CN106629404B - 一种起重机械安全监控系统及架桥机主梁的挠度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种起重机械安全监控系统，包括监控主机，监控主机包括监视器，监控主机通过无线模块通信连接有远程分机一、远程分机二、远程分机三、远程分机四，远程分机一包括倾角传感器、超载限制器、风速仪以及PLC控制器，远程分机二包括电子罗盘，远程分机三包括液位计，远程分机四包括倾角传感器；监控主机通过通讯模块通信连接有云端服务器和智能移动终端，云端服务器还通过通讯模块通信连接有录像机以及摄像机。可对起重机械工作过程进行监控，能够对重要运行参数和安全状态进行记录并管理；可对生产情况密切联动及设备主体数据实时显示，提高大型起重机械本质安全性能，预防和减少起重机械重特大事故发生并有效的保障人员生命安全。

Description

一种起重机械安全监控系统及架桥机主梁的挠度测量方法

技术领域

本发明涉及特种起重设备自动化网络在线监控系统领域，具体来说，涉及一种起重机械安全监控系统及架桥机主梁的挠度测量方法。

背景技术

架桥机是一种高空机动性特种起重机械；工作环境恶劣，现场管理困难且维护保养难大。随着社会的发展，现代化设备向大型一体化、智能自动化、高速复杂化发展，工程设备的安全监控设施及安全管理工作尤为重要。根据我国推出的《超重机械安全监控管理系统》标准要求，明确指出对大型起重机械安全监控管理及提高大型起重机械安全的要求。

目前所有在用的大型起重机械安全监控系统，只是单一安装了监测系统已经不能满足现场使用要求，主要表现在：

1、仅具备本地管理功能，设备本身的状态检测只提醒现场人员；

2、仅针对设备本身状态进行监控，没有对设备的日常管理功能；

3、不能实时掌握设备状况；

4、单机产品升级换代困难。

因此，研制出一种可实现远程监控的安全监控系统，便成为业内人士亟需解决的问题。

发明内容

本发明的提出了一种起重机械安全监控系统，克服了现有产品中上述方面的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种起重机械安全监控系统，包括监控主机，所述监控主机包括监视器，所述监控主机通过无线模块通信连接有远程分机一、远程分机二、远程分机三、远程分机四，所述远程分机一包括倾角传感器、超载限制器、风速仪以及带有数据采集模块的PLC控制器，所述远程分机二包括电子罗盘，所述远程分机三包括液位计，所述远程分机四包括倾角传感器；所述监控主机通过通讯模块通信连接有云端服务器和智能移动终端，所述云端服务器还通过通讯模块通信连接有录像机以及与该录像机相连接的摄像机。

进一步地，所述PLC控制器的型号为S7-200PLC，所述PLC控制器中的数据采集模块通过PPI通讯电缆连接一无线模块。

进一步地，所述倾角传感器、超载限制器、风速仪均通过ModBus通讯总线连接一无线模块。

进一步地，所述通讯模块为3G网络模块。

进一步地，所述监控主机电连接有声光报警器。

本发明还公开了一种用于起重机械上的架桥机主梁的挠度测量方法，包括以下步骤：

S1在所述架桥机主梁的支腿位置、中间位置和后支腿位置各设置一测量管，并将三个测量管相互连通；

S2将远程分机三中的液位计安装在测量管上，使测量管与液位计相通

S3在液位计中加入液体，以使液位计正常工作。

进一步地，所述远程分机三包括液位计以及无线模块，所述远程分机三通信连接监控主机。

本发明的有益效果为：可对起重机械工作过程进行监控，能够对重要运行参数和安全状态进行记录并管理；可对生产情况密切联动及设备主体数据实时显示，提高大型起重机械本质安全性能，预防和减少起重机械重特大事故发生并有效的保障人员生命安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所述的起重机械安全监控系统的工作原理示意图；

图2是根据图1所示的远程分机一的电路图；

图3是根据图1所示的起远程分机二的电路图；

图4是根据图1所示的远程分机三的电路图；

图5是根据图1所示的远程分机四的电路图；

图6是根据图1所示的监控主机的电路图。

图中：

1、监控主机；2、摄像机；3、无线模块；4、远程分机一；5、远程分机二；6、远程分机三；7、远程分机四；8、云端服务器；9、智能移动终端；10、录像机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-6所示，根据本发明实施例所述的一种起重机械安全监控系统，包括监控主机1，所述监控主机1包括监视器，所述监控主机1通过无线模块3通信连接有远程分机一4、远程分机二5、远程分机三6、远程分机四7，所述远程分机一4包括倾角传感器、超载限制器、风速仪以及带有数据采集模块的PLC控制器，所述远程分机二5包括电子罗盘，所述远程分机三6包括液位计，所述远程分机四7包括倾角传感器；所述监控主机1通过通讯模块通信连接有云端服务器8和智能移动终端9，所述云端服务器还通过通讯模块通信连接有录像机以及与该录像机10相连接的摄像机2。

