丁克勤，鄭惠澤，趙 禹，趙利強(qiáng)

(1.中國特種設(shè)備檢測(cè)研究院，北京 100029；2.北京化工大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100029；3.北京中檢希望科技有限公司，北京 100029)

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不斷擴(kuò)大的生產(chǎn)規(guī)模與不斷提高的生產(chǎn)效率對(duì)起重裝備提出了更高的要求。起重設(shè)備不僅要容易操作、容易維修，更要具有低能耗、高可靠性與高安全性[1]。履帶起重機(jī)作為起重設(shè)備中極其重要的一類起重機(jī)，以其接地比壓小，機(jī)動(dòng)靈活、起重能力強(qiáng)、可帶負(fù)載移動(dòng)、轉(zhuǎn)彎半徑小等一系列優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在石油化工、水利水電、市政建設(shè)與橋梁建設(shè)等多種領(lǐng)域內(nèi)[2]。

履帶起重機(jī)不斷向大型化、高參數(shù)化、全球化的方向發(fā)展，這對(duì)履帶起重機(jī)的運(yùn)維安全提出了更高的要求[3]。但是目前我國的不少履帶起重機(jī)仍停留在定期停檢、人工判斷的階段，不僅影響經(jīng)濟(jì)效益，而且履帶起重機(jī)的安全狀況完全憑借檢驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)判斷，缺乏客觀數(shù)據(jù)支持，難免會(huì)有部分誤差，導(dǎo)致生產(chǎn)安全受到影響[4-8]。此外，履帶起重機(jī)發(fā)生故障時(shí)，由于缺乏數(shù)據(jù)記錄裝置，對(duì)于設(shè)備維護(hù)及故障分析缺乏足夠的數(shù)據(jù)支撐，難以通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析總結(jié)出發(fā)生故障的原因，為以后的設(shè)備操作與維護(hù)提供經(jīng)驗(yàn)。

對(duì)于履帶起重機(jī)的安全監(jiān)測(cè)已經(jīng)有了一些研究。劉國權(quán)和陳健[9]利用PLC作為控制核心，使用ZigBee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸監(jiān)測(cè)吊鉤狀態(tài)，并進(jìn)行安全預(yù)警。徐格寧和李鵬[10]建立了起升機(jī)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)模型，基于3標(biāo)度層次分析法得到起升機(jī)構(gòu)安全狀態(tài)的綜合評(píng)價(jià)。此外，有許多研究工作者從履帶起重機(jī)的臂架[11-13]、起升幅度[14]、鋼絲繩彈性[15]、應(yīng)力、回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)[16]等方面對(duì)履帶起重機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)或建模分析，以提高履帶起重機(jī)的安全狀態(tài)。然而上述的安全監(jiān)測(cè)往往只針對(duì)履帶起重機(jī)的某一處位置，數(shù)據(jù)記錄只能記錄單一位置的數(shù)據(jù)，不能夠得到起重機(jī)整體的運(yùn)行數(shù)據(jù)。而后續(xù)需要對(duì)起重機(jī)的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析從而得到起重機(jī)故障的原因，從而提高起重機(jī)的可靠性與安全性[17-20]，其分析依賴的不只是單一的數(shù)據(jù)。因此需要一種能夠采集并存儲(chǔ)履帶起重機(jī)多種參數(shù)的采集系統(tǒng)。

因此，本文提出一種履帶起重機(jī)多參數(shù)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。系統(tǒng)由硬件設(shè)計(jì)與軟件監(jiān)控兩部分組成。首先對(duì)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，其次優(yōu)化程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，提出模塊化并行的程序設(shè)計(jì)思路，采集并存儲(chǔ)了履帶起重機(jī)的多參數(shù)數(shù)據(jù)。

