物聯(lián)網(wǎng)技術在起重機運行管理中的具體應用

閆歌

摘要：起重機國外產(chǎn)品站在國際的第一線，先進的監(jiān)控管理技術已經(jīng)完全發(fā)展到全數(shù)字化控制系統(tǒng)的程度，主要由控制系統(tǒng)實時監(jiān)測起重機運行參數(shù)，分析起重機運行數(shù)據(jù)，給出合理的運行建議，在一定程度上提高了工業(yè)自動化的水平，為提高生產(chǎn)效率，節(jié)省維護成本，降低不可測事故的發(fā)生幾率起到了卓越的作用。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術在起重機運行管理中的具體應用

引言

在系統(tǒng)中，起重機監(jiān)控服務器負責對起重機運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，并進行超速、超重、碰撞等預警分析。監(jiān)控軟件采用B/S架構，在監(jiān)控顯示大屏上，通過三維仿真場景和表格、曲線等方式，動態(tài)顯示起重機群的運行狀況，還可以通過監(jiān)控終端、移動監(jiān)控終端和手持監(jiān)控設備，隨時查看起重機的各種運行數(shù)據(jù)。

1物聯(lián)網(wǎng)技術在起重機運行管理的重要意義

施工生產(chǎn)主要由各種機械和勞務工人配合管理完成，而其中起重機在現(xiàn)代工業(yè)中起到關鍵作用的施工機械。運行的安全管理主要是對起重機的安全管理。物聯(lián)網(wǎng)的核心其實就是對起重機的運行進行安全防護及監(jiān)管。通過對其重要參數(shù)進行信息化的采集、數(shù)字化的管理，來保障施工安全生產(chǎn)，避免群塔作業(yè)碰撞、禁行區(qū)域防護、防止起重機傾翻等。并提供給職能部門重要數(shù)據(jù)，方便規(guī)范管理，有力地保障人民群眾的生命和財產(chǎn)安全。

2起重機運行監(jiān)管系統(tǒng)主要存在以下四點問題

2.1傳感器檢測精度低。無論是國內(nèi)產(chǎn)品還是國外的起重機監(jiān)控系統(tǒng)，采用的檢測儀表與糾偏技術的基本原理是一致的：將編碼器、感應開關、限位開關或傳感器等采集到的信號，通過控制系統(tǒng)輸入到PLC中，進行自動糾偏或手動糾偏。

2.2聯(lián)網(wǎng)成本高?，F(xiàn)在雖然有一部分起重機生產(chǎn)商已經(jīng)將起重機監(jiān)控和網(wǎng)絡化聯(lián)系在一起，但由于它們大都采用有線或者高費用的公網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡化，使起重機使用者要承受高額的維護費用，違反了最初的低成本高收益的目的。

2.3監(jiān)控不及時?，F(xiàn)階段，計算機技術和通信技術的飛速發(fā)展讓監(jiān)控技術上了一個新的臺階，監(jiān)控方法已經(jīng)從傳統(tǒng)的單一式的有線的單參數(shù)的監(jiān)控方式發(fā)展到了無線遠程多參數(shù)監(jiān)控階段。傳統(tǒng)的監(jiān)控方式不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸，限制了監(jiān)控的功能，使監(jiān)控者不能在第一時間內(nèi)得到起重機的工作狀態(tài)，無法及時做出診斷，往往耽誤了發(fā)現(xiàn)起重機問題的最好時機，從而使使用者蒙受巨大的損失。

2.4信息集成度低。現(xiàn)在大多數(shù)起重機監(jiān)控系統(tǒng)都是將一臺起重機械的運行數(shù)據(jù)采集到起重機械的控制室，然后提供給操作人員，并沒有將所有起重機械的實時運行數(shù)據(jù)匯總分析，這就造成了信息孤島，使得企業(yè)決策者無法利用寶貴的生產(chǎn)數(shù)據(jù)做出合理的決策來提升生產(chǎn)效率。

3物聯(lián)網(wǎng)技術在起重機運行管理中的具體應用

3.1數(shù)據(jù)應用。（1）運行數(shù)據(jù)，包括門式起重機大車、小車的位置、速度，門座起重機臂架旋轉方位角、俯仰角和變幅幅度，吊鉤的載重、位置、速度，電機的電流、電壓、轉速，電纜卷筒空滿狀態(tài)等。（2）環(huán)境數(shù)據(jù)，主要是風速、風向等。（3）視頻數(shù)據(jù)，包括大車軌道、小車軌道、吊鉤、柔性腿、卷筒等各位置的圖像。

目前起重機已經(jīng)實現(xiàn)了對上述三類數(shù)據(jù)的監(jiān)控，但只是單獨的系統(tǒng)，沒有進行數(shù)據(jù)的集成，需要在不同的終端和界面上進行查看和操作，特別是控制系統(tǒng)的操作記錄和視頻沒有關聯(lián)，在故障排查時查找圖像比較繁瑣。只在駕駛室和電氣房安裝有監(jiān)控終端，供管理人員查看和操作。

