CN205367508U - 基于4g网络的起重机安全监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于4G网络的起重机安全监控系统，包括多个起重机现场监控记录装置、多个4G通信模块和一个监控中心；多个起重机现场监控记录装置安装在起重机内，实时监控记录起重机的工作状态，每个起重机现场监控记录装置包括主控制器，以及均与该主控制器连接的视频采集模块、数据采集模块、输出控制电路、信息显示单元和存储硬盘；每个4G通信模块与一个起重机现场监控记录装置对应设置，且与输出控制电路连接；监控中心的通信系统与多个4G通信模块通过4G网络连接。本实用新型利用4G网络进行数据传输提高了监控视频信号的传输速度，保证了状态数据信息传输的稳定性，可以对多台起重机状态进行全面的实时在线远程监控。

Description

基于4G网络的起重机安全监控系统

技术领域

本实用新型涉及起重机安全监控管理技术领域，特指一种基于4G网络的起重机安全监控系统。

背景技术

起重机械作为现代工业生产的重要设备在社会生产中运用十分广泛。但是起重机在起吊和运移重物时存在的危险因素很多,事故发生率较大。国家近年出台的GB/T28264-2012《起重机械安全管理系统》国家规范中要求大、中型起重机械使用安全监控管理系统。国内很多厂家研制的起重机安全监控系统只针对起重机的金属结构、工作机构和电气系统进行了信息数据采集和显示。这种在起重机械内安装安全监控主机的方式只能满足单台起重机的安全监控，而在对大规模起重机群的缺乏有效的监管措施。

目前主要存在的问题有：(1)起重机安全监控主机的功能集成性不高，目前行业采用的起重机安全监控方式为数据信息采集管理或者传统视频监控方式。信息数据采集管理的方式虽然准确地检测和诊断了起重机安全状态信息，但直观性不强；而仅采用传统视频监控方式则缺乏对起重机安全状况的直观分析。分别配置视频监控装置和起重机安全监控主机则成本高而且设备冗余；(2)起重机数据信息和视频数据的传输效果差，由于起重机工作环境特殊,缺乏可利用的网络资源且移动范围大,导致传统视频监控系统的组网布线方式成本过高，而传统3G无线传输方式又无法满足视频传输的高带宽需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于4G网络的起重机安全监控系统，包括多个起重机现场监控记录装置、多个4G通信模块和一个监控中心；

多个起重机现场监控记录装置安装在起重机内，实时监控记录起重机的工作状态，每个起重机现场监控记录装置包括主控制器，以及均与该主控制器连接的视频采集模块、数据采集模块、输出控制电路、信息显示单元和存储硬盘；该主控制器为嵌入式单板机；

每个4G通信模块与一个起重机现场监控记录装置对应设置，且与输出控制电路连接；

监控中心包括操作平台、通信系统、中央服务器和数据库交换中心，其中通信系统与多个4G通信模块通过4G网络连接。

本实用新型所述的基于4G网络的起重机安全监控系统中，所述数据采集模块包括传感器组以及信号调理电路，所述信号调理电路串联在传感器组和嵌入式单板机之间，传感器组采集的信号经信号调理电路调理后，再通过RS485接口传输至主控制器的嵌入式单板机中处理。

本实用新型所述的基于4G网络的起重机安全监控系统中，所述传感器组包括风速传感器、力矩限制器、回转角度传感器、光电编码器以及荷载传感器。

本实用新型所述的基于4G网络的起重机安全监控系统中，所述输出控制电路包括输出继电器、起升控制回路、力矩控制回路、幅度控制回路、回转控制回路和整机控制回路。

本实用新型所述的基于4G网络的起重机安全监控系统中，所述视频采集模块包括多个摄像头，该多个摄像头安装在起重机吊点、回转区域、司机室和电缆卷筒上，通过BNC接口与嵌入式单板机连接。

本实用新型所述的基于4G网络的起重机安全监控系统中，存储硬盘通过USB接口与嵌入式单板机连接；信息显示单元采用PCI-E接口与嵌入式单板机连接；输出控制电路通过CAN总线方式与主控制器连接；数据采集模块采集起重机安全状态数据并通过RS485接口向主控制电路传输状态数据。

