龍門起重設備遠程在線監控及安全管理系統的研制

徐瑞芬

摘要：隨著工業化節奏越來越快，龍門起重設備廣泛應用于各工程項目中，能代替人工完成搬運、安裝等大型作業。在使用龍門起重設備時，提高其安全性和使用效率，避免發生危險事故顯得尤為重要，因此需要研制遠程在線監控及安全管理系統作為保障，實時監測和收集起重設備的運行狀態，控制其開展相應的工作內容。鑒于此，本文主要分析龍門起重設備安全監控系統的應用現狀，探究其組織架構，并提出該系統研制的技術內容，旨在實時準確對龍門起重設備進行安全監測，提高其安全性，降低設備維護、檢查成本。

關鍵詞：龍門起重設備;遠程在線監控;安全管理系統

中圖分類號：TP391? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）13-0059-02

現階段在各項工程項目中，龍門起重機等大型機械設備的廣泛應用，提高了工程效率和質量，實現了生產自動化和智能化。但與此同時這些設備的使用也會帶來一定的安全問題，對現場施工會產生不利的影響。因此基于當前的計算機和互聯網技術，通過構建高效的遠程在線監控及安全管理系統，從而對設備的整機工作級別、下滑量以及主梁的下撓度、歪拉斜吊等情況進行監測，確保相關管理人員能夠實時掌握設備的具體情況，以實現安全管理。

1 龍門起重設備安全監控系統現狀

龍門起重機是水平橋架設置在兩條支腿上構成門架形狀的一種橋架型起重機。這種起重機在地面軌道上運行，主要用在露天貯料場、船塢、電站、港口和鐵路貨站等地進行搬運和安裝作業。在經濟快速發展的今天，對龍門起重設備的應用需求十分巨大，因此對其安全性、可靠性和使用效率等也提出了更高的要求。尤其是在安全監控方面，目前多數起重設備所采用的安全監控系統都是依照我國特種設備的相關規定和標準而建立的以本地監控為主要形式，能夠對部分的設備狀態實施監測，同時也能實現較少的安全報警功能和復現歷史數據，但實際上，這種安全監控管理系統僅是一種被動管理模式，無法實現對起重設備開展主動的控制管理，安全報警報錯率較高。因此研制新型、全自動化的起重機設備遠程在線監控及安全管理系統，以盡可能地提高龍門起重設備的安全性能和管理效率顯得尤為重要[1-2]。

2 龍門起重設備遠程在線監控及安全系統架構

對于龍門起重設備的安全控制和管理，應當完善其遠程在線監控和安全系統架構的研制，結合現代化科學技術，可以將其分為數據采集層、數據傳輸和處理層、系統平臺層等。具體如圖1所示。

在數據采集層，通過增加遠程在線監控和數據監控傳感器，利用PLC全面、系統地收集龍門起重設備的實時運行數據，并對其進行整理分析以實現對設備自身的安全運行狀況進行有效的監測;在數據傳輸和處理層，將所有通過傳感器收集到的相關數據開展分析，同時參照龍門起重機的運行參數和安全參數等，對設備的實際性能開展評估，將經過處理的中間層數據利用無線技術從數據采集層傳輸到系統主機中，以便于對龍門起重設備遠程在線監控;系統平臺層是龍門起重設備組織架構中的關鍵部分，也是保障遠程監控和安全管理有效發揮作用的重要基礎[2]。其能夠將監控機所上傳的數據在系統平臺中進行顯示，并且可以對收集和處理后的數據進行整合，便于全面、直觀掌握設備的相關情況。除此之外，在系統平臺中增加報警功能，當相關數據超過設定的閾值時，會第一時間向用戶報警。

3 龍門起重設備遠程在線監控及安全管理系統研制的技術內容

為保障龍門起重設備的安全性和穩定性，需創新研制遠程在線監控及安全管理系統，主要是從監測設備的整機工作級別、對下滑量采取科學檢測方法、采用激光檢測起重設備的主梁下撓度、利用斜吊限制器限制歪拉斜吊、實現高效的系統平臺管理功能等方面入手。

3.1 監測設備的整機工作級別

為便于龍門起重設備的控制監測和管理操作，研制系統時要盡量以B/S架構為基礎，用戶可通過瀏覽器開展相應的監控和操作行為，能夠利用手機和平板、PC機等便攜式終端設備訪問。管理人員可以借助瀏覽器對起重設備進行遠程視頻在線監控、回看工作狀況、人工故障診斷等。同時在該系統中，可以收集龍門起重機的工作時間、作業循環的次數、實際作業量等數據信息，可以在相關數據超過設定閾值時報警，從而實現了對設備的整機工作級別進行監測和計算，確保設備使用的合理性，提高安全控制能力和防范效果。

