CN102515028A

CN102515028A - 基于物联网的起重机安全作业监控系统及其监控方法

Info

Publication number: CN102515028A
Application number: CN2011104061890A
Authority: CN
Inventors: 丁树庆; 王会方; 任诗波; 冯月贵; 张军; 梁秉; 庆光薇; 周子龙
Original assignee: NANJING SPECIAL EQUIPMENT VESSEL SUPERVISORY INSTITUTE
Current assignee: NANJING SPECIAL EQUIPMENT VESSEL SUPERVISORY INSTITUTE
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2012-06-27

Abstract

基于物联网的起重机安全作业监控系统及其监控方法，监控系统包括至少一个起重机作业识别终端，以及起重机作业管理系统，起重机作业识别终端由射频识别卡、射频读卡器、工业级PC、无线发射模块、行车开关控制装置组成，射频识别卡预先写入作业人员信息的卡片，射频读卡器读取射频视频卡内的作业人员信息发送至工业级PC，工业级PC控制行车开关控制装置控制起重机的启停，工业级PC通过无线发射模块将作业人员信息及作业记录信息发送给起重机作业管理系统，起重机作业管理系统由无线接收模块和服务器组成，无线接收模块接收无线发射模块传送的信息并传送给服务器，服务器用于查询即时的作业信息及人员信息，完成对起重机作业的监控。

Description

基于物联网的起重机安全作业监控系统及其监控方法

技术领域

本发明属于物联网技术领域，涉及起重机的作业监控，为一种基于物联网的起重机安全作业监控系统及其监控方法。

背景技术

随着技术的进步和经济的发展，起重机在冶金、机械、运输、电力、建筑、采矿、化工、造船、港口等行业应用越来越广泛，起重机械违章操作和违规使用是事故主要原因，目前较多的企业对起重机安全作业监控不到位，违章操作、违章超载等现象普遍存在，虽然有较多的对起重机本身运行状态的监控，但对造成起重机最大的事故原因——违章作业的这一关键因素，以及起重机作业人员的身份识别及作业记录监控却很少，另一方面是现有的监控方式大多是单台起重机的监控，没有形成起重机安全作业监管的网络，难以解决起重机使用单位面临的监控范围大，综合管理困难的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对目前起重机安全作业管理的疏忽，结合物联网技术，提供一种起重机安全作业监控管理系统，避免起重机的违章作业。

本发明的技术方案为：基于物联网的起重机安全作业监控系统，包括至少一个起重机作业识别终端，以及起重机作业管理系统，起重机作业识别终端由射频识别卡、射频读卡器、工业级PC、行车开关控制装置和无线发射模块组成，其中射频识别卡预先写入作业人员信息，射频读卡器识别射频识别卡内的作业人员信息，并发送给工业级PC，工业级PC发送作业信息至行车开关控制装置，行车开关控制装置与起重机的行车开关串联，控制起重机启停，同时工业级PC连接无线发射模块，将作业人员信息及记录的作业信息发送给起重机作业管理系统，起重机作业管理系统由无线接收模块和服务器组成，无线接收模块接收无线发射模块传送的作业人员信息及作业信息并传送给服务器，服务器用于查询即时的作业信息及作业人员信息，完成起重机作业的监控工作。

上述基于物联网的起重机安全作业监控系统的监控方法，工业级PC根据接收到的作业人员信息进行身份识别，作业人员信息包括作业人员编号、作业人员姓名和作业人员权限，当作业人员信息及权限与现场作业的起重机操作相匹配时，工业级PC发出作业信息至行车开关控制装置，开启起重机电源，起重机启动；当作业人员信息及权限与现场作业的起重机操作不匹配时，工业级PC控制行车开关控制装置始终关闭起重机电源，起重机维持停止状态；每个起重机对应一个起重机作业识别终端，各起重机作业识别终端通过无线发射模块与起重机作业管理系统通讯连接，起重机作业管理系统的无线接收模块分时查询不同起重机作业识别终端的无线发射模块发送的数据并进行接收，起重机作业管理系统做为后台监控所有起重机的作业情况。