1 履帶起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件部分由傳感器、信號(hào)采集模塊、工控機(jī)等組成。系統(tǒng)硬件全部選用能夠適應(yīng)履帶起重機(jī)工作環(huán)境的專用硬件，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠克服履帶起重機(jī)工作環(huán)境中由于低溫、高粉塵、強(qiáng)振動(dòng)，電源不穩(wěn)定等造成的硬件損傷與擾動(dòng)，減少故障的發(fā)生，從而保證安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)

履帶起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)履帶起重機(jī)的全部參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與存儲(chǔ)，因此硬件設(shè)計(jì)方面要考慮到不同參數(shù)的采集方式并選取合適的采集架構(gòu)進(jìn)行參數(shù)采集。

硬件采集系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。采集系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層、數(shù)據(jù)處理層以及輔助層四部分構(gòu)成。其中數(shù)據(jù)采集層主要由負(fù)責(zé)采集不同參數(shù)的傳感器構(gòu)成，通過傳感器采集的數(shù)據(jù)包括電信號(hào)、物理信號(hào)等多種形式的數(shù)據(jù)，因此需要通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成工控機(jī)能夠理解的數(shù)據(jù)形式。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層主要由可編程邏輯控制器(PLC)，AD轉(zhuǎn)換模塊等構(gòu)成。數(shù)據(jù)處理層獲取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示以及報(bào)警。輔助層用來提供硬件抗干擾與不間斷電源(UPS)等多種硬件輔助手段。

圖1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)

1.2 硬件采集方案

系統(tǒng)硬件主要采集量包括風(fēng)速、操作指令、起重量、起升高度、水平度、回轉(zhuǎn)角度、大臂角度、聲光報(bào)警、啟動(dòng)/停止、主鉤上升限位、副鉤上升限位、防后傾限位等。具體采集方案如表1所示。

表1 硬件采集方案

如表1所示，硬件采集傳感器選取具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。選取姿態(tài)傳感器器進(jìn)行操作指令等數(shù)據(jù)的采集，當(dāng)位置變化時(shí)，姿態(tài)傳感器能夠感受到位置變化并通過Modbus TCP/RTU協(xié)議返回當(dāng)前所處的角度，通過軟件計(jì)算得到當(dāng)前操作指令狀態(tài)，包括俯仰、提升回轉(zhuǎn)、行駛等。選取絕對(duì)值編碼器安裝在起升卷揚(yáng)位置，編碼器通過RS232/485協(xié)議返回其變化圈數(shù)，其可變值得范圍共有4 096圈，每圈有4 096個(gè)值，根據(jù)其返回值可計(jì)算得到卷筒的轉(zhuǎn)數(shù)與放出鋼絲繩的長度，結(jié)合主臂長度與大臂角度進(jìn)行綜合計(jì)算可得到起升高度。在起重機(jī)臂架頂端加裝風(fēng)速儀測(cè)量風(fēng)速，為保證風(fēng)速儀始終向上，在底部加裝重錘，風(fēng)速儀得到4～20 mA的電流信號(hào)值，對(duì)應(yīng)量程為0～30 m/s，并將之送往PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。同時(shí)PLC將開關(guān)量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時(shí)上傳到工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與顯示。通過工業(yè)攝像機(jī)或旁壓式稱重傳感器對(duì)起重量進(jìn)行機(jī)器視覺的圖像識(shí)別或電流信號(hào)采集，得到的值再進(jìn)一步通過轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終上傳到工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及顯示。

此外，為保證履帶起重機(jī)的安全運(yùn)行，本設(shè)計(jì)方案安裝了聲光報(bào)警器用于起重報(bào)警、高度報(bào)警以及防后傾限位報(bào)警等，報(bào)警邏輯通過軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)在硬件設(shè)計(jì)方案中設(shè)計(jì)了UPS電源用于數(shù)據(jù)的不間斷采集，以保證采集數(shù)據(jù)的完整性。

2 履帶起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

履帶起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件主要負(fù)責(zé)與底層的數(shù)據(jù)源進(jìn)行通信，獲取數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以存儲(chǔ)、顯示、報(bào)警。同時(shí)軟件還具有工況選擇、歷史數(shù)據(jù)回放、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析、數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能。

