起重機械遠程安全監控管理系統的設計與實現

江志文 唐永旺

【摘?要】起重機械廣泛應用于裝卸搬運、冶金制造、土木建筑等國民經濟各行業中。隨著國家現代化建設的飛速發展和科學技術的不斷進步，國家對起重機械的安全操作和規范管理工作的重視程度和要求日益提高。根據國家標準“起重機械安全監控管理系統”（GB/T28264-2017）的明確規定，起重機械安全監控管理系統由信息采集單元、信息處理單元、控制輸出單元、信息存儲單元、信息顯示單元、信息導出接口單元、遠程傳輸單元和遠程檢測中心等構成。信息化和網絡技術的快速進步，促進著遠程監控技術的不斷發展。建立起重機械遠程安全監控管理系統，有助于監管人員實時查看操作人員的操作規范以及現場環境，及時發現安全問題并進行處理。遠程安全監控管理系統可以與信息系統處理程序相結合，運用人工智能等數字化手段輔助管理人員全天候監控數據，及時發出預警信息，提供監控數據的精確查詢和匯總統計，實現安全責任事故的事前預防和事后追溯，還可以依托遠程監控平臺形成施工現場監管人員、施工單位監管人員、安監部門監管人員的多級監管制度，有助于起重機械安全監管力度的加強和監管水平提高。

【關鍵詞】起重機械;遠程監控;管理系統;設計;

引言

在現代工業生產中，起重機械是尤為重要的特種設備之一，主要應用于起重、裝卸、安裝物料的過程中。在實際應用中，由于起重機械具備起重大、起升高的特點，在很大程度上加大了起重機械在應用中出現安全事故的概率。一旦在實際生產、使用中出現不當行為或操作，就極有可能造成嚴重的起重機械安全事故，引起設備受損，甚至導致人員生命安全受到影響。

1起重機械存在的安全問題

1.1操作人員業務素質有待提高

在工程建設中起重機械不安全使用的現象頻出，究其原因，半數以上是操作人員操控不當導致的，而業務素質不高是操作不當的罪魁禍首。起重機械的操作人員需要具備較強的操作技能和業務素質，并需要對所控設備自身狀態有基本掌握，以便在操控起重機械的過程中可以及時地進行故障排查和用后保養。但是，在施工現場存在有許多無證上崗的操作人員，而且專業操作人員流動性大，無證上崗的作業人員其是否具備扎實的設備保養知識無從考證，專業操作人員兼職多個施工現場其對所控起重機械的自身性能的情況掌握不容樂觀.

1.2起重機械的使用管理較為混亂

隨著起重機械的發展和普及，傳統的安全管理手段已無法滿足安全管理需求，加之部分企業在施工時設備管理制度不明晰，致使起重機械使用管理混亂成為了普遍問題。首先，不能做到實時的監控管理。起重機械在實際的施工過程中，施工環境不定性變化，施工場地、工作內容等發生改變時，配套的安全管理設施不能及時更新，操作人員不能及時對接，經常存在設備無人管、使用無交底、維護中斷等問題。其次，信息化管理滯后，難以統一管理標準。起重機械種類繁多，使用周期短，再加之施工企業多以租賃的方式獲得起重機械的使用權限，使用流動性大，信息登記管理工作量大且使用傳統手段難以實現實時的動態管理，在實際應用時難以統一管理標準的問題，甚至制定有管理制度的情況下也難以保證實施，面對事故無法做到責任到人，管理混亂。應用大數據的安全管理手段已有部分企業關注到，但也尚存在缺乏統一管理標準和長效機制等諸多問題。

2起重機械遠程安全監控管理系統設計

2.1數據采集設備

數據采集是指從傳感器和其它待測設備等模擬和數字被測單元中自動采集信息的過程。數據采集設備采集的數據來源于信息采集源，信息采集源是監控系統數據的最小數據聚類單位。起重機械的信息采集源包含起重量限制器、起重力矩限制器、起升高度限位器/下降深度限位器、運行行程限位器、幅度限位器、偏斜限位器等.

