起重機械移動綜合檢測平臺的研制開發*

賈 森 杜 鑫 王波翔

河南省特種設備安全檢測研究院 鄭州 450000

作為機電類特種設備的重要構成，起重機械凡在特種設備目錄內的均需按照相關法律和安全技術規范的要求進行型式試驗、定期檢驗。起重機械的檢驗檢測存在品種豐富、測試項目多等特點，且其經常安裝在戶外、工廠廠區、施工工地等區域，位置偏遠布置較分散，如何能夠更好地創新服務手段、提高技術能力、加速數據融合和信息化建設、為特檢工作提質增效成為特種設備檢驗檢測機構的研究方向[1]。

移動實驗室、戶外檢測專用車等技術不斷發展為這一研究方向提供了思路，其在食品檢測、環境監測、醫療衛生、承壓類特種設備等領域已有諸多應用案例[2-4]，尤其是2020年新冠疫情出現以來，移動核酸檢測車、車載CT等呈爆發式增長，顯示了移動檢測的優勢。移動檢測技術克服了傳統手段測試周期長、反應速度慢、機動性差等缺陷，成為現有測試技術的延伸和擴展[5]。本文提出了一種起重機械移動檢測平臺的設計方案，旨在滿足戶外工作的及時、有效開展，應對日常檢測工作、突發事件和重大活動保障等需要。

1 移動檢測平臺功能設計

移動檢測是指在移動或移動后停止狀態下，進行檢測、校準或科學實驗的活動。目前在國內移動檢測主要以檢測車的形式，并得到了快速的發展和應用，也已基本建立了有關移動實驗室的標準體系[6]。

起重機械的檢驗檢測不同于食品、衛生、醫療等類別，除了部分零部件能在實驗室內進行測試以外，大量的測試項目都在現場起重機械本體上進行。測試儀器以便攜式為主，由工作人員攜帶專用檢測工具箱到現場進行測試。受普通載具運載能力和特性的影響，能攜帶的儀器數量、大小都有限，一些精密儀器、大中型設備在長距離運輸時受到震動、碰撞的影響，精度和穩定性也難以保障。基于以上情況，檢測平臺在設計時需充分考慮起重機械品種豐富且形式多樣、測試項目種類繁多、測試方法各異等特點，以最大程度滿足現場的日常檢驗檢測需要、提高效率、擴展能力覆蓋范圍、優化作業程序為基本原則，對其組成和功能進行了整體規劃，如圖1所示，將平臺分為車載基礎和業務測試2個模塊。

圖1 起重機械移動檢測平臺模塊組成和功能示意圖

車載基礎模塊由配電系統、照明系統、環境調節系統、輔助系統4部分構成，可實現快速、安全地到達各種測試現場，提供完善的作業條件和良好的辦公環境，并為業務測試模塊提供支撐和存儲條件。

業務測試模塊由測試系統、業務系統、遠程聯檢系統3部分構成，通過測試資源合理配置、移動辦公軟件整合滿足了型式試驗、定期檢驗以及委托檢驗等的測試需求，實現了現場業務和測試全流程的一站式服務。

2 整體結構介紹

移動檢測平臺的車載基礎采用輕型客車的成熟車款進行改裝，選用自動變速器、以柴油為動力，符合國Ⅵ排放標準，整車長約5.8 m，既滿足車內多套系統承載能力需要又機動輕便，適合市內以及長途、偏遠地區行駛。車載基礎的主要技術參數為：外形尺寸（長×寬×高）5 780 mm×1 974 mm×2 590 mm，乘員數（含駕駛員）4人，接近角/離去角為22.19°/24°，最高車速145 km/h，最大功率103 kW，排氣量2.198 L。

車身內部劃分為駕乘區和工作區，2區間設置隔斷及推拉窗，駕乘區共有標準座椅3個，未進行其他改造，保證原有的駕乘體驗；工作區通過合理區間劃分，實現辦公、業務、檢測3個功能。整車內外的布置如圖2所示。

圖2 整車內外的布置示意圖

3 車載基礎模塊設計

車輛配電系統按照GB 50054—2011《低壓配電設計規范》的要求進行設計，配備外接市電、便攜式柴油發電機和UPS 3種供電方式，配電系統設計如圖3所示，可提供220 V頻率50 Hz的穩定電壓輸出。在車輛工作區辦公臺下安裝有配電箱，采用集成控制電路驅動各路電源系統的輸入、輸出、控制、切換，配電箱上的狀態指示設備能清晰顯地示各供電線路電壓、電流、頻率的狀態。工作臺桌面、側面以及隔板墻壁布置5孔電源插座，整車所有線路采用隱藏式走線，交直流、強電與弱電、電源線及各種信號線均分開布置，滿足電磁兼容要求。車輛配有接地和防雷系統，接地系統包括專用接地拖鞭、接地樁以及汽車靜電拖鞭，防雷系統采用電源防雷器，達到二級防雷標準，具有熱脫扣和指示功能。

圖3 配電系統圖

車內照明系統采用車身頂部均勻布置6盞5 W純白光LED燈具，提供了工作所用照明亮度。車輛頂部安裝有90 W聚光LED遠程射燈，可作為工作現場光照不足時的照明補充，通過車內安裝的遙控裝置或者無線遙控器實現上下、左右角度調節。

