門座式起重機安全監控管理系統設計

1．1監測系統總體框架

基站分別與設備運行信息管理、遠程結構監測級故障診斷、常規檢測、服務器、現場人員和基層管理等組成。

1．2安全黑匣子子系統

將國標中規定的安全數據作為一組，組內各節點之間通過485總線進行通訊，并可實現對此子系統中所有數據進行分析、傳輸和現場存儲，安全黑匣子子系統的總體框圖如圖4所示。超聲波測距儀力矩限制器

1)同一軌道2車間距監測在起重機作業過程中，為了避免同一軌道上的起重機發生碰撞，需要對2車間距進行實時監測，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，易于實時控制的優勢，且在測量精度方面也能達到測量要求，故在本系統中選擇超聲波測距的方法。

2)安全防護裝置本系統設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、聯鎖保護、回轉鎖定裝置和起升機構制動器釋放裝置。

3)起重力矩數據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，常規力矩限制器供應商均可提供帶數字輸出接口的設備。為簡化應用，本系統直接通過力矩限制器中的數字接口獲取數據。遠程服務器實時顯示起重載荷和幅度，并根據設計要求報警。

4)回轉角度采集：門座起重機回轉角度直接影響載荷的結構受力，本系統選用電子羅盤實現對回轉角度的狀態監測，它是通過磁感應器中2個互相垂直軸同時感應地球磁場的磁分量，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角度進行標定，使羅盤的輸出可正確反映起重機回轉角度的實際值。電子羅盤安裝過程中要注意周圍鐵磁性材料的影響。

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

1．3設備運行信息管理子系統

1)操作人員信息很多事故的起因都是操作人員的違規操作，為了便于在事故發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生，該系統記錄操作人員的操作時間。本系統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)工作量和循環次數統計系統根據門座起重機的起升載荷、幅度和回轉角度特征判定一次工作循環，將工作循環中的載荷及循環次數進行統計，可為企業管理提供有用信息，也可為設備安全使用壽命預測提供數據支持。

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

1．4遠程結構監測及故障診斷子系統

1)遠程結構監測及故障診斷無線應變采集節點設計，應力測試技術是通過測量應變片阻值，來算出鋼材所受力的大小及方向]。應變片采用焊接式電阻應變片，通過點焊機與起重機鋼板完全貼合。鋼材在受力變形時，拉壓應變片從而改變它的阻值。系統采用新型傳感技術實現應變的采集、傳輸，并在服務器實現起重機械金屬結構的安全評價。

2)遠程振動監測及故障診斷門座起重機的振動監測主要包括常規的減速器故障檢測及回轉支承故障檢測‘，對其進行振動實時監測和分析，可避免突發性故障的發生，及時對設備進行維護。本系統中采用2種不同的加速度傳感器用于減速器和回轉軸承。采集的數據實現實時曲線，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，并自動對分析結果做出報表分析。

門座式起重機安全監控系統針對國家監管部門大型起重機械安全監管的要求，設計了一種門座起重機械網絡化安全監控系統。本系統既能夠實現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；同時實現現場的數據存儲和基于互聯網的遠程存儲；實現結構應變的遠程智能檢N／監測；實現門座起重機遠程振動監測和故障診斷等功能。本系統已在港口多臺門座起重機上進行了應用，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護的水平，具有廣泛的應用前景和社會經濟效益。