CN206842887U - 门式起重机安全监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种门式起重机安全监控系统，在门式起重机的电气室中配置门式起重机安全监控主机，每台门式起重机配置信号采集单元，每个所述信号采集单元包括：FPGA芯片、时钟管理器、晶振、多路起重机状态采集器、模数转换器、隔离电路、通信芯片以及供电电路。具有以下优点：(1)能够全面对起重机状态进行监控，具有起重机运行参数监控全面的问题，从而保证门式起重机的安全运行。(2)信号采集单元中，多路起重机状态采集器的采样时钟来自于同一时钟源，保证了采样时钟的同频同源，保证多通道采样的同步时间，实现了精确对门式起重机实时运行状态的监控。

Description

门式起重机安全监控系统

技术领域

本实用新型属于起重机安全监控技术领域，具体涉及一种门式起重机安全监控系统。

背景技术

门式起重机是桥式起重机的一种变形，又叫龙门吊，主要用于室外的货场、料场货、散货的装卸作业。门式起重机的金属结构类似门形框架，承载主梁下安装两条支脚，可以直接在地面的轨道上行走，主梁两端可以具有外伸悬臂梁。门式起重机具有场地利用率高、作业范围大、适应面广、通用性强等特点，在港口货场得到广泛使用。

为降低门式起重机发生事故的概率，需要监控门式起重机的运行状态，但是，现有门式起重机在检测监测方面存在诸多问题，例如，监测技术手段多为目测、感观判断、停机测量、磁粉探伤等，检验人员工作量巨大，但检测效率十分低下，对于起重机械的关键位置的检测往往带有危险性。虽然现有技术出现部分起重机监控系统，但具有起重机运行参数监控不全面的问题，难以保证门式起重机的安全运行。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种门式起重机安全监控系统，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种门式起重机安全监控系统，在门式起重机的电气室中配置门式起重机安全监控主机，每台门式起重机配置信号采集单元，每个所述信号采集单元包括：FPGA芯片、时钟管理器、晶振、多路起重机状态采集器、模数转换器、隔离电路、通信芯片以及供电电路；所述多路起重机状态采集器的输出端与所述模数转换器的输入端连接；所述模数转换器的输出端与所述隔离电路的输入端连接；所述隔离电路的输出端与所述FPGA芯片的输入端连接；所述时钟管理器的输入端与用于产生基准信号的晶振连接，所述时钟管理器的输出端与各路起重机状态采集器连接，并且，时钟管理器到各路起重机状态采集器的PCB走线长度等长；所述FPGA芯片还分别与所述通信芯片以及所述供电电路连接；

其中多路起重机状态采集器包括：起重机起重量传感器、起重机运行行程传感器、起重机运行速度传感器、起重机起升高度传感器、起重机制动器状态采集器、起重机行程限位传感器、大车运行偏斜传感器、风速传感器、供电电缆卷筒状态传感器、抗风防滑状态传感器、同一轨道运行机构距离检测传感器以及不同轨道运行机构距离检测传感器；

各个所述信号采集单元通过所述通信芯片与所述门式起重机安全监控主机连接。

优选的，所述通信芯片为无线通信芯片、RS485/RS232通信芯片或以太网通信芯片。

优选的，还包括报警器；所述报警器与所述门式起重机安全监控主机连接。

优选的，所述起重机状态采集器还包括摄像头；在大车两端安装用于拍摄大车行走区域图像的摄像头；在大车顶端安装用于拍摄吊点区域图像的摄像头。

优选的，所述信号采集单元还包括硬盘录像机；所述硬盘录像机与所述 FPGA芯片连接。

本实用新型提供的门式起重机安全监控系统具有以下优点：

(1)能够全面对起重机状态进行监控，具有起重机运行参数监控全面的问题，从而保证门式起重机的安全运行。

(2)信号采集单元中，多路起重机状态采集器的采样时钟来自于同一时钟源，保证了采样时钟的同频同源，保证多通道采样的同步时间，实现了精确对门式起重机实时运行状态的监控。