環境調節系統包括空調、換氣裝置以及環境狀態監測裝置，車內安裝市電空調，用于駐車時車內溫度調節，在無市電情況下也可采用車內配備的柴油發電機進行供電。配置的多功能通風扇，采用無刷電動機，可實現進排氣功能。車內通過溫濕度儀對工作環境進行監測，車頂部裝有氣象儀，可對工作現場的風速、風向、溫濕度、大氣壓、噪聲等參數進行監測，為工作人員提供參考。

車輛側面安裝有電動折疊式遮陽篷，可遮陽防雨并具有一定的抗風能力，為全站儀、激光跟蹤儀的戶外使用提供了舒適穩定的環境。此外車載基礎中還配備了5G路由器、檢測平板電腦、計算機、車內攝像頭、硬盤錄像機、液晶顯示屏等輔助裝置，使狀態監測數據、測試數據等實現即時傳輸與顯示，為業務、檢驗、遠程聯檢功能的實現提供了硬件基礎。

4 業務測試模塊

業務系統主要構成有業務報檢端口、繳費系統、檢驗系統、OA系統、打印掃描裝置、通訊裝置等，通過流程優化，實現業務全過程的無紙化辦公以及資料檔案的電子化存儲，在檢驗系統中由檢驗記錄可直接生成檢驗報告，通過電子簽名認證的應用，實現遠程會簽，達到最快現場檢驗完成即可當面出具報告。

測試系統主要由起重機械專用檢測設備、工具以及輔助裝置構成，能對起重機械的結構、電氣、運行狀態進行測試，也可進行應力分析、無損探傷、金屬結構成分分析等專項測試，車載空間內主要設施與儀器如表1所示。其中重要設備有基于FBG技術的金屬結構應變監測系統，該系統由信號數據分析、處理及傳感部分組成，車載計算機負責信號數據分析、處理，應變傳感器采用光纖短周期光柵并進行有效封裝，降低了應變傳感器的安裝難度，可重復使用使傳感器的壽命大大延長；車內配置了Leica激光跟蹤儀及其輔助設施，其是一種先進的、高精度的空間三坐標測量設備可對起重機械結構進行點線量測、輪廓掃描、公差分析等一站式測量，降低人為測量誤差的影響，具有更高的精度和效率，車載計算機配套安裝Metrology測量軟件，對測量結果進行接收、顯示、分析和存儲；測試系統還包括全站儀、框式水平儀、絕緣電阻測試儀等常見設備，預留的存儲空間采用了有效的減震和固定措施，可根據工作需要對隨車設備進行替換變更，具有較好的擴展性。

表1 車載空間內主要設施與儀器

遠程聯檢系統通過5G、Wi fi網絡實現跨地域測試數據傳輸、資料庫調用、高清視頻展示、專家遠程會檢等協同工作，遠程中心服務器可與檢測平臺端實現雙向視頻語音對講，對復雜檢驗檢測現場進行實時指導，通過調用車輛BDS、狀態、環境監測信息以及視頻直播或錄像可對檢驗檢測工作進行監督、抽查，規范檢驗檢測行為。協同和監督工作均由被授權的客戶端且經用戶身份鑒定后登錄，整個系統具有完善的系統日志，可統計和查詢所有用戶的操作記錄，便于相關行為的追溯。

5 設計中的注意事項

1）車體應考慮內側加裝隔熱層、車身玻璃貼附深灰色太陽膜，避免過大的傳熱系數和強烈陽光直射，保障停車狀態下車內溫度。

2）設計有折疊踏板及其固定裝置，用于較大儀器設備或零部件的裝卸，車內存放儀器的箱體與吊柜應具有減震、固定措施的，為精密儀器提供良好的存放環境。

3）車體改裝應符合國家和行業相應標準，改造后其主要性能指標應不低于原車性能指標，改裝材料應綠色環保，車輛整體密封性不能受到破壞，在改造完成后應進行淋雨測試，驗證其密封性能。

4）在各功能區布置設計時應確保軸荷分配及左右配重合理，工作人員出入順暢操作方便，設備、人員在正常工作時不應出現相互干涉交叉的影響。

5）還應配有反光背心、三角警示牌等設施，駕乘區和工作區均應在顯著位置分別布置水基滅火器、安全錘，在工具箱內放有安全帽、隔離樁、警戒線、警示牌等安全作業設施，在行駛過程中供人員乘坐的座椅均應配安全帶并符合相關標準要求。

6 預期效益

平臺設計的檢測能力可滿足全部起重機械品種法定的監督檢驗、定期檢驗要求，可覆蓋橋架類起重機械的型式試驗要求。檢測能力覆蓋率按照平臺檢測項目數做分子，產品標準中的檢驗項目作為分母進行計算可達到95%以上，且具有擴展性，極大延伸了檢測能力范圍，既能有效提高工作效率、優化業務流程、規范儀器設備管理，也可滿足個性化委托檢測需求，提供重大活動、事件的保障服務，還可肩負品牌宣傳、業務推廣、科普惠民等工作，與傳統實驗室、現場測試互為補充推動。

7 結語

該起重機械檢測平臺以成熟車型為載體，通過合理的空間設計、模塊化的結構配置，整合配電系統、照明系統、環境調節系統、輔助系統、業務系統、檢測系統、聯檢系統，能有效提高檢驗檢測效率與質量，為特種設備移動實驗室的設計提供了參考，有利于樹立智慧特檢品牌，提升檢驗檢測機構形象和綜合實力。