息。在本系統(tǒng)里，能顯示設(shè)備的各種即時(shí)狀態(tài)，吊掛重物的實(shí)時(shí)重量。操作人員的操作歷史記錄、載荷的歷史記錄、各種報(bào)警記錄及本次運(yùn)行時(shí)間和總的運(yùn)行時(shí)間等。

（2）客戶(hù)端功能模塊。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)有下有以下6 個(gè)功能模塊：機(jī)構(gòu)參數(shù)與狀態(tài)、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、數(shù)據(jù)報(bào)表、歷史曲線(xiàn)、報(bào)警查詢(xún)、系統(tǒng)管理。①參數(shù)狀態(tài)：該功能能夠顯示提梁機(jī)實(shí)時(shí)起重量，起升高度/下降深度，操作指令，制動(dòng)狀態(tài)，工作時(shí)間，累計(jì)工作時(shí)間，每次工作循環(huán)次數(shù)等關(guān)鍵信息直觀的反應(yīng)給用戶(hù)；為設(shè)備運(yùn)行提供實(shí)時(shí)參考依據(jù)，并且更為直觀的顯示設(shè)備故障現(xiàn)象及彈出對(duì)話(huà)框，大大縮短了設(shè)備停機(jī)時(shí)間，節(jié)約成本。②實(shí)時(shí)曲線(xiàn)：該功能支持在線(xiàn)的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)顯示，系統(tǒng)默認(rèn)將重要曲線(xiàn)進(jìn)行分組設(shè)置，用戶(hù)可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行查看。③數(shù)據(jù)報(bào)表：該功能可以通過(guò)手動(dòng)設(shè)置查詢(xún)時(shí)間（日/時(shí)/分），將操作指令，起升高度，起重量，制動(dòng)狀態(tài)，超速與過(guò)載狀態(tài)，電纜卷筒狀態(tài)等關(guān)鍵信息以數(shù)據(jù)報(bào)表的形式直觀地反映給用戶(hù)。④歷史曲線(xiàn)：可以提供所有變量的趨勢(shì)曲線(xiàn)顯示、數(shù)據(jù)歸檔進(jìn)行定制查詢(xún)，能夠記錄故障發(fā)生瞬間情況，便于故障追述與分析。⑤報(bào)警查詢(xún)：具備完善的故障記錄功能，在數(shù)據(jù)庫(kù)中的故障記錄可以長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)并可以由用戶(hù)進(jìn)行各種自定義條件查詢(xún)（如按時(shí)間查詢(xún)，按故障類(lèi)型查詢(xún)等），所有故障信息將會(huì)保留在系統(tǒng)中至少30d，并可以很方便的將其導(dǎo)出常用的文件格式，留作備份存檔。⑥系統(tǒng)管理：本功能包括權(quán)限管理、文件管理兩部分內(nèi)容。權(quán)限管理部分通過(guò)該功能，可以設(shè)置不同級(jí)別用戶(hù)的權(quán)限，使各級(jí)用戶(hù)進(jìn)行不同等級(jí)的操作，系統(tǒng)可以自動(dòng)記錄登錄人及登錄時(shí)間，同時(shí)管理者可以對(duì)系統(tǒng)使用人員的登錄記錄進(jìn)行查詢(xún)，該功能能夠按照人員、時(shí)間等類(lèi)型進(jìn)行復(fù)合查詢(xún)；文件管理部分要求通過(guò)該功能，用戶(hù)可以實(shí)現(xiàn)常用文件的打開(kāi)、復(fù)制、剪切。

3 監(jiān)控與檢測(cè)功能

（1）視頻監(jiān)控。提供全車(chē)的8 個(gè)攝像頭的視頻信號(hào)，如圖所示。包括兩個(gè)吊鉤的兩個(gè)攝像頭，前后左右行走區(qū)域及卷?yè)P(yáng)的8 個(gè)攝像頭共8 路。可以有效地觀察吊點(diǎn)情況，大車(chē)的行走路況及卷?yè)P(yáng)上鋼絲繩的纏繞狀況。根據(jù)觀察吊點(diǎn)的位置，司機(jī)可以快速地調(diào)整天車(chē)油缸，實(shí)現(xiàn)快速定位，節(jié)省時(shí)間降低生產(chǎn)成本。