附图说明

图1为本实用新型提供的门式起重机安全监控系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

本实用新型提供一种门式起重机安全监控系统，在门式起重机的电气室中配置门式起重机安全监控主机，每台门式起重机配置信号采集单元，每个所述信号采集单元包括：FPGA芯片、时钟管理器、晶振、多路起重机状态采集器、模数转换器、隔离电路、通信芯片以及供电电路；所述多路起重机状态采集器的输出端与所述模数转换器的输入端连接；所述模数转换器的输出端与所述隔离电路的输入端连接；所述隔离电路的输出端与所述FPGA芯片的输入端连接；所述时钟管理器的输入端与用于产生基准信号的晶振连接，所述时钟管理器的输出端与各路起重机状态采集器连接，并且，时钟管理器到各路起重机状态采集器的PCB走线长度等长；所述FPGA芯片还分别与所述通信芯片以及所述供电电路连接；

其中多路起重机状态采集器包括：起重机起重量传感器、起重机运行行程传感器、起重机运行速度传感器、起重机起升高度传感器、起重机制动器状态采集器、起重机行程限位传感器、大车运行偏斜传感器、风速传感器、供电电缆卷筒状态传感器、抗风防滑状态传感器、同一轨道运行机构距离检测传感器以及不同轨道运行机构距离检测传感器；所配置的多路起重机状态采集器，实现对起重机状态的全面监控。

各个所述信号采集单元通过所述通信芯片与所述门式起重机安全监控主机连接。

实际应用中，通信芯片为无线通信芯片、RS485/RS232通信芯片或以太网通信芯片等。所述起重机状态采集器还包括摄像头；在大车两端安装用于拍摄大车行走区域图像的摄像头；在大车顶端安装用于拍摄吊点区域图像的摄像头。所述信号采集单元还包括硬盘录像机；所述硬盘录像机与所述FPGA芯片连接。还包括报警器；所述报警器与所述门式起重机安全监控主机连接。

本实用新型可应用于特种设备监测行业，可实现对门式起重机的重要运行参数和安全状态进行24小时全天候监控，并能够向起重机械操作者和处于危险区域的工作人员发出声光报警，且可对监控数据进行存储(数据存储时间不少于30个连续工作日、视频信息的存储时间不少于72小时)。

下面介绍一种具体实施例：

门式起重机安全监控系统构成如下：信息采集单元、信息处理单元、控制输出单元、信息存储单元、信息显示单元、信息导出接口单元和远程传输单元 (选配)等。

信息采集单元：读取信息源数据的装置；信息处理单元：对读取的数据进行计算和处理的装置；控制输出单元：向起重机械执行机构输出控制信号的装置；信息显示单元：以图形、图像、文字、声光等方式输出信息的装置；信息导出接口单元：向上级或下级单元输出数据的装置；远程传输单元：信息传送到远程服务器的装置。(远程服务器为选配)

其中，起重机监控参数和监控状态要求见表1：

表1起重机监控参数和监控状态要求

根据现场需要配置若干采集盒。研发的信号采集模块是全新一代基于嵌入式系统的模块式数据采集控制系统，可以用于采集电压输出型，电流输出型，开关量输入型，485接口型传感器等设备的信号，同时有开关量输出控制和提供多路传感器电源的功能。可以通过无线或者RS485/RS232、以太网等通讯方式组建网络。简单，灵活，适合起重机工业现场应用的要求，方便系统集成。其性能指标见表2。

表2信号采集模块性能指标

电源输入	9～36VDC或220VAC
		工作条件	-30℃～+70℃，10％～90％RH，无凝结
EMC指标	静电防护：接触放电：±6KV；空气放电：±8KV
		接口类型	N,8,1
分辨率	10bit
		精度	0.5％
数据波特率	1200～19200bps
		输入通道	4路0～5V or 0～10V，2路4-20ma，8路开关量输入，4路开关量输出
光电隔离电压	3750Vrms
		无线发送	140ma
无线接收	90ma
		正常运行	35ma
休眠功耗	20ua
		接收灵敏度	-97dbm
发射功率	18dbm
		工作频段	2405MHz～2483MHz
无线速率	250Kbps
		传输距离	可视，开阔距离600米
数据加密	AES-128

