1 岸邊集裝箱起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)功能

岸邊集裝箱起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)通過(guò)專(zhuān)用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，對(duì)岸橋關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的視頻和音頻數(shù)據(jù)以及來(lái)自岸橋控制器的關(guān)鍵運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)岸橋運(yùn)行安全的監(jiān)控和管理。該系統(tǒng)可以在不間斷電源供電的情況下監(jiān)測(cè)運(yùn)行3h以上，其各個(gè)功能模塊之間通過(guò)內(nèi)部通信接口傳輸數(shù)據(jù)，系統(tǒng)功能通過(guò)友好的客戶(hù)端軟件界面來(lái)展現(xiàn)。

1.1視頻監(jiān)控模塊

（1）視頻監(jiān)控  通過(guò)高清攝像機(jī)采集關(guān)鍵部位的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行編碼，利用專(zhuān)業(yè)視頻軟件處理圖像碼流數(shù)據(jù)，保證圖像信息穩(wěn)定流暢。視頻軟件處理圖像碼流的功能作為客戶(hù)端軟件功能的一部分，與整個(gè)監(jiān)管系統(tǒng)的管理客戶(hù)端功能相容。

（2）語(yǔ)音檢測(cè)  主要通過(guò)拾音器采集、錄制司機(jī)室等現(xiàn)場(chǎng)的語(yǔ)音信息，通過(guò)客戶(hù)端軟件對(duì)語(yǔ)音信息進(jìn)行回放，并使之與當(dāng)時(shí)的視頻圖像信息匹配。

1.2 GPS檢測(cè)模塊

GPS檢測(cè)模塊主要檢測(cè)設(shè)備的位置和運(yùn)行速度等信息，其檢測(cè)過(guò)程如下：通過(guò)快速以太網(wǎng)將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)焦た貦C(jī)；工控機(jī)裝有OPC服務(wù)器程序，利用GPS驅(qū)動(dòng)程序?qū)PS數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理；處理后的數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)，供客戶(hù)端顯示、分析及回顯使用。

1.3風(fēng)速檢測(cè)模塊

數(shù)字風(fēng)速儀通過(guò)485控制線(xiàn)將檢測(cè)到的風(fēng)速、風(fēng)向等數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)焦た貦C(jī)，由專(zhuān)門(mén)的數(shù)字風(fēng)速儀驅(qū)動(dòng)程序?qū)︼L(fēng)速、風(fēng)向等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，供客戶(hù)端綜合分析使用。

1.4機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)分析模塊

機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)分析模塊以歷史正常工作狀態(tài)為健康評(píng)估基態(tài)，在小概率沖擊條件下以基態(tài)為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，采用動(dòng)態(tài)跟蹤法進(jìn)行實(shí)時(shí)工作狀態(tài)評(píng)價(jià)。岸邊集裝箱起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)利用岸橋上安裝的機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)，采用專(zhuān)用的數(shù)據(jù)通信驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)以太網(wǎng)通信并采集部分機(jī)械安全數(shù)據(jù)（如關(guān)鍵機(jī)構(gòu)電機(jī)和減速箱的振動(dòng)烈度、應(yīng)力沖擊系數(shù)和溫度變化等）實(shí)現(xiàn)對(duì)重要機(jī)械數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并按需提供岸橋機(jī)械安全分析報(bào)告，評(píng)估設(shè)備的實(shí)時(shí)健康狀態(tài)。

1.5安保監(jiān)控模塊

在岸橋登機(jī)口處安裝安保門(mén)禁系統(tǒng)，通過(guò)員工磁卡數(shù)據(jù)采集設(shè)備和專(zhuān)用數(shù)據(jù)讀取驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)岸橋操作人員的信息管理。門(mén)禁系統(tǒng)作為岸邊集裝箱起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的獨(dú)立子系統(tǒng)，為用戶(hù)提供一定時(shí)間內(nèi)操作人員信息查詢(xún)，方便分析故障或事故原因，有利于改進(jìn)安全管理制度。

