门座式起重机安全监控管理系统设计

1．1监测系统总体框架

基站分别与设备运行信息管理、远程结构监测级故障诊断、常规检测、服务器、现场人员和基层管理等组成。

1．2安全黑匣子子系统

将国标中规定的安全数据作为一组，组内各节点之间通过485总线进行通讯，并可实现对此子系统中所有数据进行分析、传输和现场存储，安全黑匣子子系统的总体框图如图4所示。超声波测距仪力矩限制器

1)同一轨道2车间距监测在起重机作业过程中，为了避免同一轨道上的起重机发生碰撞，需要对2车间距进行实时监测，当间距小于额定间距时进行报警。常用的测距方法有激光测距、超声波测距和红外测距方法等。超声波测距具有信息处理简单、快速和价格低，易于实时控制的优势，且在测量精度方面也能达到测量要求，故在本系统中选择超声波测距的方法。

2)安全防护装置本系统设计的安全防护装置有起升／下降限制位幅度限位、防风防滑安全装置、联锁保护、回转锁定装置和起升机构制动器释放装置。

3)起重力矩数据采集该起重机的力矩限制器同时采集了起重量和幅度信息，常规力矩限制器供应商均可提供带数字输出接口的设备。为简化应用，本系统直接通过力矩限制器中的数字接口获取数据。远程服务器实时显示起重载荷和幅度，并根据设计要求报警。

4)回转角度采集：门座起重机回转角度直接影响载荷的结构受力，本系统选用电子罗盘实现对回转角度的状态监测，它是通过磁感应器中2个互相垂直轴同时感应地球磁场的磁分量，从而得出方位角度。将电子罗盘安装在司机室顶部，罗盘在初次安装使用前要对臂架等旋转角度进行标定，使罗盘的输出可正确反映起重机回转角度的实际值。电子罗盘安装过程中要注意周围铁磁性材料的影响。

5)现场存储模块设计监控数据的现场存储可防止由于公网的不稳定导致安全数据的丢失。用专用存储装置(如硬盘等)价格昂贵，本系统根据起重机械安全监控需要设计基于SD存储卡的现场存储方式。SD卡使用SPI接口与主控制器C8o51FD20连接。SD卡的文件系统使用FAT16文件系统，系统程序调用设计的函数进行SD卡读写操作，这些操作主要包括新建文件、打开文件、读(写)数据和删除文件等。主要特包括文件按天命名、数据写满指定天数后自动覆盖最前一天的数据。

1．3设备运行信息管理子系统

1)操作人员信息很多事故的起因都是操作人员的违规操作，为了便于在事故发生后查找到具体的操作人员，追究责任，杜绝类似的事故再次发生，该系统记录操作人员的操作时间。本系统中选用非接触式的智能卡识别方式进行人员信息的采集，人员信息采集节点采集到的信息包括操作者编号信息、上机时间、下机时间及操作者总的操作机时。

2)工作量和循环次数统计系统根据门座起重机的起升载荷、幅度和回转角度特征判定一次工作循环，将工作循环中的载荷及循环次数进行统计，可为企业管理提供有用信息，也可为设备安全使用寿命预测提供数据支持。

3)耗电量获取起重机上的电表信息进行存储和传输，服务器按操作者、时间等进行统计。

1．4远程结构监测及故障诊断子系统

1)远程结构监测及故障诊断无线应变采集节点设计，应力测试技术是通过测量应变片阻值，来算出钢材所受力的大小及方向]。应变片采用焊接式电阻应变片，通过点焊机与起重机钢板完全贴合。钢材在受力变形时，拉压应变片从而改变它的阻值。系统采用新型传感技术实现应变的采集、传输，并在服务器实现起重机械金属结构的安全评价。

2)远程振动监测及故障诊断门座起重机的振动监测主要包括常规的减速器故障检测及回转支承故障检测‘，对其进行振动实时监测和分析，可避免突发性故障的发生，及时对设备进行维护。本系统中采用2种不同的加速度传感器用于减速器和回转轴承。采集的数据实现实时曲线，并对振动信号进行

时域分析、频域分析和时频域分析，求出信号的均值、标准差、峰值、有效值和峭度值，并自动对分析结果做出报表分析。

门座式起重机安全监控系统针对国家监管部门大型起重机械安全监管的要求，设计了一种门座起重机械网络化安全监控系统。本系统既能够实现国标的安全装置记录要求，还增加了完成对人员信息的管理和电量、工作台时等的管理；同时实现现场的数据存储和基于互联网的远程存储；实现结构应变的远程智能检N／监测；实现门座起重机远程振动监测和故障诊断等功能。本系统已在港口多台门座起重机上进行了应用，不仅提升港口门座起重机使用的安全性，更提升大型港机安全管理和维修养护的水平，具有广泛的应用前景和社会经济效益。