1、概述

纜索起重機(簡稱纜機)是一種以柔性鋼索作為大跨距支承構件，兼有垂直運輸和水平運輸功能的特種起重機械。纜機在混凝土大壩工程、渡槽架設、橋梁建筑、碼頭施工、森林工業、堆料場裝卸、碼頭搬運等方面具有廣泛的用途，還可配用抓斗進行水下開挖作業。纜索起重機的主要受力構件有塔架系統、塔架穩定系統、繩索系統、索鞍、起重天車、卷揚機系統、錨固系統、電氣系統、安全監控系統等部分。纜索吊機由于其具有載荷多變、機構復雜、結構跨度大等特點，具有安全風險高，管理難度大，并且一旦發生安全事故，將帶來極大的損失。

1．1纜索起重機安全監控系統現狀

依據GB／T28264-2012起重機械安全監控系統，對于纜索起重機，其安全監控系統主要應監測起重量限制器、起升高度限位器／下降深度限位器、運行行程限位器、聯鎖保護安全裝置、門限位、機構之間的運行聯鎖、風速儀裝置、操作指令、工作時間、累計工作時間、視頻系統等內容。

1．2纜索起重機安全監控系統的不足之處

依據GB／T28756-2012纜索起重機的內容，對于纜索起重機的安全監控系統過于強調對起重機吊裝過程的監控，對天車的運行高度、行程、重量、風速、偏斜等進行了監測。但對于纜索起重機而言，其關鍵受力構件，還應該包括有塔架、纜索系統等的受力情況，尤其是在山區橋梁修建過程中的塔架高度較高，其塔架和承重索的受力狀態也是非常關鍵的受力構件，因此建議增加對塔架和纜索系統的安全監控。

對于塔架的安全監控應側重于對塔架在空載和負載下受力、水平位移和垂直位移的監測，考慮到實際中傳感器的安裝方便的程度，可以采用測量塔架傾斜角的方式來進行安全監控，當塔架在空載和負載情況下時會出現傾斜，基于傾斜角的大小來判斷塔架的安全度。對于承重索系統的受力狀態可以通過在承重索上安裝起重量傳感器來測量承重索的索力，通過測量得到的索力的變化來判別承重索的安全狀態。

2、分布式纜索起重機安全監控系統研發

針對纜索起重機的安全監控系統的實際需求，考慮到纜索起重機具有跨度大，控制機構和工作機構之間距離較遠，傳統的集中式安全監控系統在現場難以實施等特點，擬采用分布式安全監控系統，實現對纜索起重機運行狀態的全方位監測、多種不同危險的預警以及運營作業的信息化管理，能夠有效提升起重機的安全水平和運營效率。分布式起重機安全監測預警系統由安裝在起重機上的分布式數據采集系統和視頻監控系統、安裝在遠程管理中心的區域起重機械信息管理平臺三部分組成。分布式數據采集系統由帶動態顯示的主機、分布式數據采集盒、分布式控制盒以及多種不同類型的傳感器(行程傳感器、高度傳感器、起重量傳感器、風速傳感器、水平傳感器)等組成，能夠實時采集并顯示起重機的運行狀態。視頻監控系統由分別布設在起升卷揚機、后錨、吊鉤、運行軌道、操作室、塔架處的安裝攝像頭以及操作室的顯示器、操作搖桿構成，用于監控起重機的吊重狀態。域起重機械信息管理平臺能夠實現對區域多個項目工地、多類起重機運營信息以及安全狀態的實時管理，便于實現區域起重機遠程信息化管理的需求。

2．1分布式數據采集系統

分布式數據采集系統需要實現對現場的各種模擬量、狀態量信息的采集、顯示、存儲和報警等功能若對模擬量和狀態量信號進行集中采集，則必然會遇到信號衰減大、易于受到噪聲干擾等問題，兇此將分布式數據采集系統可以分為分布式控制端、采集端和傳感端，控制端由分布式控制器構成，采集端由分布式采集盒和控制盒構成，傳感端由各種不同類型的傳感器所構成。傳感器端和數據采集端之間采用屏蔽線纜連接，數據采集端和分布式控制端之問采用Zigbee連接、CAN總線或者網絡信號連接，能夠有效減少信號的于擾，提升測量數據的準確性。以2天車纜索起重機為例，分布式數據采集系統的連接狀態見表1。

2．2視頻監控系統

視頻I監控系統能夠有效擴展操作人員的視野，同時也能達到人員檢修不易接觸的區域，但纜索起重機存在跨度空問大、距離長等特點傳統的視頻監控系統主要是基于同軸電纜進行連接，線纜需要跨越整個纜索吊，現場線纜k度大，布線工作困難，存在信號衰減、易于受f擾等問題．因此綜合選用高清網絡攝像頭+無線網僑的傳輸解決方案。此方案能夠有效減少施現場的線纜連接數，減少外部噪聲對信號的干擾，提升視頻監控的效果。

2．3起重機遠程信息管理平臺

為r能夠實現塒現場的起重機進行遠程管理，同時也為能夠遠程對區域內的纜索起重機的運行狀態進行實時監控和管理，及時掌握區域內多臺起重機的運行狀態，為此需要建立起重機械遠程信息管理平臺。

