門座式起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計

1．1監(jiān)測系統(tǒng)總體框架

基站分別與設(shè)備運行信息管理、遠程結(jié)構(gòu)監(jiān)測級故障診斷、常規(guī)檢測、服務(wù)器、現(xiàn)場人員和基層管理等組成。

1．2安全黑匣子子系統(tǒng)

將國標中規(guī)定的安全數(shù)據(jù)作為一組，組內(nèi)各節(jié)點之間通過485總線進行通訊，并可實現(xiàn)對此子系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)進行分析、傳輸和現(xiàn)場存儲，安全黑匣子子系統(tǒng)的總體框圖如圖4所示。超聲波測距儀力矩限制器

1)同一軌道2車間距監(jiān)測在起重機作業(yè)過程中，為了避免同一軌道上的起重機發(fā)生碰撞，需要對2車間距進行實時監(jiān)測，當間距小于額定間距時進行報警。常用的測距方法有激光測距、超聲波測距和紅外測距方法等。超聲波測距具有信息處理簡單、快速和價格低，易于實時控制的優(yōu)勢，且在測量精度方面也能達到測量要求，故在本系統(tǒng)中選擇超聲波測距的方法。

2)安全防護裝置本系統(tǒng)設(shè)計的安全防護裝置有起升／下降限制位幅度限位、防風防滑安全裝置、聯(lián)鎖保護、回轉(zhuǎn)鎖定裝置和起升機構(gòu)制動器釋放裝置。

3)起重力矩數(shù)據(jù)采集該起重機的力矩限制器同時采集了起重量和幅度信息，常規(guī)力矩限制器供應(yīng)商均可提供帶數(shù)字輸出接口的設(shè)備。為簡化應(yīng)用，本系統(tǒng)直接通過力矩限制器中的數(shù)字接口獲取數(shù)據(jù)。遠程服務(wù)器實時顯示起重載荷和幅度，并根據(jù)設(shè)計要求報警。

4)回轉(zhuǎn)角度采集：門座起重機回轉(zhuǎn)角度直接影響載荷的結(jié)構(gòu)受力，本系統(tǒng)選用電子羅盤實現(xiàn)對回轉(zhuǎn)角度的狀態(tài)監(jiān)測，它是通過磁感應(yīng)器中2個互相垂直軸同時感應(yīng)地球磁場的磁分量，從而得出方位角度。將電子羅盤安裝在司機室頂部，羅盤在初次安裝使用前要對臂架等旋轉(zhuǎn)角度進行標定，使羅盤的輸出可正確反映起重機回轉(zhuǎn)角度的實際值。電子羅盤安裝過程中要注意周圍鐵磁性材料的影響。

5)現(xiàn)場存儲模塊設(shè)計監(jiān)控數(shù)據(jù)的現(xiàn)場存儲可防止由于公網(wǎng)的不穩(wěn)定導致安全數(shù)據(jù)的丟失。用專用存儲裝置(如硬盤等)價格昂貴，本系統(tǒng)根據(jù)起重機械安全監(jiān)控需要設(shè)計基于SD存儲卡的現(xiàn)場存儲方式。SD卡使用SPI接口與主控制器C8o51FD20連接。SD卡的文件系統(tǒng)使用FAT16文件系統(tǒng)，系統(tǒng)程序調(diào)用設(shè)計的函數(shù)進行SD卡讀寫操作，這些操作主要包括新建文件、打開文件、讀(寫)數(shù)據(jù)和刪除文件等。主要特包括文件按天命名、數(shù)據(jù)寫滿指定天數(shù)后自動覆蓋最前一天的數(shù)據(jù)。

1．3設(shè)備運行信息管理子系統(tǒng)

1)操作人員信息很多事故的起因都是操作人員的違規(guī)操作，為了便于在事故發(fā)生后查找到具體的操作人員，追究責任，杜絕類似的事故再次發(fā)生，該系統(tǒng)記錄操作人員的操作時間。本系統(tǒng)中選用非接觸式的智能卡識別方式進行人員信息的采集，人員信息采集節(jié)點采集到的信息包括操作者編號信息、上機時間、下機時間及操作者總的操作機時。

2)工作量和循環(huán)次數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)根據(jù)門座起重機的起升載荷、幅度和回轉(zhuǎn)角度特征判定一次工作循環(huán)，將工作循環(huán)中的載荷及循環(huán)次數(shù)進行統(tǒng)計，可為企業(yè)管理提供有用信息，也可為設(shè)備安全使用壽命預測提供數(shù)據(jù)支持。

3)耗電量獲取起重機上的電表信息進行存儲和傳輸，服務(wù)器按操作者、時間等進行統(tǒng)計。

1．4遠程結(jié)構(gòu)監(jiān)測及故障診斷子系統(tǒng)

1)遠程結(jié)構(gòu)監(jiān)測及故障診斷無線應(yīng)變采集節(jié)點設(shè)計，應(yīng)力測試技術(shù)是通過測量應(yīng)變片阻值，來算出鋼材所受力的大小及方向]。應(yīng)變片采用焊接式電阻應(yīng)變片，通過點焊機與起重機鋼板完全貼合。鋼材在受力變形時，拉壓應(yīng)變片從而改變它的阻值。系統(tǒng)采用新型傳感技術(shù)實現(xiàn)應(yīng)變的采集、傳輸，并在服務(wù)器實現(xiàn)起重機械金屬結(jié)構(gòu)的安全評價。

2)遠程振動監(jiān)測及故障診斷門座起重機的振動監(jiān)測主要包括常規(guī)的減速器故障檢測及回轉(zhuǎn)支承故障檢測‘，對其進行振動實時監(jiān)測和分析，可避免突發(fā)性故障的發(fā)生，及時對設(shè)備進行維護。本系統(tǒng)中采用2種不同的加速度傳感器用于減速器和回轉(zhuǎn)軸承。采集的數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時曲線，并對振動信號進行

時域分析、頻域分析和時頻域分析，求出信號的均值、標準差、峰值、有效值和峭度值，并自動對分析結(jié)果做出報表分析。

門座式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)針對國家監(jiān)管部門大型起重機械安全監(jiān)管的要求，設(shè)計了一種門座起重機械網(wǎng)絡(luò)化安全監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)既能夠?qū)崿F(xiàn)國標的安全裝置記錄要求，還增加了完成對人員信息的管理和電量、工作臺時等的管理；同時實現(xiàn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)存儲和基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程存儲；實現(xiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)變的遠程智能檢N／監(jiān)測；實現(xiàn)門座起重機遠程振動監(jiān)測和故障診斷等功能。本系統(tǒng)已在港口多臺門座起重機上進行了應(yīng)用，不僅提升港口門座起重機使用的安全性，更提升大型港機安全管理和維修養(yǎng)護的水平，具有廣泛的應(yīng)用前景和社會經(jīng)濟效益。