2.2遠程監控平臺

2.2.1設計方案

在設計安全監測系統時，必須嚴格遵守國家安全標準，合理借鑒國外先進安全監測系統的設計方案。它主要分為3個單元：（1）預購單元。它主要由傳感器、單片機和通信模塊組成，在起重機械的實際應用中起到信號采集的作用，可以大大提高信號的抗干擾能力，也可以提高遠距離傳輸能力。此功能可有效防止信號在傳輸過程中失真，并提高安全系統測量的精度。（2）嵌入式控制器模塊。主要作用包括顯示、儲存和無線通信模塊，接收、處理和分析采集模塊發出的信號，以便進行有效監測。您也可以透過無線模組進行遠端監控，并在螢幕上顯示結果。（3）動態穩定性分析模塊。其主要作用是進行數據分析，即通過將機器參數與監控數據相結合進行科學評估，通過分析機器的動態穩定性確定機器的動態穩定性系數，并在實際應用中對起重機械的平衡功能進行精確分析

2.2.2實時數據展示模塊

在遠程監控平臺的實時數據展示方式上，需要將不同設備所采集的碎片化的數據，根據其服務的監控對象進行匯總和聚合，將關聯到同一臺起重機械的所有數據聚合到同一個界面上，以便于更加直接地查看這臺起重機械相關的所有數據，讓監控人員對起重機械的運行狀態及環境參數有更加整體性和綜合性的把握。數據在展示時不僅要根據數據采集設備的種類，顯示所采集的原始實時數據，還需要以模擬仿真的方式，采用2D＼3D動畫圖形圖像以及VR虛擬現實等前沿技術，對起重機械的運行狀態進行更直觀的模擬展示.

2.2.3權限和訪問控制模塊

當用戶身份、種類繁多復雜的時候，需要對信息和操作的訪問權限加以控制，使信息的開放性和安全性得到保障。遠程監控平臺包含施工現場監管人員、施工單位監管人員、安監部門監管人員、系統管理人員等多種不同身份的用戶，需要根據其個人工作模塊和管理維度，劃分不同的信息訪問和操作權限。權限和訪問控制模塊依據基于角色的訪問控制（Role-Based Access Control）模式進行設計，根據不同業務領域需要的權限創建不同的角色。用戶則根據其職位、責任和資格等來指派相應的角色.

2.3數據傳輸系統

數據傳輸系統包含數據的發送和接收，是遠程監控平臺的底層核心模塊，實現數據采集設備的注冊、信息完善、注銷、離線、上線等操作，以及儲存數據采集設備發送過來的實時數據。數據采集設備可以通過GPRS或WIFI數傳模塊與智能網關相連，也可以直接與遠程監控平臺進行數據傳輸。數據傳輸要保證實時性和穩定性，既要能夠保證在高壓高溫、強烈電磁干擾地區運行時數據的可靠性，又要具有在復雜網絡環境下的斷線重連等機制。遠程監控平臺的數據接收模塊，基于TCP/IP協議與數據采集設備建立連接，并對接收到的數據進行校驗，排除異常數據。針對存在多臺數據采集設備同時傳輸數據的情況，接收模塊要支持并發的網絡連接方式，并且保證服務器資源占用和帶寬能夠滿足數據采集設備的數據傳輸需要。

結束語

起重機械遠程安全監控管理系統對起重機械采用集中監控管理的模式，建立多級集中統一的監控管理中心，實現了起重機械監控數據的遠程傳輸和儲存、故障的實時監控和報警、歷史數據的查詢統計分析、安全責任事故的事先預防、事后追溯機制等，對保障起重機械的安全運行具有著重要的意義。

參考文獻：

[1]李曉光.起重機械遠程安全監控管理系統的設計與實現[J].福建電腦，2020，36（12）：150-151.

[2]賈國棟.起重機械安全監控系統設計[J].設備管理與維修，2020（18）：36-38.

（作者單位：河南工學院機械工程學院）