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安全信息管理系统在大型起重机上的应用

摘要：阐述了国内外起重机安全信息管理系统的研究现状,详细介绍了起重机安全信息管理系统的组成,通过在大型起重机上的应用研究,给出了适用不同场合、不同工况的安全信息管理系统组成.

关键词：起重机；安全信息管理系统；远程监控系统

中图分类号：TH21 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2018.09.069

起重机作为起吊和搬运重物的机电设备,可以极大地提升生产制造企业的工作效率,被广泛应用于制造业、运输业、冶金业等基础行业.然而起重机属于涉及生命安全、危险性较大的特种设备,如果操作不当或维护不到位,可能发生过卷扬、制动器失效、吊物坠落等重大安全事故,不仅会给企业造成严重的经济损失,还会危及现场人员的生命安全.

起重机安全信息管理系统以微型机为核心,配置多种传感器监测系统各部件状态,采用远程无线传输技术将起重机实时运行状态传递给有关人员查看,一旦设备发生故障,能第一时间做出响应.该系统还具有存储功能,可自动存储历史运行参数供工作人员追溯查询,方便评估设备的损耗情况,以及时做出科学的备件管理计划.由于起重机安全信息管理系统既可以提升起重机的安全使用性能,又可以起到监管作用,因此国家质量监督检验检疫总局与国家安全生产监督总局联合制定并发布了《大型起重机械安装安全监控管理系统实施方案》[1].为了配合该方案的顺利实施,国家质量监督检验检疫总局联合国家标准化管理委员会发布了GB/T 28264—2012 起重机械安全监控管理系统[2].该标准对起重机安全监控管理系统提出了具体要求：系统能够监控起重机工作过程,并对重要运行参数和安全状态数据进行记录和保存.

1 起重机安全信息管理系统研究现状

1.1 国外研究现状

起重机安全信息管理系统在国外的研究起步较早,技术较为成熟,并制定了一系列行业标准,芬兰的科尼公司、法国的马尼托瓦公司和德国的利勃海尔公司等生产的起重机监控设备占据了大部分市场份额[3].日本C 起重机监控系统使用传感器采集起重机运行信息,通过无线通信技术实现起重机运行状态的远程监控,既有利于提高运行效率,又可降低危险发生概率.国外起重机安全监测系统研究基础深厚、技术成熟度高,处于世界领先地位,但要全方位引进国外监测系统不仅成本过高,而且往往与国内起重机不相匹配,因此实现起重机安全监测系统全方位国产化显得尤为重要.

1.2 国内研究现状

国内对起重机安全监测系统的研究起步较晚.目前虽然大部分起重机配备了安全监测系统,实现了记录运行参数和运行图像等信息的功能,但对数据的分析和挖掘很少.在利用网络实现起重机与外部数据通信方面也存在一些问题：若采用有线网络通信,布线方式和传输距离会对生产现场有一定的影响；若采用无线网络通信,则需考虑通信成本及通信质量问题.

国内从事起重机安全监测系统研究的主要是高校和相关企业.浙江工业大学开发的起重机远程监控系统,能够实现对负载重量、高度幅度、风速和故障信息等参数的监测,同时可利用GPRS和WEB技术进行数据远程传输.宜昌三思科技有限公司开发的起重机智能监控系统使用传感器与微处理器进行数据采集,不但可以实时监控设备运行状态,而且可以通过数据挖掘做出性能曲线,规避了相关风险[4].

2 起重机安全信息管理系统组成及应用

2.1 单机版起重机安全信息管理系统

单机版起重机安全信息管理系统适用于单台起重机设备,由视频监控系统和状态监控系统两部分组成.视频监控系统不仅能提供更加直接的视角,使操作变得方便,更为重要的是可监控、拍摄并记录起重机关键机构的图像信息,提供持续的可追溯的原始信息资料.视频监控系统主要由硬盘录像机、高清摄像头和视屏显示器组成,见图1.

起重机状态监控系统由传感器、信号采集器、控制执行器、显示仪表、监控系统等组成,用于采集并保存起重机运行信息及机构状态.具体监控内容包括：起重量、起升高度、运行机构运行距离、同一轨道运行机构安全距离、联锁保护、操作指令、电机数据、累计工作时长、每次工作时间、制动器状态等.起重机状态监控系统结构见图2.

2.2 集群化起重机安全信息管理系统

在多台起重机协同作业现场,为了实现多台起重机调度统一协调,需要及时了解每台起重机的情况,因此,起重机安全信息管理系统在集群化管理现场的使用具有很强的现实需要.此外,多台起重机集群化信息监控为设备维修提供了方便,通过量化的数据和实时的视频图像,可随时了解每台起重机的状况.在单台起重机安全信息管理系统的基础上,增加无线传输部分及地面服务器与所有无线设备的通信,便可以实现起重机集群化的安全监控,集群化起重机安全信息管理系统结构见图3.

2.3 远程监控系统

远程监控是指通过网络手段获得现场设备的运行状态和故障信息.该技术在起重机上的应用,可实现实时在线远程监控起重机设备的运行状态,也可以进行起重机设备的远程故障诊断.通过对大量数据的分析和处理,在起重机上增设车载终端（一种物联网无线数据终端）,可实现与起重机信息采集器通信,并利用公用运营商网络（如移动4G）为用户提供长距离数据传输功能,还可以按照指定规则定时向服务器传输可编程控制器数据,远程监控系统结构见图4.

远程监控技术的应用,可实现对现场设备运行数据的实时采集,获得现场监控数据,为远程故障诊断技术提供了物质基础.远程故障诊断技术可使身处异地的工程师通过网络及时获得现场设备的运行信息和运行状态,实现远程监控,通过专业分析,诊断并排除故障,提供及时、专业的技术支持.该技术可使管理人员随时随地获取设备损耗信息,及时提供备件补充和产品升级服务.

3 结束语

我国先进制造业发展迅速,起重机保有量巨大,但目前大部分起重机存在智能化和信息化程度不高的问题,与国外起重机相比存在较大差距,这种现状不仅不利于安全生产,而且制约制造业智能化发展.起重机安全信息管理系统不仅为使用者提供了设备所有的运行数据和运行状态,便于起重机的维护管理,而且通过远程监控平台,实现了起重机生产制造商与使用者的信息共享.随着起重机使用者安全意识的提高和生产制造智能化发展的需要,起重机安全信息管理系统将在起重机行业发挥更为重要的作用.

参考文献：

[1] 国家质量监督检验检疫总局,国家安全生产监督管理总局.关于印发《大型起重机械安装安全监控管理系统实施方案》的通知[EB/OL].[2011-07-21].http://tzsbaqjcj.aqsiq.gov.cn/tzwj/zjwh/201104/t20110411_181707.htm.

[2]中船第九设计研究院工程有限公司,北京起重运输机械设计研究院.起重机械安全监控管理系统:GB/T28264—2012[S].北京:中国标准出版社,2012.

[3] GAO C, YIN Y, HAN Y, et al. Network design and Im-plementation of the emote dynamic monitoring systemonservicing tower cranes[C]. IEEE. 2010 International Con-ference on Computational Aspects of Social Networks (CA-SoN). New York: IEEE Publications, 2010: 616-619.

[4] 代宝林.起重机安全智能监控系统[D].长春:吉林大学,2004.

（责任编辑尚晓春）

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