本实用新型所述的基于4G网络的起重机安全监控系统中，所述4G通信模块为ME3760V2网卡。

本实用新型所述的基于4G网络的起重机安全监控系统中，所述信息显示单元包括触摸屏，通过触摸方式切换起重机状态数据信息显示和视频监控区域的实时显示。

本实用新型所述的基于4G网络的起重机安全监控系统中，所述信号调理电路串联在传感器组和嵌入式单板机之间，传感器组采集的信号经信号调理电路调理后再通过RS485接口传输至嵌入式单板机中。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型集成了数据采集和视频采集功能，通过触摸人机界面进行人机交互，降低了操作难度，提高作业效率；采用4G传输方式扩展了起重机监控中心的管理范围,提高监控视频传输质量和速度，满足当前视频监控的分辨率要求，实现集中监控数量大、分布广、监控点移动、工作环境恶劣的起重机群；且利用4G网络进行数据传输提高了监控视频信号的传输速度，保证了状态数据信息传输的稳定性，且可以对多台起重机状态进行全面的实时在线远程监控。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一种基于4G网络的起重机安全监控系统的结构框图；

图2是本实用新型数据采集模块的结构框图；

图3是本实用新型监控中心结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例基于4G网络的起重机安全监控系统包括多个起重机现场监控记录装置、多个4G通信模块和一个监控中心，本实用新型利用4G网络进行数据传输提高了监控视频信号的传输速度，保证了状态数据信息传输的稳定性，可以通过监控中心对多台起重机状态进行全面的实时在线远程监控。

起重机现场监控记录装置安装在起重机内，可实现监控视频采集、起重机安全状态数据采集，数据处理显示的三大功能。

如图1所示，每个起重机现场监控记录装置均包括主控制器，以及均与该主控制器连接的视频采集模块、数据采集模块、输出控制电路、信息显示单元和存储硬盘；其中主控制器可采用嵌入式单板机，如飞思卡尔的i.MX6系列处理器。

每个4G通信模块与一个起重机现场监控记录装置对应设置，且与输出控制电路连接；

监控中心包括操作平台、通信系统、中央服务器和数据库交换中心，其中通信系统与多个4G通信模块通过4G网络连接。

所述视频采集模块包括多个摄像头，该多个摄像头安装在起重机吊点、回转区域、司机室和电缆卷筒上。摄像头通过BNC接口与嵌入式单板机连接。

存储硬盘使用USB方式连接到嵌入式单板机；信息显示单元使用PCI-E接口与嵌入式单板机连接；输出控制电路通过CAN总线方式与主控制器连接；起重机安全状态数据采集通过RS485接口向主控制器传输状态数据。起重机现场监控记录装置采用的操作系统为Linux系统，可通过对系统的裁剪移植得到所需的u-boot、内核和根文件系统。在裁剪内核时，需要添加对摄像头的驱动支持以及4G通信模块的驱动和通信协议支持。起重机现场监控记录装置各外围电路模块具体实施方式如下：

(1)视频采集模块对视频的采集可通过Linux内核提供的V4L2编程实现视频图像的采集，采集的视频图像经压缩编码后，得到了采集视频图像的H.264格式的视频流，在触摸人机界面上进行显示，并本地存储在存储硬盘中；

(2)数据采集模块将传感器组采集的起重机各种设备的运行参数通过信号调理后传给主控制器处理；

(3)信息显示单元包括触摸屏，人机界面的设计包括登录界面、起重机现场状态数据监视主界面、历史数据表和视频监控画面。起重机现场状态数据监视主界面能够实时显示出信号采集模块采集到的各种运行参数，并通过图形化的形式动态表示起重机当前运行状态；预警通过特殊颜色字体提示操作人员注意起重机的维护，故障时会通过声光报警的方式警告操作人员停止危险操作，等待排除故障；历史数据表根据存储至存储硬盘中的运行参数绘制状态数据表；视频监控画面则通过触摸方式切换不同安装位置摄像头拍摄的监控实时画面；

(4)输出控制电路包括输出继电器、起升控制回路、力矩控制回路、幅度控制回路、回转控制回路和整机控制回路，用以限制起重机在安全范围内运行。

本实用新型实施例中，4G通信模块可选用中兴通信的一款ME3760V2网卡，该卡为4G无线数据卡,采用USB接口。在Linux系统中的USB驱动中添加数据卡相关的USB串口驱动模块，最后通过软件实现数据卡在Linux系统上的网卡拨号功能。传输方式采用的是专门应用在流媒体传输的实时传输协议，此协议用来传输视频数据，提供了实时的、一对多的数据传输服务。配合使用RTP控制协议RTCP保证了数据的传输质量。网络协议选用UDP协议，相比于TCP/IP协议传递效率高，确保数据信号传输实时性。

如图2所示，本实用新型实施例的数据采集模块包括传感器组以及信号调理电路，信号调理电路串联在传感器组和嵌入式单板机之间，传感器组采集的信号经信号调理电路调理后，再通过RS485接口传输至主控制器的嵌入式单板机中处理。