1.6數(shù)據(jù)監(jiān)視記錄模塊

通過(guò)安裝專(zhuān)用的數(shù)據(jù)分析監(jiān)視器，對(duì)岸橋關(guān)鍵運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，最快采樣周期達(dá)到20ms；通過(guò)設(shè)置相關(guān)觸發(fā)點(diǎn)，通知并記錄發(fā)生故障時(shí)岸橋所有外圍點(diǎn)、驅(qū)動(dòng)器模擬量點(diǎn)及司機(jī)室操作臺(tái)輸入輸出點(diǎn)；采用岸橋關(guān)鍵運(yùn)行數(shù)據(jù)回看界面，重點(diǎn)分析故障發(fā)生前后各個(gè)數(shù)據(jù)的臨界狀態(tài)，查找故障原因。

1.7歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

利用歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)0Pc服務(wù)器采集的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括GPS位置信息、風(fēng)速和風(fēng)向信息、司機(jī)室煙感探頭輸出報(bào)警信息、機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)機(jī)械安全數(shù)據(jù)以及可編程邏輯控制器提供的岸橋關(guān)鍵運(yùn)行數(shù)據(jù)等。歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí)間默認(rèn)為12個(gè)月。

1.8實(shí)時(shí)監(jiān)視及回放模塊

通過(guò)在岸橋的機(jī)器房、梯形架、司機(jī)室、俯仰操作室和電氣房?jī)?nèi)加裝高清攝像機(jī)，將關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的運(yùn)行監(jiān)控視頻記錄下來(lái)并保存到岸橋安全監(jiān)管黑匣子中；此外，通過(guò)安裝在司機(jī)室的音頻裝置，記錄對(duì)講機(jī)通話(huà)信息，所有數(shù)據(jù)通過(guò)光纜或無(wú)線(xiàn)方式傳送到工控機(jī)儲(chǔ)存，歷史記錄至少保存3 d。利用專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的起重機(jī)安全監(jiān)管黑匣子(即實(shí)時(shí)監(jiān)視及綜合信息回放系統(tǒng))，其實(shí)時(shí)監(jiān)視畫(huà)面包括大車(chē)位置及速度監(jiān)視畫(huà)面、司機(jī)室監(jiān)控畫(huà)面、機(jī)械安全監(jiān)測(cè)畫(huà)面、各機(jī)構(gòu)監(jiān)視畫(huà)面、風(fēng)速和風(fēng)向監(jiān)視畫(huà)面、關(guān)鍵數(shù)據(jù)查看界面(數(shù)據(jù)來(lái)自數(shù)據(jù)分析監(jiān)視記錄)、視頻和音頻實(shí)時(shí)監(jiān)視畫(huà)面以及特定氣候條件下監(jiān)視記錄畫(huà)面等。

1.9安全分析報(bào)告

安全分析報(bào)告主要包括機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)健康數(shù)據(jù)分析報(bào)表、災(zāi)害性天氣后機(jī)械安全分析報(bào)告、重大故障分析報(bào)告等。機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)健康數(shù)據(jù)分析報(bào)表的數(shù)據(jù)主要由機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)自動(dòng)生成，數(shù)據(jù)報(bào)表可以定期或按需生成。災(zāi)害性天氣后機(jī)械安全分析報(bào)告有效結(jié)合機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)的機(jī)械數(shù)據(jù)(如岸橋大梁、拉桿、梯形架上端梁等區(qū)域的應(yīng)力和振動(dòng)數(shù)據(jù)等)，輔以風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)及手動(dòng)輸入的部分?jǐn)?shù)據(jù)(如機(jī)構(gòu)馬達(dá)絕緣數(shù)據(jù)等)，為災(zāi)害性天氣后設(shè)備迅速恢復(fù)生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。重大故障分析報(bào)告指利用數(shù)據(jù)分析監(jiān)視系統(tǒng)記錄的岸橋關(guān)鍵機(jī)構(gòu)運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)固定的報(bào)表格式模板，使相關(guān)故障名稱(chēng)、發(fā)生時(shí)間、故障前后關(guān)鍵數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖表以及手動(dòng)輸入的故障分析及故障處理形成固定格式的故障分析報(bào)告。

2 岸邊集裝箱起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)構(gòu)建

2.1硬件架構(gòu)

岸邊集裝箱起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的硬件架構(gòu)(見(jiàn)圖1)主要包括硬件終端、數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)通信、管理端等。

（1）硬件終端  硬件終端包括數(shù)字風(fēng)速儀、GPS設(shè)備、門(mén)禁設(shè)備、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、煙感探頭以及其他主要電氣設(shè)備傳感器和限位器等。

