关艺斌

（中交二公局铁路工程有限公司，陕西 西安 710065）

1 安全监控管理系统概述

为了适应国内智能化、信息化的需要，DL900 提梁机系统在满足国家标准对起重机械安全监控要求的基础上，加装远程数据传输及信息系统，能够实现对设备运行的实时运行视频状态的获取、以及主要运行数据的获取，并能够对异常运行状况进行预警和报警。通过安装手机APP，使主要管理人员对设备的安全运行进行实施监督。在整个系统中，除了对设备安全监控进行统一监控外，还包括视频系统、远程监控系统，这些子系统相互协调、相辅相承，共同构成了一整套完整的安全监控系统。

远程监控管理平台实现了对设备的远程监视、分析设备的故障原因，以达到设备的远程故障诊断及远程修复。它可以有效监控设备状态、预防发生故障以及在故障发生后第一时间掌握设备情况，从而有效排查及解决故障，减少去现场处理带来的各种时间、人力及费用上的支出。

2 安全监控管理系统总体功能及方案

（1）系统功能。本系统应用层主要包括以下子系统：①设备状态监控子系统：监控起重机运行参数；②视频监控子系统：集成视频监控系统，提供实时视频显示、存储、回放等基本功能；③远程监控系统：可以在接入互联网的电脑上远程监控设备的运行状态以及视频信息。在本系统里，能显示设备的各种即时状态，吊挂重物的实时重量。操作人员的操作历史记录、载荷的历史记录、各种报警记录及本次运行时间和总的运行时间等。

（2）客户端功能模块。设备状态监控子系统有下有以下6 个功能模块：机构参数与状态、实时曲线、数据报表、历史曲线、报警查询、系统管理。①参数状态：该功能能够显示提梁机实时起重量，起升高度/下降深度，操作指令，制动状态，工作时间，累计工作时间，每次工作循环次数等关键信息直观的反应给用户；为设备运行提供实时参考依据，并且更为直观的显示设备故障现象及弹出对话框，大大缩短了设备停机时间，节约成本。②实时曲线：该功能支持在线的实时曲线显示，系统默认将重要曲线进行分组设置，用户可以根据自己的需求进行查看。③数据报表：该功能可以通过手动设置查询时间（日/时/分），将操作指令，起升高度，起重量，制动状态，超速与过载状态，电缆卷筒状态等关键信息以数据报表的形式直观地反映给用户。④历史曲线：可以提供所有变量的趋势曲线显示、数据归档进行定制查询，能够记录故障发生瞬间情况，便于故障追述与分析。⑤报警查询：具备完善的故障记录功能，在数据库中的故障记录可以长时间存储并可以由用户进行各种自定义条件查询（如按时间查询，按故障类型查询等），所有故障信息将会保留在系统中至少30d，并可以很方便的将其导出常用的文件格式，留作备份存档。⑥系统管理：本功能包括权限管理、文件管理两部分内容。权限管理部分通过该功能，可以设置不同级别用户的权限，使各级用户进行不同等级的操作，系统可以自动记录登录人及登录时间，同时管理者可以对系统使用人员的登录记录进行查询，该功能能够按照人员、时间等类型进行复合查询；文件管理部分要求通过该功能，用户可以实现常用文件的打开、复制、剪切。

3 监控与检测功能

（1）视频监控。提供全车的8 个摄像头的视频信号，如图所示。包括两个吊钩的两个摄像头，前后左右行走区域及卷扬的8 个摄像头共8 路。可以有效地观察吊点情况，大车的行走路况及卷扬上钢丝绳的缠绕状况。根据观察吊点的位置，司机可以快速地调整天车油缸，实现快速定位，节省时间降低生产成本。

（2）主支腿水平度。主支腿的水平度能够反映架桥机整机的水平度情况。当架桥机倾斜度超过允许范围时，通过加装的倾角传感器检测主支腿水平度并进行报警提示。

（3）主梁挠度。边跨悬挂时，桥机跨中下挠度监控：边跨节段梁悬挂施工分为前边跨及后边跨施工。利用吊挂将梁块悬挂在主梁桁架上直至首跨半孔9 块节段梁全部悬挂拼装完毕，此时主梁前部跨中变形量最大，检测该位置的挠度；架桥机过孔时，前导梁变形量最大；检测前导梁前部的挠度。两主梁在直线施工时基本均载，但是在过曲线时主梁偏载，所以对2 根主梁分别进行挠度测量。