在本发明的一个具体实施例中，所述PLC控制器的型号为S7-200PLC，所述PLC控制器中的数据采集模块通过PPI通讯电缆连接一无线模块3。

在本发明的一个具体实施例中，所述倾角传感器、超载限制器、风速仪均通过ModBus通讯总线连接一无线模块3。

在本发明的一个具体实施例中，所述通讯模块为3G网络模块。

在本发明的一个具体实施例中，所述监控主机1电连接有声光报警器。

本发明还公开了一种用于起重机械上的架桥机主梁的挠度测量方法，包括以下步骤：S1在所述架桥机主梁的支腿位置、中间位置和后支腿位置各设置一测量管，并将三个测量管相互连通；

S2将远程分机三6中的液位计安装在测量管上，使测量管与液位计相通

S3在液位计中加入液体，以使液位计正常工作。

在本发明的一个具体实施例中，所述远程分机三6包括液位计以及无线模块3，所述远程分机三6通信连接监控主机1。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

工作现场通过S7-200PLC采集天车数据和控制天车启动，并将所有数据传送到远程分机一4，同时安装倾角传感器，超载限制器，风速仪将主梁纵横向水平度数据、载重量、风速数据传送到远程分机一4，通过安装电子罗盘采集吊具旋转角度数据，将吊具旋转角度数据和油缸操作数据传送到远程分机二5，通过安装液位计将测得的挠度数据传送到远程分机三6，通过安装倾角传感器将前支腿垂直度数据传送到远程分机四7，远程分机一4、远程分机二5和远程分机三6中的数据通过无线模块3传送到监控主机，监控主机通过3G网络模块传送到云端服务器或在数据异常时，监控主机显示异常信息、控制声光报警器声光报警的同时将报警信息通过3G网络模块发送给用户的智能移动终端9(如手机)。工作现场设置有录像机10以及摄像机2，录像机10将图像录制下来并通过3G网络模块上传至云端服务器，最后，用户可通过访问云端服务器将工作现场视频内容及监控主机的监控数据调取出来。

监控主机与远程分机各监控单元相对独立，当各远程分机监控单元或监控主机部分出现故障，需要检修时，可以不影响其它部分正常运行。

本系统升级扩展能力强，系统可以支持与多种远程分机通信，如三菱、MODICON、AB、LG、台达、西门子、欧姆龙等。配置互联网通信，则可以实现与和远程高层管理网络相连接，实现远程架桥机自动化实时现场监控功能。

本系统采用就地触摸屏+远程监控主机+WEB访问等多种人机交互方式，确保系统更加可靠运行，即使出现网络异常，也能保证现场用户能够监控设备。

本系统监控管理功能完善，监控主机通过连接声光报警器、打印机、触摸屏、3G网络模块等装置，可提供各种实时及历史的数据、图形、报表等记录、声光报警、短信报警、打印和相关的数据查询处理方式。特别是其强大的事件操作及报警记录功能，为准确分析系统事故提供了可靠保证。

本系统主要是针对单台起重设备的起重量、起重力矩、起升高度、位移距离、安全装置、风速等参数进行采集，并将数据输送至监控主机，进行分析处理、最后进行运行状况的显示、数据存取和查询等。一旦设备运行中临近设备本身设计参数，系统将对设备本身限制运行，除了本地声光预警外并对权限人员进行短信报警指示，报警历史记录存储在系统后台。系统安装的起重量限制器动作误差小于等于3％，综合显示误差小于等于5％。由于现场环境恶劣，所有通讯用电缆均采用屏蔽双绞线。所用到的传感器都能达到防水、防尘等级。

通过对设备的监视、控制、管理等手段，实现安全操作、临界危险报警、现场实时显示和数据记录保存等功能，并运用音视频技术实时显示实现工作状态记录、事故回放的功效。

视频监控功能：通过安装无线联网设备，实现本地视频系统进行联网访问及上传功能。

起重天车监控功能：根据原起重天车运行工况，编写相应的数据上传程序，达到PLC控制器在控制卷扬机起升下降，天车走行等操作时实时上传状态信号，用户随时可了解到天车的运行状态及报警。

吊具监控功能：通过安装无线模块3和电子罗盘等传感器，将回转、伸缩缸及角位移等相关信号采集并上传至远程分机二5。

起重量限制器、风速监测功能：通过ModBus通讯方式，将原超载限制器和风速信号上传到远程分机一4。

架桥机挠度测量功能：综合考虑工作现场实际情况，架桥机经常需要顶升、纵移等不稳定的工况，采用连通管方法测量主梁挠度，通过在主梁前支腿位置、主梁中间位置、主梁后支腿位置进行布置测量点，检测每个连通管液位高度，得出挠度值并上传到远程分机三6。