（2）主支腿水平度。主支腿的水平度能夠反映架橋機(jī)整機(jī)的水平度情況。當(dāng)架橋機(jī)傾斜度超過(guò)允許范圍時(shí)，通過(guò)加裝的傾角傳感器檢測(cè)主支腿水平度并進(jìn)行報(bào)警提示。

（3）主梁撓度。邊跨懸掛時(shí)，橋機(jī)跨中下?lián)隙缺O(jiān)控：邊跨節(jié)段梁懸掛施工分為前邊跨及后邊跨施工。利用吊掛將梁塊懸掛在主梁桁架上直至首跨半孔9 塊節(jié)段梁全部懸掛拼裝完畢，此時(shí)主梁前部跨中變形量最大，檢測(cè)該位置的撓度；架橋機(jī)過(guò)孔時(shí)，前導(dǎo)梁變形量最大；檢測(cè)前導(dǎo)梁前部的撓度。兩主梁在直線(xiàn)施工時(shí)基本均載，但是在過(guò)曲線(xiàn)時(shí)主梁偏載，所以對(duì)2 根主梁分別進(jìn)行撓度測(cè)量。

（4）主梁前行的同步性。在頂推油缸處加裝拉線(xiàn)傳感器檢測(cè)主梁前行的同步性；當(dāng)兩根主梁載荷不均時(shí)頂推過(guò)程中可能出現(xiàn)不同步；為了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控縱移時(shí)兩側(cè)主梁的位移的偏差，在兩根主梁的油缸處分別安裝一個(gè)拉線(xiàn)式距離傳感器，計(jì)算出兩根主梁的位移偏差值，當(dāng)超出范圍，進(jìn)行報(bào)警。

（5）應(yīng)力監(jiān)控。采用一套應(yīng)力應(yīng)變儀監(jiān)控應(yīng)力應(yīng)變情況，共設(shè)11 個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，分別在中支腿，后支腿，可以測(cè)得支腿的支反力，每個(gè)支腿4 個(gè)監(jiān)控點(diǎn)；在主梁上共安裝3 個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置有兩個(gè)目的：①及時(shí)獲取結(jié)構(gòu)信息，評(píng)估結(jié)構(gòu)的安全性；②利用監(jiān)測(cè)得到的結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息，在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不安全苗頭的情況下，指導(dǎo)采取控制措施。目前，可用于鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)的傳感器主要有電阻應(yīng)變片與光纖傳感器、振弦式應(yīng)變計(jì)等。而振弦式應(yīng)變計(jì)精度可以達(dá)到甚至優(yōu)于3，振弦式應(yīng)變計(jì)穩(wěn)定性、耐久性較好，能滿(mǎn)足中長(zhǎng)期的應(yīng)變測(cè)試，價(jià)格相對(duì)較低。所以最終選擇振弦式應(yīng)變計(jì)的監(jiān)測(cè)技術(shù)作為架橋機(jī)的應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

4 主要技術(shù)參數(shù)

（1）遠(yuǎn)程通信功能。選用GPRS、CDMA、4G 等性能良好的通訊形式，可以及時(shí)通過(guò)蜂鳴器現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，并向設(shè)定的手機(jī)群發(fā)報(bào)警信息。

（2）圖形終端。選用7 寸或10.4 寸彩色液晶觸摸屏，可顯示載荷、垂直度、工作狀態(tài)、風(fēng)速、溫度、電流、電壓、操作說(shuō)明等，能發(fā)出預(yù)警聲光提示，并切斷危險(xiǎn)動(dòng)作，工作溫度范圍為-5～50℃。