3.2 對下滑量采取科學檢測方法

龍門起重設備中對安全性影響相對較大的因素，則是起重機構有下降轉變為操作零位的瞬間高度變動差值，即為下滑量。在遠程在線控制及安全管理系統中，通過對下滑量的檢測，能夠在很大程度上提高設備的應用安全性和穩定性。而當前對于龍門起重設備的下滑量檢測方法主要包括目測檢查、使用行程開關控制檢測、光控繼電器代替檢測以及單片機智能檢測等。不過這些檢測方法通常都需要龍門起重設備具有特定的機械結構和電路控制設施，而且對于部分機械和電路結構設施在安裝中存在較大的難度，只適用出廠時對下滑量的檢測，或者是在特定的情況下開展檢測，無法實現在施工現場進行安全檢查和控制。因此在龍門起重設備遠程在線控制及安全管理系統的研制過程中，需要有效解決這一問題?？梢栽诰頁P機上安裝適當的編碼器，以此使用特定的算法對下滑量開展準確的計算，從而更好地掌握其發展趨勢，管理人員和操作人員按照下滑量的趨勢圖采取有效的應對措施，能將安全事故隱患控制在初期階段，規避風險發生[3]。

3.3 采用激光檢測起重設備的主梁下撓度

由于龍門起重設備在實際應用過程中，其額定起重量相對較大，尤其是在預制梁場中，部分起重機還存在銹蝕的問題，會產生嚴峻的安全風險。同時龍門起重設備的門吊鋼主梁會受到交變應力的影響而容易出現疲勞現象，造成應力降低。在現有技術中，對于起重設備主梁下撓度檢測方法及裝置，通常多采用鋼絲懸掛，鋼尺測量等人工讀數方法進行測量，誤差較大、測量精度偏低。在實際研制過程中，可以采用激光檢測起重設備的主梁下撓度，具體為激光器發射出的激光打向目標靶，目標靶將部分激光回射到激光器中的成象器上，成象器并將目標象送到線陣探測器中，線陣探測器將光信號轉換成信號后，經數據采集器以及連接的傳輸電纜輸入計算機中，計算機進行兩次位置差的計算，就得到主梁下撓變形量，并顯示及預報起重機主梁下撓度[4]。

3.4 利用斜吊限制器限制歪拉斜吊

龍門起重設備在實際生產活動中，歪拉斜吊會產生較大的安全隱患，因為其很容易產生一定的橫向分力，在起吊過程中可能會引發比較劇烈的搖擺狀況，致使鋼絲繩出現纏繞和滑出等情況，在很大程度上會加劇鋼絲繩以及卷筒和滑輪的磨損程度，一旦大車機和小車機設備出現嚴重過載，就會發生安全事故。所以在研制龍門起重設備遠程在線監控及安全管理系統時，可以采用斜吊限制器對歪拉斜吊現象進行限制。它包括雙軸傾角傳感器（模塊）、控制儀表。安裝時應將傾角傳感器的Y軸向（或X軸向）平行于卷筒軸，便于確定斜吊方向及X軸向和Y軸向傾角的含義。當斜吊的角度達到閥值時，斜吊限制器發出報警，起升控制斷電，起重機只能下降不能起升。

3.5 實現高效的系統平臺管理功能

在系統平臺部分中可以對龍門起重設備開展實時的數據監控，同時還具備相應的管理功能模塊，比如預警報警管理、設備體檢維修管理、設備改造管理和操作人員身份識別、管理數據儲存等，從而基于系統平臺形成報告，可以為管理人員和操作人員提供真實、準確的數據基礎，有利于提高龍門起重設備的應用效率，降低安全風險和隱患。

4 結束語

綜上所述，龍門起重設備的遠程在線監控和安全管理系統在研制中，結合我國的實際現狀，通過監測設備的整機工作級別、對下滑量采取科學檢測方法、激光檢測起重設備的主梁下撓度、利用斜吊限制器限制歪拉斜吊、實現高效的系統平臺管理功能等技術內容，實時準確對龍門起重設備進行安全監測，降低設備維護、檢查成本。

參考文獻：

[1] 李駿.起重設備遠程在線監控及安全管理系統的研制[J].建筑施工，2018，40（1）：70-72.

[2] 劉興洋.起重機檢驗中對危險因素的識別與控制[J].中國設備工程，2018（12）：73-74.

[3] 賈祥正.起重機制動下滑量檢測的現狀分析和研究[J].起重運輸機械，2011（2）：7-8.

[4] 伍蔣軍，方文權，蔣劍鋒，等.建筑起重特種設備安全監管要點及應對措施[J].建設機械技術與管理，2019，32（8）：38-40.

【通聯編輯：唐一東】