門座式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．1監(jiān)測系統(tǒng)總體框架

基站分別與設(shè)備運(yùn)行信息管理、遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)監(jiān)測級故障診斷、常規(guī)檢測、服務(wù)器、現(xiàn)場人員和基層管理等組成。

1．2安全黑匣子子系統(tǒng)

將國標(biāo)中規(guī)定的安全數(shù)據(jù)作為一組，組內(nèi)各節(jié)點(diǎn)之間通過485總線進(jìn)行通訊，并可實(shí)現(xiàn)對此子系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、傳輸和現(xiàn)場存儲，安全黑匣子子系統(tǒng)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(jiān)測在起重機(jī)作業(yè)過程中，為了避免同一軌道上的起重機(jī)發(fā)生碰撞，需要對2車間距進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)間距小于額定間距時(shí)進(jìn)行報(bào)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(jià)格低，易于實(shí)時(shí)控制的優(yōu)勢，且在測量精度方面也能達(dá)到測量要求，故在本系統(tǒng)中選擇超聲波測距的方法。

2)安全防護(hù)裝置本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全防護(hù)裝置有起升／下降限制位幅度限位、防風(fēng)防滑安全裝置、聯(lián)鎖保護(hù)、回轉(zhuǎn)鎖定裝置和起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器釋放裝置。

3)起重力矩?cái)?shù)據(jù)采集該起重機(jī)的力矩限制器同時(shí)采集了起重量和幅度信息，常規(guī)力矩限制器供應(yīng)商均可提供帶數(shù)字輸出接口的設(shè)備。為簡化應(yīng)用，本系統(tǒng)直接通過力矩限制器中的數(shù)字接口獲取數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程服務(wù)器實(shí)時(shí)顯示起重載荷和幅度，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求報(bào)警。

4)回轉(zhuǎn)角度采集：門座起重機(jī)回轉(zhuǎn)角度直接影響載荷的結(jié)構(gòu)受力，本系統(tǒng)選用電子羅盤實(shí)現(xiàn)對回轉(zhuǎn)角度的狀態(tài)監(jiān)測，它是通過磁感應(yīng)器中2個(gè)互相垂直軸同時(shí)感應(yīng)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(jī)室頂部，羅盤在初次安裝使用前要對臂架等旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行標(biāo)定，使羅盤的輸出可正確反映起重機(jī)回轉(zhuǎn)角度的實(shí)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(xiàn)場存儲模塊設(shè)計(jì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的現(xiàn)場存儲可防止由于公網(wǎng)的不穩(wěn)定導(dǎo)致安全數(shù)據(jù)的丟失。用專用存儲裝置(如硬盤等)價(jià)格昂貴，本系統(tǒng)根據(jù)起重機(jī)械安全監(jiān)控需要設(shè)計(jì)基于SD存儲卡的現(xiàn)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(tǒng)使用FAT16文件系統(tǒng)，系統(tǒng)程序調(diào)用設(shè)計(jì)的函數(shù)進(jìn)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(shù)據(jù)和刪除文件等。主要特包括文件按天命名、數(shù)據(jù)寫滿指定天數(shù)后自動(dòng)覆蓋最前一天的數(shù)據(jù)。

1．3設(shè)備運(yùn)行信息管理子系統(tǒng)

1)操作人員信息很多事故的起因都是操作人員的違規(guī)操作，為了便于在事故發(fā)生后查找到具體的操作人員，追究責(zé)任，杜絕類似的事故再次發(fā)生，該系統(tǒng)記錄操作人員的操作時(shí)間。本系統(tǒng)中選用非接觸式的智能卡識別方式進(jìn)行人員信息的采集，人員信息采集節(jié)點(diǎn)采集到的信息包括操作者編號信息、上機(jī)時(shí)間、下機(jī)時(shí)間及操作者總的操作機(jī)時(shí)。

2)工作量和循環(huán)次數(shù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)根據(jù)門座起重機(jī)的起升載荷、幅度和回轉(zhuǎn)角度特征判定一次工作循環(huán)，將工作循環(huán)中的載荷及循環(huán)次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可為企業(yè)管理提供有用信息，也可為設(shè)備安全使用壽命預(yù)測提供數(shù)據(jù)支持。

3)耗電量獲取起重機(jī)上的電表信息進(jìn)行存儲和傳輸，服務(wù)器按操作者、時(shí)間等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1．4遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)監(jiān)測及故障診斷子系統(tǒng)

1)遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)監(jiān)測及故障診斷無線應(yīng)變采集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，應(yīng)力測試技術(shù)是通過測量應(yīng)變片阻值，來算出鋼材所受力的大小及方向]。應(yīng)變片采用焊接式電阻應(yīng)變片，通過點(diǎn)焊機(jī)與起重機(jī)鋼板完全貼合。鋼材在受力變形時(shí)，拉壓應(yīng)變片從而改變它的阻值。系統(tǒng)采用新型傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)變的采集、傳輸，并在服務(wù)器實(shí)現(xiàn)起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)的安全評價(jià)。

2)遠(yuǎn)程振動(dòng)監(jiān)測及故障診斷門座起重機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測主要包括常規(guī)的減速器故障檢測及回轉(zhuǎn)支承故障檢測‘，對其進(jìn)行振動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析，可避免突發(fā)性故障的發(fā)生，及時(shí)對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。本系統(tǒng)中采用2種不同的加速度傳感器用于減速器和回轉(zhuǎn)軸承。采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)曲線，并對振動(dòng)信號進(jìn)行

時(shí)域分析、頻域分析和時(shí)頻域分析，求出信號的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、峰值、有效值和峭度值，并自動(dòng)對分析結(jié)果做出報(bào)表分析。

門座式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)針對國家監(jiān)管部門大型起重機(jī)械安全監(jiān)管的要求，設(shè)計(jì)了一種門座起重機(jī)械網(wǎng)絡(luò)化安全監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)既能夠?qū)崿F(xiàn)國標(biāo)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(shí)等的管理；同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)存儲和基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程存儲；實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)變的遠(yuǎn)程智能檢N／監(jiān)測；實(shí)現(xiàn)門座起重機(jī)遠(yuǎn)程振動(dòng)監(jiān)測和故障診斷等功能。本系統(tǒng)已在港口多臺門座起重機(jī)上進(jìn)行了應(yīng)用，不僅提升港口門座起重機(jī)使用的安全性，更提升大型港機(jī)安全管理和維修養(yǎng)護(hù)的水平，具有廣泛的應(yīng)用前景和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。