本发明针对现有技术中的以下方面做出了显著进步：

1、起重机作业现场环境干扰大。

起重机作业现场比较复杂，从大型的钢铁联合企业到现代化港口、建筑工地、铁路枢纽都有起重机在作业，起重机的作业环境较为恶劣，系统受环境干扰较大，较多的是粉尘和钢铁屏蔽的影响。

针对这些问题，本发明系统在设计中，射频识别卡采用聚氯乙稀材料所做的外壳进行封装，这样射频识别卡的高频损耗小、机械强度高、抗腐蚀性能好、防水性、密封性较好。同时本设计中选用FR4印制板作为制作射频天线的基板，板厚0.4mm，天线偶极子的图形是用传统的腐蚀方法做出，并且芯片和天线可方便的焊接。这种方法生产工艺简单，可靠性和一致性好，成本较低。

2、多台起重机集中控制及监管困难。

一般生产车间或作业现场存在多台起重机，对多台起重机实施集中监管是比较困难，多台射频读卡器的信息需要由一台服务器来统一管理。

系统设计中，对每台起重机械按照起重机的设备档案号进行编号，根据编号对每台起重机的识别卡进行了唯一性区分。系统在工作的过程中，服务器通过轮询法对多台起重机进行管理，服务器每隔3s中向管理的起重机进行呼叫，满足呼叫条件的起重机射频读卡器的无线发射模块响应，发送读卡信息，不满足呼叫条件的起重机的射频读卡器的无线发射模块则不响应。

考虑到无线发射模块的功率性能，服务器可以对2000m内的起重机实施监管，考虑无线模块的响应时间(<10ms)，服务器可以满足对范围内300台起重机的统一管理，实际上作业现场的起重机数量远低于该数目，满足了多台起重机监管的功能。

服务器将所有设备的基本信息和历次使用、检验信息全部记录，设备使用单位以及各级监管和检验人员可以随时随地根据不同的需要对设备情况进行查询。

3、起重机的作业人员资质管理困难，违规作业现象较多，事故隐患严重。

起重机作业事故很大部分是因为违章作业引起，很多没有起重机作业人员资质的人员操作起重机，由于这些人没有经过系统的操作和安全培训，很容易造成事故，事故的隐患非常严重。建立起重机事故监控和预警系统，减少和清除各种不安全因素，将隐患消除在萌芽状态，是减少起重机事故以及事故造成的损失的有效手段之一。系统将先进的物联网技术应用到特种设备的管理中，减少和解决企业的安全隐患，做到防患于未然。

首先，起重机管理人员已经习惯的灰色地带经过数据整理将全部透明；其次，对不具备资质的操作人员将被曝光；最后，所有的起重机使用过程数据将通过数据分析得到再现，从而使相关人员习惯于被监督的工作状态；而以前是相反的，即几乎所有的相关人员的工作内容包括司机、拆装工、指挥人员（信号工）的维护、使用、拆装工作是不被监督的。

如果RFID物联网起重机监控和监管部门的作业人员资格管理系统联网，通过RFID电子标签的应用，做到对操作人身份的电子识别，很好的解决技术监督局部门操作人员持证上岗的管理困扰。同时由于该系统准确真实地记录了其运行情况，为监督部门提供了加大管理力度、严格执法的依据。进而督促操作和指挥人员提高安全意识减少或杜绝安全事故隐患。另外其及时报警功能也能及时提醒操作人员预防突发的安全隐患。

本发明与现有技术相比，具有的有益的效果是：

1、实现了起重机作业人员的身份识别和起重机作业的人机互认。将作业人员信息写入射频识别卡内，作业人员信息包括作业人员编号、作业人员姓名、作业人员权限等，通过RFID技术，读取射频识别卡的内容，根据射频识别卡的内容信息，看是否符合操作权限，决定是否响应起重机的作业任务和动作。

2、本发明采用物联网技术，实现了起重机安全作业监管的网络化。通过射频识别技术实现了每台起重机的作业监控，同时通过无线网络将作业信息发送终端服务器上，通过时间片轮转实现多台起重机的网络化监管。