监控主机放置在起重机的电气室中，对起重机的工作状态进行监控和记录，为起重机操作和检修人员提供参考数据和故障诊断指导。

监控主机的硬件专为适应起重机高温、强粉尘、强震动、电源质量差、空间电磁干扰强烈等特殊运行环境专门设计，其优点如下：

能抵抗现场电源波动，确保系统不被电源扰动影响；

具有来电自启动功能，可实现24小时无人值守的运行；

采用特殊存储芯片，防止突然断电等原因引起的操作系统崩溃，提高系统的稳定性；

具有一键数据还原能力，可设定时间基点，恢复基点时刻的系统状态和数据；

所有元件接口采用嵌入式焊接工艺或特殊接插件，可避免因起重机强烈震动导致的接口松动。

所采用工控机(更换工控机配置的客户请另索取资料)的主要性能参数如下：

表3工控机性能指标

在起重机械的使用过程中，通常由于设备体积庞大或工作区域有遮挡物等情况，导致操作人员出现视觉盲区，从而无法全面清楚地看到起重机械的运行状态，存在很大的安全隐患。所以，需要为起重机械提供一套视频系统，便于操作人员实时掌握周围的环境情况和起重机械的运行状态。同时，根据GB/T 28264-2012起重机械安全监控管理系统要求，其安全监控管理系统需包括视频监控系统。

为满足现场实际使用需求和国标要求，设计并开发一套门式起重机械视频监控系统。

视频系统组成：

根据国标要求，门式起重机至少需要观察到吊点和行走区域，所以，现场视频监控系统包括如下组成部分：

(1)摄像头：采集视频信号。

在大车两端安装共计4个摄像头，用于拍摄大车行走区域的图像，方便司机了解轨道上是否有障碍物或者行人，提供操作的安全性。

2个摄像头用于拍摄吊点区域的图像，方便司机对吊点的跟踪。根据现场实际情况，需安装防潮防振型固定式摄像装置。

(2)硬盘录像机：将拍摄到的影像信息压缩成数字格式，存储在硬盘上，保存72小时，提供存储和浏览视频功能，同时将多路视频信号合并为一路视频信号，便于视频图像的显示。

(3)显示器：显示通过摄像机采集的多路视频。

本实用新型提供的门式起重机安全监控系统具有以下优点：

(1)能够全面对起重机状态进行监控，具有起重机运行参数监控全面的问题，从而保证门式起重机的安全运行。

(2)信号采集单元中，多路起重机状态采集器的采样时钟来自于同一时钟源，保证了采样时钟的同频同源，保证多通道采样的同步时间，实现了精确对门式起重机实时运行状态的监控。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种门式起重机安全监控系统，其特征在于，在门式起重机的电气室中配置门式起重机安全监控主机，每台门式起重机配置信号采集单元，每个所述信号采集单元包括：FPGA芯片、时钟管理器、晶振、多路起重机状态采集器、模数转换器、隔离电路、通信芯片以及供电电路；所述多路起重机状态采集器的输出端与所述模数转换器的输入端连接；所述模数转换器的输出端与所述隔离电路的输入端连接；所述隔离电路的输出端与所述FPGA芯片的输入端连接；所述时钟管理器的输入端与用于产生基准信号的晶振连接，所述时钟管理器的输出端与各路起重机状态采集器连接，并且，时钟管理器到各路起重机状态采集器的PCB走线长度等长；所述FPGA芯片还分别与所述通信芯片以及所述供电电路连接；

其中多路起重机状态采集器包括：起重机起重量传感器、起重机运行行程传感器、起重机运行速度传感器、起重机起升高度传感器、起重机制动器状态采集器、起重机行程限位传感器、大车运行偏斜传感器、风速传感器、供电电缆卷筒状态传感器、抗风防滑状态传感器、同一轨道运行机构距离检测传感器以及不同轨道运行机构距离检测传感器；

各个所述信号采集单元通过所述通信芯片与所述门式起重机安全监控主机连接。

2.根据权利要求1所述的门式起重机安全监控系统，其特征在于，所述通信芯片为无线通信芯片、RS485/RS232通信芯片或以太网通信芯片。

3.根据权利要求1所述的门式起重机安全监控系统，其特征在于，还包括报警器；所述报警器与所述门式起重机安全监控主机连接。

4.根据权利要求1所述的门式起重机安全监控系统，其特征在于，所述起重机状态采集器还包括摄像头；在大车两端安装用于拍摄大车行走区域图像的摄像头；在大车顶端安装用于拍摄吊点区域图像的摄像头。

5.根据权利要求1所述的门式起重机安全监控系统，其特征在于，所述信号采集单元还包括硬盘录像机；所述硬盘录像机与所述FPGA芯片连接。