起重機狀態(tài)和關鍵數(shù)據(jù)通過3D視景的方式，直觀清晰地進行展示，并配有表格和趨勢曲線圖，實時顯示起重機群運行數(shù)據(jù)。

環(huán)境數(shù)據(jù)由風速儀等設備獲取，視頻通過安裝在起重機各個位置的攝像機進行采集，利用通訊網(wǎng)絡和相關協(xié)議，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行摹?/p>

運行狀態(tài)數(shù)據(jù)最復雜，也是運行安全最關鍵數(shù)據(jù)。起重機上配備了各種類型的傳感器，以PLC為核心的控制系統(tǒng)已經(jīng)比較全面的監(jiān)測了單機各種運行數(shù)據(jù)，包括速度、位置、限位狀態(tài)等基本數(shù)據(jù)，還有大車剛性腿和柔性腿行程差等計算數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)中，還可以通過GPS測量設備直接測量門式起重機大梁偏斜、門座起重機回轉角度等數(shù)據(jù)。運用組網(wǎng)技術，可以將控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，進行分析處理和展示。

3.2設備應用

（1）網(wǎng)絡設備。門式起重機大梁上安裝無線網(wǎng)橋CPE，通過網(wǎng)線連接到電控箱內(nèi)的交換機，以POE模式供電。CPE與無線AP連接，以實現(xiàn)起重機與遠程監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通訊。

（2）嵌入式測控機。安裝于門式起重機電氣房的嵌入式測控機利用通訊網(wǎng)關和數(shù)據(jù)模塊采集衛(wèi)星定位和風速等數(shù)據(jù)，并控制駕駛室的報警器，利用RTK固定站和衛(wèi)星接收機的數(shù)據(jù)進行解算，獲得門式起重機位置、大車行程和速度、大梁偏斜等數(shù)據(jù)。測控機同時接收監(jiān)控中心的各種預警和控制指令，如目標位置指示、碰撞預警等。

（3）電控箱。在門式起重機大梁橫梁內(nèi)的三防電控箱里安裝有以太網(wǎng)交換機、一個通訊網(wǎng)關和開關電源模塊，交換機通過屏蔽以太網(wǎng)網(wǎng)線連接到電氣房的交換機。

（4）姿態(tài)測量設備。于大梁剛腿和柔腿側各安裝的一套衛(wèi)星定位測姿設備包括支柱、衛(wèi)星天線和接收機，接收機通過RS-422信號線連接到電控箱的通訊網(wǎng)關。于上小車頂棚安裝的一套衛(wèi)星定位姿態(tài)設備包括支柱、衛(wèi)星天線和接收機，接收機通過RS-422信號線連接到網(wǎng)關，網(wǎng)關再通過一對無線網(wǎng)橋CPE連接到大梁電控箱的交換機。

（5）報警設備。聲光報警器負責傳達各種預警報警信號，如超速、碰撞預警等，通過網(wǎng)絡傳送到模擬量采集模塊，利用模塊的IO輸出端口啟動駕駛室的報警器，向駕駛員發(fā)出聲光報警。

安裝于門座起重機上的網(wǎng)絡設備、報警設備與RTU模塊功能同門式起重機網(wǎng)絡結構中的相應設備，只介紹以下兩種設備。

①嵌入式測控機。在駕駛室中安裝起重機械運行測控機，利用通訊網(wǎng)關和數(shù)據(jù)模塊采集衛(wèi)星定位和風速等數(shù)據(jù)，并控制駕駛室的報警器;利用RTK固定站和衛(wèi)星接收機的數(shù)據(jù)進行解算，獲得門座起重機大車位置、懸臂架高度、回轉角度和臂架角度等數(shù)據(jù)。測控機同時接收監(jiān)控中心的各種預警和控制指令，如目標位置指示、碰撞預警等。

②姿態(tài)測量設備。在懸臂架底部、懸臂架中部、懸臂架最高點各安裝一套衛(wèi)星定位測姿設備，測量大車位置、懸臂架高度、回轉角度和臂架角度等數(shù)據(jù)。衛(wèi)星定位測姿設備通過RS-422總線連接到電控箱內(nèi)的通訊網(wǎng)關。

4結語

綜上所示，國外的起重機監(jiān)控系統(tǒng)設計考慮因素眾多，涉及多個起重機參數(shù)，智能性好，自動化程度高，代表著國際上最先進的起重機監(jiān)控技術和起重機監(jiān)控系統(tǒng)的最高水平和發(fā)展趨勢。

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（作者單位：新疆維吾爾自治區(qū)特種設備檢驗研究院）