李 鵬，鐘大正，趙連遠，宗 浩

（1.山東豐匯設備技術有限公司，山東 濟南 250200；2.中國電建集團山東電力建設第一工程有限公司，山東 濟南，250102）

為了保證起重機設備的安全運行，現(xiàn)有的起重機已經(jīng)配置了安全裝置，具體包括力矩限制器、GB/T 28264-2017《起重機械 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》要求的安全監(jiān)控系統(tǒng)、限位器等。起重機的電控系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)構成較為分散，各部件相互獨立，無深層次的信息交互，“監(jiān)”而不“控”仍是目前大多數(shù)起重機的現(xiàn)狀[1]。起重機控制系統(tǒng)各項核心技術的開發(fā)沒有統(tǒng)一規(guī)劃，雖然現(xiàn)在安全監(jiān)控廠家可以提供遠程數(shù)據(jù)傳輸服務，但成本高且可靠性不高，增加了服務人員調試維修的復雜度；配套部件廠家綜合實力不足，產(chǎn)品品質參差不齊，給起重機生產(chǎn)廠家提升電氣控制技術水平造成了障礙。因此，如何對現(xiàn)有的起重機控制系統(tǒng)進行改進，利用物聯(lián)網(wǎng)技術將各種重要的零部件與采集器、傳感器進行匹配，實現(xiàn)自我可控的遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，建立自己的工業(yè)云網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，從而保障起重機的安全運行，提升起重機的智能化、信息化水平，對本行業(yè)的發(fā)展導向具有重要意義。

1 數(shù)據(jù)采集

圖1 為物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控設計框圖，其中起重機原車電控系統(tǒng)包括PLC 控制系統(tǒng)和本地安全監(jiān)控系統(tǒng)。PLC 控制系統(tǒng)包括西門子系列、歐姆龍系列、三菱系列等PLC 控制器并可記錄司機實時操作指令、變頻器工作狀態(tài)參數(shù)、起重機各限位開關等數(shù)據(jù)；所述本地安全監(jiān)控系統(tǒng)采集重量傳感器、高度傳感器、幅度傳感器、風速傳感器、角度傳感器的數(shù)據(jù)，傳輸至顯示屏顯示并記錄到信息存儲模塊，如有超載、超力矩等情況發(fā)生可輸出報警信號。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控設計框圖

2 物聯(lián)網(wǎng)模塊

IOT 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控模塊，其上部設有云服務狀態(tài)指示燈、本地串口狀態(tài)指示燈、故障報警指示燈、信號強度指示燈；中部安裝有以太網(wǎng)口（RJ45 通訊接口）、4G 通訊天線、WiFi 天線、GPS 定位等接口，下部安裝有工業(yè)接口端子，用于接通24V 電源以及與RS-485、RS-232 通訊接口用于連接本地控制器；內部設有4G 物聯(lián)網(wǎng)通訊卡，支持聯(lián)通、移動、電信4G 網(wǎng)絡或螢石云通訊，將獲取的數(shù)據(jù)傳輸至物聯(lián)網(wǎng)平臺，支持遠程升級和遠程維護；模塊體積小，采用通用導軌（DIN）安裝便于集成。

3 IOT物聯(lián)網(wǎng)云平臺

IOT 物聯(lián)網(wǎng)云平臺是一套完整的端到端的工業(yè)設備物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)解決方案，為設備提供安全可靠的連接通信能力，實現(xiàn)設備數(shù)據(jù)采集上云；可為用戶提供遠程監(jiān)控、遠程調試、故障檢測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、歷史記錄、云組態(tài)等基礎功能，以及個性化高級功能，用戶可通過簡單組網(wǎng)以及系統(tǒng)配置可快速實現(xiàn)專屬物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的搭建，現(xiàn)場吊鉤和卷揚的視頻畫面通過4G 網(wǎng)絡或螢石云接入IOT 物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)云，所用攝像頭為網(wǎng)絡攝像頭。

3.1 系統(tǒng)的注冊與登錄

用戶注冊自己的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，擁有自定義的域名、系統(tǒng)名稱和系統(tǒng)風格。借助IOT 物聯(lián)網(wǎng)平臺的監(jiān)控配置和云組態(tài)功能，可搭配出實用美觀的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，并可通過手機終端App、計算機終端及微信公眾號等登錄方式方便快捷地進行數(shù)據(jù)監(jiān)控。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)遠程動態(tài)監(jiān)管

IOT 物聯(lián)網(wǎng)云平臺搭載的遠程監(jiān)控管理實時在線監(jiān)測主要有四個方面的功能，即實時追蹤監(jiān)控功能，遠程故障診斷功能，遠程調試下載PLC程序以及數(shù)據(jù)分析處理[2]。

1）實時追蹤監(jiān)控 每個物聯(lián)網(wǎng)起重機都有對應物聯(lián)網(wǎng)功能的唯一ID。在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，服務器可管理、監(jiān)管并控制起重機設備的當前工作狀態(tài)。

2）遠程故障診斷 當起重機使用狀態(tài)出現(xiàn)故障，故障信息會自動上傳到物聯(lián)網(wǎng)云平臺，進行報警顯示和記錄。

3）遠程調試下載PLC 程序 自動監(jiān)控每次工作循環(huán)的數(shù)據(jù)記錄并可在線監(jiān)控和下載PLC 程序，若管理人員發(fā)現(xiàn)起重機設備故障、司機操作異常、調試設備功能等情況，可遠程下發(fā)指令、輸出報警、遠程開/關機等操作進行人為輔助管控。

4）數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理 物聯(lián)網(wǎng)云平臺顯示和統(tǒng)計起重機吊重、幅度、高度、風速、風級、回轉角度等以及PLC 程序中的各類限位、變頻器等的設備狀態(tài)信息并提供相關數(shù)據(jù)的讀取和分析處理及歷史數(shù)據(jù)記錄等功能。

以塔機為例，設計了基于物聯(lián)網(wǎng)技術的塔機監(jiān)管系統(tǒng)（圖2）。

圖2 塔機物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)圖

4 結語

本文提出的基于物聯(lián)網(wǎng)的塔機監(jiān)管系統(tǒng)保留了起重機原車控制系統(tǒng)，增加了物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控功能，可實現(xiàn)對起重機進行實時監(jiān)管控制，辦公室監(jiān)管人員可以隨時隨地通過手機終端App、計算機終端及微信公眾號等方式方便快捷地查看被監(jiān)管起重機的運行狀態(tài)及歷史記錄等相關信息，保障設備安全穩(wěn)定運行，提升起重機的智能化、信息化水平，可廣泛應用于基于物聯(lián)網(wǎng)技術的各種起重機遠程監(jiān)控場合。