起重機械遠程信息管理平臺通過在管理中心內布置服務器、數據庫、路由器、防火墻等網絡設備，并基于ASP．net編制_Lr系統管理平臺軟件起重機械遠程信息管理平臺的主要功能如下：1)能夠實現實時、動態、遠程地對起重機狀態進行監測；2)依據起重機的運行狀態提供起重機運行狀態報表，實現起重機區域監督和管理；3)實現對起重機運行狀態異地監控、遠程控制；4)系統具有起重機信息查詢、監測數據查詢、報警起重機查詢、運營報告管理、系統信息設置、系統管理等功能：

2．4系統特點

基于分布式的纜索起重機安全監控系統的主要特點有：1)通過減少數據采集端和傳感器之問的距離，將多種模擬量和狀態信號轉換為數字量信號，并通過Zigbee網絡或者總線網絡將各傳感器的信號傳輸到分布式控制終端進行數據硅示、存儲、報警燈，實現了對起重機各種運動量的準確測量、記錄，能夠有效減少現場的布線工作量和現場各種噪聲‘}=擾對信號的影響；2)通過分布式采集系統和遠程信息管理平臺系統能夠實現起重饑司機、項目部、遠程管理者等三層次的對纜索起重機安全狀態的管理需求，有效提升丫起重機的安全性能和信息化管理效率；3)通過在塔架等處布置高清視頻監控系統即叮以擴展司機的操作視野。

3、工程案例

3．1夜郎河大橋概況

渝黔鐵路夜郎河雙線特大橋橋梁中心里程為DKI36十589．00，橋梁全長1120．81"11。主橋采用1—370m上承式鋼筋混凝土x肜(提籃)拱橋。引橋及拱JI子L跨布置為5—32m預應力混凝二卜簡支T梁+4—38ITI鋼混連續結合梁+3—38m鋼混連續結合梁+4—38tn鋼混連續結合梁+16-32131預應力混凝土簡支T梁。橋上線路為雙線，線間距為5．0m．全橋位于直線上，大里程橋端部分位于豎曲線上，其他位于平坡上(見圖1)

由于夜郎河大橋具有跨度大、施工周期長等特點，兇此從結構吊裝的角度選用纜索吊機系統。本橋設計纜索吊機為4×50I纜索吊機，凈吊重為200t，采用跨徑組合24．2m+548．46In+150．2lm。其結構主要由纜索系統(承重索、牽引索、起重索)、起重小車、錨碇、塔架(含索鞍、承馬)及風纜、動力系統(牽引卷揚機、起重卷揚機、橫移機構)等五部分組成，為_r保證大橋在施工過程中的穩定性、安全性，項目指揮部組織相關廠家設計了分布式纜索起重饑安全監控系統，并于2015年4月開始安裝。

3．2安全監控系統總體解決方案

結合夜郎河大橋的實際特點，纜索超重機安全監控系統總體方案如下：

1)對纜索吊機的四個吊重天車的行程位移、吊鉤高度、起吊重量、環境風速以及起重機的安全限位、操作指令等信息基于研發的無線數據采集系統，該系統數拱澀示終端安裝在重慶刪的操作室內，并配備遠程數據傳輸沒備，將監控信息傳輸到遠程監控管理平臺j-，實現現場、項目部、總部等3級管理模式?，F場各個傳感器安裝圖見圖2。2)在兩側錨點、控制室附近均安裝紅外高清槍機(共3個)，觀察錨點、控制室情況。在索塔頂部布置變焦攝像頭(共2個)、塔架兩側分別布置360。高清透霧攝像頭(共2個)．對索鞍橫移及現場吊裝過程全景進行監控。分別在操作中心和觀景平臺布置遙拄手柄，通過布置無線網橋將貴州側錨點攝像頭

重慶側塔架變焦及高清攝像頭等監控點的監控圖像傳輸到控制4結語室，由控制室傳輸到操作室最終傳輸到觀景平臺，將貴陽側塔架攝像頭的監控圖像直接傳輸到觀景平臺。3)在貴州側觀景平臺處架設4臺46寸拼接顯示器，并配備控制手柄，將9畫面攝像資料在總監控室實時顯示．．

3．3軟件設計界面

系統軟件界面可以分為主界面、參數設置界面和歷史數據界面等不同功能界面。系統主界面能夠直觀顯示纜索起重機的工作狀態和各監測量的實時監測數據(見圖3)。

4、結語

為了有效提升纜索起重機的安全管理水平，同時結合纜索起重機的結構特點，研發了分布式纜索起重機安全監控系統，并在夜郎河大橋上成功應用，取得良好的應用效果，主要結淪如下：1)分布式安全監控系統具有現場施工周期短、抗f擾能力強、系統配置靈活等特點，能夠廣‘泛應于各類復雜起重機安全監控系統中；2)實現了塒纜索起重機的二三層次管理模式，有效的解決了公司后臺級管理、項目級管理及區域級管理的不同需求，大大提升了管理效率；3)結合纜索起重機的實際受力特點，擴展了纜索起重機的安全監控內容，實現了對纜索起重機更為全面的監控；4)分布式纜索起重機安全監控系統在夜郎河大橋上獲得成功應用，表明該系統具備良好的實際應用效果。