2.1 軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)

2.1.1 軟件架構(gòu)

安全監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件主要由輸入輸出層、界面交互層以及模塊化并行層三部分組成。其中輸入輸出層主要負(fù)責(zé)軟件與外部文件或設(shè)備的輸入輸出，界面交互層主要負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面的事件處理，模塊化并行層主要負(fù)責(zé)多模塊軟件底層邏輯的運(yùn)行，如圖2所示。

圖2 軟件整體架構(gòu)

界面交互層作為軟件與外部環(huán)境交互的橋梁，承擔(dān)著整體軟件的功能展示與邏輯實(shí)現(xiàn)功能。因此，軟件主要采用狀態(tài)機(jī)進(jìn)行整體軟件架構(gòu)，并輔之以隊(duì)列結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了界面交互層與模塊化并行任務(wù)層、輸入輸出層之間的發(fā)布-訂閱機(jī)制，滿足了事件處理、邏輯實(shí)現(xiàn)、狀態(tài)輸出對(duì)于穩(wěn)定性、快速性的要求。

2.1.2 基于狀態(tài)機(jī)與隊(duì)列的任務(wù)發(fā)布-訂閱機(jī)制

狀態(tài)機(jī)不是指一臺(tái)實(shí)際的機(jī)器，而是一個(gè)數(shù)學(xué)模型?；跔顟B(tài)機(jī)的編程一般是對(duì)已知狀態(tài)進(jìn)行編程，因此又稱為有限狀態(tài)機(jī)。狀態(tài)機(jī)包含4大要素：狀態(tài)、事件、動(dòng)作、轉(zhuǎn)換。狀態(tài)是指程序運(yùn)行時(shí)的不同運(yùn)行規(guī)則，例如程序打開與關(guān)閉可視為兩種不同的狀態(tài)。事件是指觸發(fā)某些操作所需要的觸發(fā)條件或指令。動(dòng)作是指事件被觸發(fā)后所執(zhí)行的操作與動(dòng)作。轉(zhuǎn)換是指狀態(tài)機(jī)從一個(gè)狀態(tài)變換到另一個(gè)狀態(tài)的過程。

如圖3所示，本質(zhì)上來講，狀態(tài)機(jī)是一個(gè)順序執(zhí)行，中斷插入的過程，狀態(tài)機(jī)依次執(zhí)行所需狀態(tài)，當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，觸發(fā)動(dòng)作執(zhí)行相應(yīng)操作，適當(dāng)時(shí)插入已知狀態(tài)，中斷程序并執(zhí)行已知狀態(tài)，執(zhí)行完成后再依次執(zhí)行其他狀態(tài)。

圖3 狀態(tài)機(jī)執(zhí)行過程

隊(duì)列是一個(gè)特殊的線性表，特殊之處在于隊(duì)列的入棧出棧遵循的規(guī)則不再是后進(jìn)先出，而是變成了先進(jìn)先出，后進(jìn)后出。隊(duì)列元素只能在線性表的前端進(jìn)行刪除操作，只能在表的后端進(jìn)行插入操作，因此其操作受到了一定的限制。從而當(dāng)使用隊(duì)列結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠保證隊(duì)列元素完整的執(zhí)行不會(huì)丟失，實(shí)現(xiàn)發(fā)布-訂閱機(jī)制。

系統(tǒng)軟件開發(fā)使用狀態(tài)機(jī)進(jìn)行編程，在界面交互層使用狀態(tài)機(jī)首先執(zhí)行“Data: Initialize”、“Config: InitializeSystem”、“UI: Initialize”等多個(gè)狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)分別對(duì)軟件進(jìn)行初始化配置，通過獲取輸入輸出層的配置文件，從中讀取到所需要的配置參數(shù)，并進(jìn)行界面所需參數(shù)的配置，同時(shí)對(duì)UI界面進(jìn)行優(yōu)化與界面大小配置，優(yōu)化可視化體驗(yàn)。全部初始化狀態(tài)執(zhí)行完畢后，系統(tǒng)發(fā)布采集程序開始命令，使元素入隊(duì)執(zhí)行數(shù)據(jù)采集，接著進(jìn)入空狀態(tài)等待觸發(fā)事件的發(fā)生以進(jìn)行隊(duì)列元素任務(wù)發(fā)布等操作。