（3）故障數(shù)據(jù)記錄。運(yùn)行中以100ms 為采集周期，實(shí)時(shí)采集工作參數(shù)，數(shù)據(jù)處理結(jié)果間隔1s 存儲(chǔ)一次，狀態(tài)變化瞬時(shí)存儲(chǔ)，至少可累積存儲(chǔ)10 萬(wàn)條工作記錄；當(dāng)停電或突發(fā)狀況時(shí)，可將數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器中，數(shù)據(jù)應(yīng)具備加密功能，記錄儀應(yīng)防水、防撞、阻燃、抗摔，溫度范圍為-40～85℃。

（4）數(shù)據(jù)采集。稱(chēng)重儀量程0-1000T，精度3%；垂直水平度檢測(cè)量程0～30°，精度2%；風(fēng)速儀量程0～100m/s，精度2%，溫度范圍-25～70℃。

（5）攝像頭參數(shù)。清晰度：應(yīng)≥480 線(xiàn)，低照度攝像儀；分辨率：≥640×480；鏡頭：可后臺(tái)對(duì)攝像機(jī)的方位、焦距、光圈、景深等進(jìn)行設(shè)置和控制；監(jiān)控覺(jué)度：0～355°，垂直90°，連續(xù)可調(diào)；變焦率：可18 倍光學(xué)變倍放大/12 倍光學(xué)變倍放大。

5 安全監(jiān)控系統(tǒng)具備的功能

（1）實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)控設(shè)備的所有被監(jiān)控參數(shù)及狀態(tài)。（2）記錄并提供可追溯的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)時(shí)間≥72h，存儲(chǔ)量可滿(mǎn)足72h 的數(shù)據(jù)量。（3）具備系統(tǒng)自檢故障自診斷能力。（4）具備聯(lián)網(wǎng)功能，提供遠(yuǎn)程監(jiān)控接口與手機(jī)短信發(fā)送模塊。（5）能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。（6）信息采集功能。主要采集以下信息：起重量限制器、起重高度限位器/下降深度限位器、運(yùn)行行程限位器、聯(lián)鎖保護(hù)安全裝置、水平傳感器、風(fēng)速儀裝置、垂直傳感器、超速保護(hù)裝置、起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器、工作時(shí)間、累積工作時(shí)間、每次工作時(shí)間等。

6 設(shè)備改造效果

（1）通過(guò)控制器程序進(jìn)行信號(hào)采集邏輯控制輸出更安全；（2）實(shí)時(shí)監(jiān)控能力更全面；（3）施工簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)；（4）操作簡(jiǎn)單，只需點(diǎn)擊按鈕調(diào)節(jié)旋鈕，即可完成操作；（5）整車(chē)的智能化數(shù)字化程度更高；（6）人機(jī)交互更和諧；（7）機(jī)構(gòu)間聯(lián)鎖。當(dāng)設(shè)備某一處發(fā)生故障、有潛在危險(xiǎn)或設(shè)備達(dá)到一定極限，威脅設(shè)備和人身安全時(shí)，設(shè)備將強(qiáng)制停機(jī)。如風(fēng)機(jī)達(dá)到6 級(jí)、實(shí)際重量超過(guò)額定重量的105%、位置到達(dá)極限等；（8）遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。通過(guò)4G 路由器、交換機(jī)等接入把設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控管；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況安裝一套4G 路由器，電信運(yùn)營(yíng)商的寬帶接入的項(xiàng)目部；監(jiān)控主機(jī)即工控機(jī)負(fù)責(zé)提梁機(jī)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，故障記錄、分析，設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，生產(chǎn)作業(yè)信息的統(tǒng)計(jì)管理。涵蓋設(shè)備全部的安全運(yùn)行、過(guò)程監(jiān)控、歷史記錄、信息管理系統(tǒng)功能。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該系統(tǒng)完全基于現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)模型進(jìn)行構(gòu)建。本平臺(tái)在安全管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)上主要體現(xiàn)在如下子系統(tǒng)工程：實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、故障報(bào)警系統(tǒng)、歷史故障查詢(xún)系統(tǒng)、操作記錄查詢(xún)系統(tǒng)、設(shè)備控制。監(jiān)控系統(tǒng)可以進(jìn)行擴(kuò)展，留有足夠的接口，滿(mǎn)足整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的要求。