传感器组包括风速传感器、力矩限制器、回转角度传感器、光电编码器以及荷载传感器。上述传感器主要功能有：(1)风速传感器通过电磁脉冲检测工作状态下的风速；(2)力矩限制器通过对重量和距离的检测判断力矩是否超限；(3)回转角度传感器通过非接触式光电码盘计数方式检测吊臂工作的旋转角度，以限制吊臂在安全范围内工作；(4)光电编码器用于其中高度检测和变幅检测，便于限制起升装置和控制吊具在有效区域内运行；(5)荷载传感器用于检测吊物重量，防止额载和超载情况的发生。

信号调理电路的功能是将传感器组输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离的措施转换成主控制器能够接受的逻辑信号。

如图3所示，本实用新型实施例的监控中心连接4G通信模块实现在无线远程条件下的起重机安全数据信息交互。监控中心包括操作平台、通信系统、中央服务器和数据库交换中心，其中通信系统与多个4G通信模块通过4G网络连接。监控中心接收的数据信息存储至数据交换中心进行数据处理、数据管理、数据分析；操作平台实现根据需求分析所设计的具体功能，包括信息显示、信息查询、状态评估、异常处理等服务；中央服务器对多台所有的起重机安全数据信息进行维护和管理。

综上，本实用新型基于4G网络的起重机安全监控系统集成了数据采集和视频采集功能，通过触摸人机界面进行人机交互，降低操作难度，提高作业效率；采用4G传输方式扩展了起重机监控中心的管理范围,提高监控视频传输质量和速度，满足当前视频监控的分辨率要求，实现集中监控数量大、分布广、监控点移动、工作环境恶劣的起重机群；此外，本实用新型还可融合监测和管理于一身，有效地实现了多传感器多起重机的实时状态监控功能。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于4G网络的起重机安全监控系统，其特征在于：包括多个起重机现场监控记录装置、多个4G通信模块和一个监控中心；

多个起重机现场监控记录装置安装在起重机内，实时监控记录起重机的工作状态，每个起重机现场监控记录装置包括主控制器，以及均与该主控制器连接的视频采集模块、数据采集模块、输出控制电路、信息显示单元和存储硬盘；该主控制器为嵌入式单板机；

每个4G通信模块与一个起重机现场监控记录装置对应设置，且与输出控制电路连接；

监控中心包括操作平台、通信系统、中央服务器和数据库交换中心，其中通信系统与多个4G通信模块通过4G网络连接。

2.根据权利要求1所述的基于4G网络的起重机安全监控系统，其特征在于：所述数据采集模块包括传感器组以及信号调理电路，所述信号调理电路串联在传感器组和嵌入式单板机之间，传感器组采集的信号经信号调理电路调理后，再通过RS485接口传输至主控制器的嵌入式单板机中处理。

3.根据权利要求2所述的基于4G网络的起重机安全监控系统，其特征在于：所述传感器组包括安装在吊臂顶端的风速传感器、安装在起重机顶的金属结构上的力矩限制器、安装在回转台转轴上的回转角度传感器、安装在滚筒驱动电机上的光电编码器以及安装在定滑轮轴下的荷载传感器。

4.根据权利要求1所述的基于4G网络的起重机安全监控系统，其特征在于：所述输出控制电路包括输出继电器、起升控制回路、力矩控制回路、幅度控制回路、回转控制回路和整机控制回路。

5.根据权利要求1所述的基于4G网络的起重机安全监控系统，其特征在于：所述视频采集模块包括多个摄像头，该多个摄像头安装在起重机吊点、回转区域、司机室和电缆卷筒上，通过BNC接口与嵌入式单板机连接。

6.根据权利要求1所述的基于4G网络的起重机安全监控系统，其特征在于：存储硬盘通过USB接口与嵌入式单板机连接；信息显示单元采用PCI-E接口与嵌入式单板机连接；输出控制电路通过CAN总线方式与主控制器连接；数据采集模块采集起重机安全状态数据并通过RS485接口向主控制电路传输状态数据。

7.根据权利要求1所述的基于4G网络的起重机安全监控系统，其特征在于：所述4G通信模块为ME3760V2网卡。

8.根据权利要求1所述的基于4G网络的起重机安全监控系统，其特征在于：所述信息显示单元包括触摸屏，通过触摸方式切换起重机状态数据信息显示和视频监控区域的实时显示。

9.根据权利要求2所述的基于4G网络的起重机安全监控系统，其特征在于：所述信号调理电路串联在传感器组和嵌入式单板机之间，传感器组采集的信号经信号调理电路调理后再通过RS485接口传输至嵌入式单板机中。