（2）數(shù)據(jù)采集  過(guò)工控機(jī)采集數(shù)字風(fēng)速儀、GPS設(shè)備、門(mén)禁設(shè)備等信息數(shù)據(jù)；通過(guò)可編程邏輯控制器采集煙感探頭信息數(shù)據(jù)；通過(guò)拾音器采集語(yǔ)音信息數(shù)據(jù)；通過(guò)數(shù)字視頻錄像機(jī)采集監(jiān)控?cái)z像機(jī)圖像信息數(shù)據(jù)；通過(guò)可編程邏輯控制器及數(shù)據(jù)分析監(jiān)視專(zhuān)用設(shè)備采集電氣設(shè)備傳輸器和限位器等信號(hào)參數(shù)信息；通過(guò)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)工控機(jī)采集岸橋關(guān)鍵機(jī)構(gòu)機(jī)械安全數(shù)據(jù)。

（3）網(wǎng)絡(luò)通信  采用快速以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，并通過(guò)過(guò)485接口控制線(xiàn)控制信號(hào)。

（4）管理端  管理端硬件系統(tǒng)主要指岸橋安全監(jiān)管設(shè)備。

（5）供電方式  為保證岸邊集裝箱起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，采用不間斷電源供電方式，保證設(shè)備在斷電情況下持續(xù)供電，以確保所采集數(shù)據(jù)信息的完整性，為事后分析提供全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2.2軟件架構(gòu)

（1）司機(jī)室黑匣子  司機(jī)室黑匣子主要記錄、處理和存儲(chǔ)岸橋的視頻、音頻信號(hào)，采用穩(wěn)定性和可靠性較高的Windows CE操作系統(tǒng)，并部署記錄信息的專(zhuān)用服務(wù)器程序，提供對(duì)外發(fā)布數(shù)據(jù)的專(zhuān)用數(shù)據(jù)通信接口。

（2）安全監(jiān)控管理工控機(jī)  安全監(jiān)控管理工控機(jī)布置在電氣房，采用Windows XPe操作系統(tǒng)，部署OPC服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制程序以及岸橋機(jī)械安全監(jiān)管系統(tǒng)。

（3）遠(yuǎn)程安全監(jiān)管服務(wù)器  遠(yuǎn)程安全監(jiān)管服務(wù)器布置在碼頭集控室內(nèi)，采用標(biāo)準(zhǔn)版Windows Server 2008操作系統(tǒng)，部署OPC服務(wù)器軟件、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系統(tǒng)以及岸橋遠(yuǎn)程安全監(jiān)管系統(tǒng)等程序。

（4）遠(yuǎn)程安全監(jiān)管工作站  遠(yuǎn)程安全監(jiān)管工作站布置在碼頭集控室內(nèi)，采用Windows7操作系統(tǒng)，部署程序包括數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制軟件以及岸橋遠(yuǎn)程安全監(jiān)管系統(tǒng)等。

3 岸邊集裝箱起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的應(yīng)用效果

通過(guò)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用岸邊集裝箱起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，上海滬東集裝箱碼頭岸橋運(yùn)行的安全性提升，岸橋故障和事故發(fā)生率降低。岸邊集裝箱起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)運(yùn)用監(jiān)視、控制、管理等手段，實(shí)現(xiàn)操作安全控制、危險(xiǎn)臨界報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示和數(shù)據(jù)記錄保存等功能，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸、監(jiān)控、管理和服務(wù)以及數(shù)據(jù)、視頻和音頻的查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)和分析功能，逐步建立基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的起重機(jī)械安全監(jiān)控管理的局域監(jiān)控平臺(tái)和遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)。此外，該系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)岸橋管理系統(tǒng)與岸橋機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)互聯(lián)，形成以資源共享和信息交換、共享、處理為核心的有機(jī)整體。該系統(tǒng)全面涵蓋岸橋安全管理的主體，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備安全的多元化管理，形成完備的安全管理檔案，能夠?qū)υO(shè)備健康狀況進(jìn)行定性、定量的評(píng)價(jià)和分析，實(shí)現(xiàn)安全管理信息化、系統(tǒng)化和規(guī)范化，從而推動(dòng)岸橋設(shè)備安全管理邁上新臺(tái)階。