2.1.3 任務(wù)模塊化并行執(zhí)行

多模塊化并行層中全部模塊通過發(fā)布-訂閱機(jī)制接收到來自界面交互層發(fā)布到隊(duì)列元素中的采集程序開始的命令，數(shù)據(jù)采集模塊開始數(shù)據(jù)采集，通過Modbus TCP/RTU、RS232/485、OPC通訊以及USB工業(yè)攝像頭采集所需數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到相應(yīng)的數(shù)值。數(shù)據(jù)庫模塊利用所采集到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并建立數(shù)據(jù)查詢索引。報(bào)警模塊利用所得數(shù)據(jù)結(jié)合從參數(shù)配置中讀取的報(bào)警限位進(jìn)行報(bào)警狀態(tài)的判斷，并將報(bào)警狀態(tài)通過隊(duì)列發(fā)布-訂閱機(jī)制輸出到數(shù)據(jù)采集模塊，使數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行聲光報(bào)警的輸出。同時(shí)將報(bào)警狀態(tài)也通過隊(duì)列發(fā)布到數(shù)據(jù)庫模塊并寫入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行報(bào)警狀態(tài)的存儲(chǔ)。為避免重復(fù)性寫入數(shù)據(jù)庫造成的數(shù)據(jù)冗余，因此在程序設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮使用報(bào)警狀態(tài)上升沿進(jìn)行隊(duì)列發(fā)布的觸發(fā)條件。此外，臨時(shí)任務(wù)模塊主要負(fù)責(zé)程序中需要耗時(shí)解決的任務(wù)，通過訂閱相應(yīng)隊(duì)列任務(wù)，從而獲取到需要執(zhí)行的任務(wù)并進(jìn)行執(zhí)行。

系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)之后，當(dāng)主界面需要增加某一部分特定功能時(shí)，只需要通過預(yù)留模塊接口增加相應(yīng)的模塊并增加其對(duì)應(yīng)的發(fā)布-訂閱機(jī)制即可，能夠較大的節(jié)省程序開發(fā)的時(shí)間。

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方案

為方便數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)檢索，對(duì)數(shù)據(jù)庫表進(jìn)行設(shè)計(jì)以保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢的快速性與穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方案如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)圖

數(shù)據(jù)庫采用標(biāo)簽信息表與標(biāo)簽匹配表來對(duì)數(shù)據(jù)庫表中的數(shù)據(jù)量進(jìn)行了定義，以便在建立索引時(shí)得到其具體含義。同時(shí)建立用戶信息表為軟件登錄提供用戶信息，用戶信息表設(shè)計(jì)有用戶名、密碼、用戶權(quán)限、是否登錄4列，主要用來判斷所登錄用戶的權(quán)限所有，根據(jù)所在權(quán)限組通過軟件設(shè)計(jì)限制或放開適當(dāng)功能。

同時(shí)設(shè)計(jì)有實(shí)時(shí)表與歷史表各兩個(gè)，分別用來存儲(chǔ)實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)表分為實(shí)數(shù)類型與布爾類型兩個(gè)表，考慮到數(shù)據(jù)采集速率的快速性以及表的大小問題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為根據(jù)日期每日建立一個(gè)表，并在每日凌晨零點(diǎn)檢查數(shù)據(jù)庫表是否建立并建立最近兩天的歷史數(shù)據(jù)表。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表主要提供給軟件界面讀取顯示，因此在數(shù)據(jù)表中只有一條實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在不斷更新。由此便可避免由于同時(shí)讀取與寫入造成的數(shù)據(jù)損傷影響到歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