附图说明

图1为本发明的系统架构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施实例进一步的说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图1所示，本发明包括至少一个起重机作业识别终端，以及起重机作业管理系统；其中起重机作业识别终端由射频识别卡1、射频读卡器2、工业级PC3、行车开关控制装置4、无线发射模块5组成。射频识别卡1预先写入作业人员信息，包括作业人员编号、作业人员姓名、作业人员权限等信息，射频读卡器2通过RFID技术来识别射频识别卡1内的作业人员信息，射频识别卡1包括各种频段的识别卡，以超高频915MHz为主，射频读卡器2通过RS232、RS485、USB、CAN等多种通讯方式将读取的射频识别卡1内的作业人员信息发送给工业级PC3，在工业级PC3中完成身份识别，通过行车开关控制装置4控制起重机启动或停止。行车开关控制装置4包括继电器及电平变换电路组成，该装置与常规的行车开关串联，控制起重机的启停，当工业级PC 3确认作业人员的信息及权限与现场作业的起重机操作相匹配时，工业级PC 3发出作业信息至行车开关控制装置4，操作人员可以开启起重机电源进行作业，当信息不匹配时，工业级PC 3控制行车开关控制装置4始终关闭起重机电源，起重机维持停止状态，作业人员无法开启起重机电源，因此无法完成起重机的操作，这样就避免了没有权限的人员随意开启起重机，最大程度上避免了违章作业的发生。同时无线发射模块将操作起重机的作业人员信息及作业记录信息发送给起重机作业管理系统，一个起重机作业识别终端对应一台起重机，一套起重机作业管理系统可以管控多台起重机。

射频识别卡1采用聚氯乙稀材料所做的外壳进行封装，选用FR4印制板作为制作射频天线的基板，板厚0.4mm，天线偶极子的图形用传统的腐蚀方法做出，并且芯片和天线可方便的焊接。

起重机作业管理系统由无线接收模块6和服务器7组成，无线接收模块分时查询不同起重机作业识别终端的无线发射模块发送的数据并接受，同时接收无线发射模块传送的作业人员信息及作业记录信息并传送给服务器，服务器可以查询即时的作业信息及人员信息，完成起重机作业的监控工作。

本发明的设计杜绝了无证上岗的问题，避免了违章作业的发生，系统结构简单，功能精炼，性能可靠，极具实用及推广价值。

Claims

1.基于物联网的起重机安全作业监控系统，其特征是包括至少一个起重机作业识别终端，以及起重机作业管理系统，起重机作业识别终端由射频识别卡（1）、射频读卡器（2）、工业级PC（3）、行车开关控制装置（4）和无线发射模块（5）组成，其中射频识别卡（1）预先写入作业人员信息，射频读卡器（2）识别射频识别卡（1）内的作业人员信息，并发送给工业级PC（3），工业级PC（3）发送作业信息至行车开关控制装置（4），行车开关控制装置（4）与起重机的行车开关串联，控制起重机启停，同时工业级PC（3）连接无线发射模块（5），将作业人员信息及记录的作业信息发送给起重机作业管理系统，起重机作业管理系统由无线接收模块（6）和服务器（7）组成，无线接收模块（6）接收无线发射模块（5）传送的作业人员信息及作业信息并传送给服务器（7），服务器（7）用于查询即时的作业信息及作业人员信息，完成起重机作业的监控工作。

2. 权利要求1所述的基于物联网的起重机安全作业监控系统的监控方法，其特征是工业级PC（3）根据接收到的作业人员信息进行身份识别，作业人员信息包括作业人员编号、作业人员姓名和作业人员权限，当作业人员信息及权限与现场作业的起重机操作相匹配时，工业级PC（3）发出作业信息至行车开关控制装置（4），开启起重机电源，起重机启动；当作业人员信息及权限与现场作业的起重机操作不匹配时，工业级PC（3）控制行车开关控制装置（4）始终关闭起重机电源，起重机维持停止状态；每个起重机对应一个起重机作业识别终端，各起重机作业识别终端通过无线发射模块与起重机作业管理系统通讯连接，起重机作业管理系统的无线接收模块（6）分时查询不同起重机作业识别终端的无线发射模块（5）发送的数据并进行接收，起重机作业管理系统做为后台监控所有起重机的作业情况。