（4）主梁前行的同步性。在顶推油缸处加装拉线传感器检测主梁前行的同步性；当两根主梁载荷不均时顶推过程中可能出现不同步；为了能够实时监控纵移时两侧主梁的位移的偏差，在两根主梁的油缸处分别安装一个拉线式距离传感器，计算出两根主梁的位移偏差值，当超出范围，进行报警。

（5）应力监控。采用一套应力应变仪监控应力应变情况，共设11 个监控点，分别在中支腿，后支腿，可以测得支腿的支反力，每个支腿4 个监控点；在主梁上共安装3 个监控点。应力监测系统的设置有两个目的：①及时获取结构信息，评估结构的安全性；②利用监测得到的结构响应信息，在结构出现不安全苗头的情况下，指导采取控制措施。目前，可用于钢结构应力监测的传感器主要有电阻应变片与光纤传感器、振弦式应变计等。而振弦式应变计精度可以达到甚至优于3，振弦式应变计稳定性、耐久性较好，能满足中长期的应变测试，价格相对较低。所以最终选择振弦式应变计的监测技术作为架桥机的应力监测。

4 主要技术参数

（1）远程通信功能。选用GPRS、CDMA、4G 等性能良好的通讯形式，可以及时通过蜂鸣器现场报警，并向设定的手机群发报警信息。

（2）图形终端。选用7 寸或10.4 寸彩色液晶触摸屏，可显示载荷、垂直度、工作状态、风速、温度、电流、电压、操作说明等，能发出预警声光提示，并切断危险动作，工作温度范围为-5～50℃。

（3）故障数据记录。运行中以100ms 为采集周期，实时采集工作参数，数据处理结果间隔1s 存储一次，状态变化瞬时存储，至少可累积存储10 万条工作记录；当停电或突发状况时，可将数据存入存储器中，数据应具备加密功能，记录仪应防水、防撞、阻燃、抗摔，温度范围为-40～85℃。

（4）数据采集。称重仪量程0-1000T，精度3%；垂直水平度检测量程0～30°，精度2%；风速仪量程0～100m/s，精度2%，温度范围-25～70℃。

（5）摄像头参数。清晰度：应≥480 线，低照度摄像仪；分辨率：≥640×480；镜头：可后台对摄像机的方位、焦距、光圈、景深等进行设置和控制；监控觉度：0～355°，垂直90°，连续可调；变焦率：可18 倍光学变倍放大/12 倍光学变倍放大。

5 安全监控系统具备的功能

（1）实时在线监控设备的所有被监控参数及状态。（2）记录并提供可追溯的设备运行数据库，存储时间≥72h，存储量可满足72h 的数据量。（3）具备系统自检故障自诊断能力。（4）具备联网功能，提供远程监控接口与手机短信发送模块。（5）能实现远程监控功能。（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、运行行程限位器、联锁保护安全装置、水平传感器、风速仪装置、垂直传感器、超速保护装置、起升机构制动器、工作时间、累积工作时间、每次工作时间等。

6 设备改造效果

（1）通过控制器程序进行信号采集逻辑控制输出更安全；（2）实时监控能力更全面；（3）施工简单，简化机械结构；（4）操作简单，只需点击按钮调节旋钮，即可完成操作；（5）整车的智能化数字化程度更高；（6）人机交互更和谐；（7）机构间联锁。当设备某一处发生故障、有潜在危险或设备达到一定极限，威胁设备和人身安全时，设备将强制停机。如风机达到6 级、实际重量超过额定重量的105%、位置到达极限等；（8）远程监控管理。通过4G 路由器、交换机等接入把设备接入互联网，实现设备的远程监控管；根据现场情况安装一套4G 路由器，电信运营商的宽带接入的项目部；监控主机即工控机负责提梁机各机构的运行状态监控，故障记录、分析，设备维护保养，生产作业信息的统计管理。涵盖设备全部的安全运行、过程监控、历史记录、信息管理系统功能。

7 结语

综上所述，该系统完全基于现代物联网模型进行构建。本平台在安全管理系统设计上主要体现在如下子系统工程：实时状态监控系统、故障报警系统、历史故障查询系统、操作记录查询系统、设备控制。监控系统可以进行扩展，留有足够的接口，满足整个监控系统的要求。