2.3 軟件數(shù)據(jù)處理

安全監(jiān)控管理系統(tǒng)需要向操作人員全方位的展示設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，然而部分?jǐn)?shù)據(jù)需要通過計(jì)算得到，因此需要通過軟件對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)加以計(jì)算從而得到所需的數(shù)據(jù)。需要加以計(jì)算的數(shù)據(jù)包括高度、力矩、工作循環(huán)次數(shù)、累計(jì)工作時(shí)間等等。

高度計(jì)算需要通過采集所得的臂架幅度以及工況配置的臂架長度，結(jié)合編碼器返回值進(jìn)行計(jì)算，則高度計(jì)算值為:

(1)

式中，H為吊鉤高度，L為臂架長度，θ為臂架角度，D為編碼器返回?cái)?shù)據(jù)，m為倍率，C為編碼器周長，r為滾筒內(nèi)徑，R為滾筒外徑。在上式中并沒有考慮帶有副臂的情況，若帶有副臂，則主鉤高度計(jì)算公式如式(1)所示，副鉤高度計(jì)算公式如式(2)所示:

(2)

式中，H2為副鉤吊鉤高度，L1為主臂長度，θ1為主臂角度，L2為副臂長度，θ2為副臂角度，D為編碼器返回?cái)?shù)據(jù)，m為副鉤倍率，C為編碼器周長，r為副鉤滾筒內(nèi)徑，R為副鉤滾筒外徑。

力矩表示的是起重機(jī)最大起重載荷量與最小工作幅度之積。起重力矩是起重機(jī)保持工作穩(wěn)定的控制值，因此是起重機(jī)最重要的參數(shù)之一，其計(jì)算公式為:

T=(L1*cosθ1+L2*cosθ2)*W

(3)

式中，T表示力矩大小，L1表示主臂長度，θ1表示主臂角度，L2表示副臂長度，θ2表示副臂角度，W為吊重，當(dāng)W為主鉤吊重時(shí)，T表示主鉤力矩，當(dāng)W為副鉤吊重時(shí)，T則表示副鉤力矩。

此外，工作循環(huán)次數(shù)與累計(jì)工作時(shí)間表示起重機(jī)吊重狀況。工作循環(huán)的判斷通過吊重進(jìn)行判斷，通過獲得數(shù)據(jù)采集模塊得到的吊重來進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)?shù)踔卮笥? t時(shí)，則判斷其進(jìn)入了工作循環(huán)，當(dāng)?shù)踔卦俅涡∮? t時(shí)，則退出工作循環(huán)。為防止數(shù)據(jù)波動(dòng)引起的數(shù)據(jù)記錄錯(cuò)誤，因此設(shè)計(jì)延時(shí)判斷，每次進(jìn)入或退出工作循環(huán)前，在連續(xù)3 s內(nèi)進(jìn)行判斷，若持續(xù)保持該狀態(tài)，才進(jìn)行工作循環(huán)的進(jìn)入或退出，每次工作循環(huán)結(jié)束進(jìn)行工作循環(huán)次數(shù)與時(shí)間的累加。

3 履帶起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用

履帶起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)基于虛擬儀器技術(shù)，在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行軟件的開發(fā)。LabVIEW編程語言，也被稱為G語言。與其他編程語言相比，LabVIEW獨(dú)特的圖形化編程語言具有簡(jiǎn)潔直觀的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)LabVIEW具有出色的底層數(shù)據(jù)采集與通信能力，對(duì)于履帶起重機(jī)多參數(shù)的采集具有極大的便利性[21]。此外，得益于LabVIEW天生的多線程并行解決方案，多模塊化并行的軟件設(shè)計(jì)思路極易使用LabVIEW實(shí)現(xiàn)。