前支腿垂直度测量功能：在前后支腿上安装角度传感器，通过测量得到的绝对倾角值，间接测出前后支腿的垂直度并上传到远程分机四7。

远程分机，通过PPI通讯采集S7-200PLC监控信息，ModBus通讯采集重量及风速信号、挠度值、应力值、倾斜角度等。将所有远程分机采集到的数据汇总到监控主机，再通过联通3G信号将汇总数据传输到互联网。系统内可根据用户生产管理需求，设计多级授权操作管理模式，系统管理人员和设备操作人员。

实行三级安全分级管理，根据架桥机施工流程及安全风险特点分析，对架桥机安全监控实行三级管控，分别为:

1)一级安全监控，架桥机吊梁施工监控及架桥机自身过孔监控。根据近年来的同类型及相似结构架桥机的安全事故报告分析，大型架桥机的事故主要发生在满(超)载吊重和架桥机自身过孔走行中的一些违规操作或架桥机本身的重要机械部件、控制元件等的失效；自然因素(风、雨、雷、电、洪水、地震)等原因引起的重要安全后果很少见有报道。一级安全监控在本系统为最高级别，主要列举了风速、载重量及主梁挠度、应力、水平度和前支腿倾角计6项可能引起架桥机严重安全事故的监控数据，根据架桥机大桥局设计分公司编号：“桥设2014013”HZP1600型架桥机结构复核报告设定了上限报警参数。

2)二级安全监控，二级安全监控主要列举了架桥机起重天车及吊具在每片梁起吊施工过程中各元部件的实时工况及参数，并根据安全施工流程要求，通过程序设定限定了可能产生安全后果的现场人员操作指令，同时对失效元部件或参数性能不符合安全要求的情况进行报警信息的处理。4.3.3三级安全监控。

3)三级安全监控主要为列举可能引起设备运行故障的的监控参数，如限位，系统通信等故障情况，此类报警情况应用时进行处理，并做维修保养的记录，以做为设备性能参数评定的依据。

报警分类及处理措施表：

远程监控及短信预警，远程用户可通过组态软件+WEB访问+手机短信等多种方式了解现场架桥机运行实况，系统组态软件通过以太网通讯将远程通讯模块汇集的信息采集到工控机上，包括报警记录和操作记录。对重要信息进行报警、存储、备份。记录报警和操作的时间(年月日时分秒)，并且可按不同条件查询历史记录，可对架桥机的运行速度、位移进行曲线描述，用户可调出历史曲线，了解架桥机的运行轨迹。还可以根据用户需要可播放现场视频监控画面。

监控主机采集数据与设定预值对比后，可将重大报警信息及时通过短信发送到相关人员手机上，提醒用户当前架桥机的安全状态。

综上所述，借助本新型实用的上述技术方案，可对起重机械工作过程进行监控，能够对重要运行参数和安全状态进行记录并管理；可对生产情况密切联动及设备主体数据实时显示，提高大型起重机械本质安全性能，预防和减少起重机械重特大事故发生并有效的保障人员生命安全。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种起重机械安全监控系统，包括监控主机（1），所述监控主机（1）包括监视器，其特征在于，所述监控主机（1）通过无线模块（3）通信连接有远程分机一（4）、远程分机二（5）、远程分机三（6）、远程分机四（7），所述远程分机一（4）包括倾角传感器、超载限制器、风速仪以及带有数据采集模块的PLC控制器，所述远程分机二（5）包括电子罗盘，所述远程分机三（6）包括液位计，所述远程分机四（7）包括倾角传感器；所述监控主机（1）通过通讯模块通信连接有云端服务器（8）和智能移动终端（9），所述云端服务器还通过通讯模块通信连接有录像机（10）以及与该录像机相连接的摄像机（2），所述系统实行三级安全分级管理，根据起重机械施工流程及安全风险特点分析，对起重机械安全监控实行三级管控，分别为：一级安全监控，起重机械吊梁施工监控及起重机械自身过孔监控，包括风速、载重量及主梁挠度、应力、水平度和前支腿倾角传感器6项引起起重机械严重安全事故的监控数据；二级安全监控，二级安全监控为起重机械及吊具在每片梁起吊施工过程中各元部件的实时工况及参数，并根据安全施工流程要求，通过程序设定限定了可能产生安全后果的现场人员操作指令，同时对失效元部件或参数性能不符合安全要求的情况进行报警信息的处理；三级安全监控，三级安全监控主要为引起起重机械运行故障的的监控参数，此类报警情况应用时进行处理，并做维修保养的记录，以做为起重机械性能参数评定的依据。

2.根据权利要求1所述的一种起重机械安全监控系统，其特征在于，所述PLC控制器的型号为S7-200PLC，所述PLC控制器中的数据采集模块通过PPI通讯电缆连接一无线模块（3）。

3.根据权利要求2所述的一种起重机械安全监控系统，其特征在于，所述倾角传感器、超载限制器、风速仪均通过ModBus通讯总线连接一无线模块（3）。

4.根据权利要求3所述的一种起重机械安全监控系统，其特征在于，所述通讯模块为3G网络模块。

5.根据权利要求3所述的一种起重机械安全监控系统，其特征在于，所述监控主机（1）电连接有声光报警器。