履帶起重機(jī)多參數(shù)運(yùn)行安全監(jiān)控管理系統(tǒng)要對(duì)履帶起重機(jī)的全部參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。以某廠所屬400 T履帶式起重機(jī)進(jìn)行軟件系統(tǒng)的測(cè)試與應(yīng)用。如圖5所示，在系統(tǒng)主界面中，主要針對(duì)操作人員所關(guān)心的主要參數(shù)進(jìn)行了顯示，同時(shí)在主界面提供了工況選擇按鈕以適應(yīng)履帶起重機(jī)的不同工況。

圖5 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)主界面圖

如圖6所示，安全監(jiān)控管理系統(tǒng)對(duì)特定參數(shù)的范圍進(jìn)行劃分，并設(shè)置報(bào)警限，當(dāng)主鉤起重量超過200 t或副鉤起重量超過60 t時(shí)進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)設(shè)置主臂幅度上限為81.5°，此外設(shè)置有防后傾限位、主鉤上升限位、副鉤上升限位等多個(gè)限位報(bào)警開關(guān)，當(dāng)達(dá)到報(bào)警限時(shí)，系統(tǒng)控制輸出到聲光報(bào)警器進(jìn)行聲光報(bào)警。

圖6 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)報(bào)警界面

軟件對(duì)歷史數(shù)據(jù)做了合理的查詢與統(tǒng)計(jì)優(yōu)化，用戶可按照日期與時(shí)間進(jìn)行整體數(shù)據(jù)的查詢，并將得到的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到報(bào)表中供后續(xù)分析。同時(shí)也可以查詢專項(xiàng)數(shù)據(jù)，并得到數(shù)據(jù)的整體曲線趨勢(shì)圖，以便于快速分析履帶起重機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，如圖7所示。

圖7 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)報(bào)表界面

履帶起重機(jī)包含有不同的工況，每種工況所對(duì)應(yīng)的主臂長度、副臂長度、主副鉤倍率都不盡相同。為了提高所開發(fā)的系統(tǒng)的適用性，設(shè)計(jì)了工況參數(shù)的修改與存儲(chǔ)，如圖8所示。

圖8 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)工況修改界面

在工況設(shè)置中通過界面交互層的界面設(shè)計(jì)，方便的設(shè)計(jì)了工況參數(shù)的修改，并可根據(jù)實(shí)際需要增加所需工況，并通過輸入輸出層記錄到配置文件中供下次使用，為系統(tǒng)適應(yīng)不同履帶起重機(jī)提供了極大的靈活性。

此外，系統(tǒng)設(shè)置了報(bào)警限大小設(shè)置、采集傳感器配置設(shè)置等多種設(shè)置寫入配置文件中，并設(shè)置了長時(shí)間數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能與內(nèi)存清除功能，優(yōu)化了程序運(yùn)行與用戶操作。同時(shí)系統(tǒng)在五臺(tái)不同的履帶起重機(jī)上進(jìn)行了應(yīng)用，能夠通過修改相應(yīng)的功能模塊與配置參數(shù)達(dá)到快速配置的目的，證明了該軟件思路的可行性。

4 結(jié)束語

本文基于虛擬儀器技術(shù)提出了一種多模塊化并行的軟件設(shè)計(jì)思路，開發(fā)了履帶起重機(jī)多參數(shù)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)來研究了在履帶起重機(jī)工業(yè)采集、存儲(chǔ)、顯示環(huán)境下的運(yùn)行效果，具體結(jié)論如下：

1)通過在實(shí)際履帶起重機(jī)工作狀態(tài)下的測(cè)試，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)履帶起重機(jī)全部參數(shù)的實(shí)時(shí)采集與顯示，并能夠?qū)⒉杉玫降臄?shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫供后續(xù)數(shù)據(jù)分析人員調(diào)用，增加了系統(tǒng)軟件使用的便捷性。

2)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)狀態(tài)報(bào)警，并能夠通過修改配置文件方便的改變報(bào)警觸發(fā)條件，提高了軟件的靈活性。

3)系統(tǒng)能夠通過修改相對(duì)應(yīng)的功能模塊而不必修改整體軟件而達(dá)到在不同履帶起重機(jī)上快速配置的目的，極大地提高了軟件的適用性。