大型起重机安全监控系统研究主要功能及数据分析

不少起重现场为了争取效益的最大化，断开起重量限制器或直接强行起吊，这时安全辅助设备失去保护作用，起重机械控制系统还在运行，这些违规操作行为造成了不少的安全隐患，但“起重机械安全监控管理系统”与“起重机械的控制系统”相互融合之后形成一种互锁和依存的关系，可以有效避免以上隐患。

1 起重机安全监控系统

1.1 起重机系统整体设计

起重机监控系统主要由人机接口模块、各传感检测节点模块、继电器控制模块以及 GPRS 无线收发模块组成，各个模块均含有独立的微处理器、 CAN 总线控制器和收发器。各传感检测节点集成了传感功能和数据处理功能，不仅可以检测起重机的相应工作参数和状态信息，还可对该信息进行处理，转化为统一的报文帧后，再发送到总线上；继电器控制节点与起重机自身的电气系统相连接，提供完备的参数超限保护功能，有效阻止危险操作，防止事故发生；人机接口节点可实

时显示起重机工作参数，方便操作人员直观了解起重机状态，并实时存储起重机的工作记录，包括系统内部存储或者外部U 盘存储，为日后起重机维护和事故处理提供可靠的数据支持，其 GPRS 模块可接收采集 GPS 卫星数据，经处理器解析

后得出其地理坐标信息，该信息连同起重机工作状态数据一同由 GPRS 模块发送到 GPRS 无线通信网上； GPRS 网络根据相应的协议在智能终端和接入 Internet 的监控中心之间建立一条支持 TCP/IP 的数据通道，监控中心把通过这条通道传

送来的起重机位置数据和工作参数信息存储到数据库中，后台服务软件读取并显示这些数据，实时监管起重机的工作情况。

1.2 主要功能

一是起重机监控系统具有信息实时监控功能。通过对起重机的起升机构、大车走行机构、小车走行机构等各系统的电压、电流、速度、负荷等参数及控制各点的检测，系统实现对起重机各机构运行状态的实时监控，将各主要机构的运行状态以图形方式显示出来。起重机作业、各机构状态、各制动器的状态清晰监控。二是系统有故障报警记录。系统准确、及时地将设备发生的故障、故障原因、报警提示、按时间顺序排列显示在其列表中，并进行及时更新、记录。报警故障内容包括：

实时报警故障、报警故障信息显示（ 包括故障时相关参数的实时值记录），历史记录查询。系统能够自动统计，还可以对一定时间内连续发生同样的故障进行记录提醒，以便维护人员对故障进行分析解决。三是远程可视化监控平台。塔机运行数据和报警信息通过无线网络实时传送回监控平台，基于 GIS 技术实现塔机安全运行可视化远程监控。实时、动态、开放性监控从根本上防止反监控屏蔽。监控平台数据库完整存储塔机运行的全部历史数据，可根据需要进行各种综合查询。

2 起重机监控系统数据远程传输

系统软件实现数据传送首先要对数据中心的监控主机进行初始化，与主机建立网络连接，分配 IP 地址，设置好通信波特率和通信端口，展开网络侦听。监控中心是整个安全监控系统的操作、维护、处理、统计、分析和监控的中心。

安装了安全监控管理系统，还得在应用中有相关完善的安全管理支持才能正常运行并发挥作用。主要应注意以下方面：采购的系统必须符合相关的技术要求、符合有关的强制性规定和设计、制造要求并附相关的文件； 充实安全监控专业技

术人员，定人定岗管理安全监控管理系统，保证该系统有效可靠； 加强安全技术培训，使使用人员会使用会辨别会合理处理； 完善起重机安全监控管理系统使用过程的监管工作，确保系统在线； 各方责任主体应派专人负责安全监控系统信

息的维护和处理，掌握运行时的实时信息，及时处理各类报警信息，确保安全运行； 建立相关的符合技术规范要求的安全技术档案； 使用单位应按规定使用、维护安全监控管理系统并处于良好工作状态； 设备在运行过程中监控设备、软件、线路等发生故障，应及时与安装单位联系维修，不得擅自处理。 

3 系统数据精准度实验及分析

数据精准度是衡量系统性能的重要指标，这里主要是指监控中心无线通讯测出的起重量值、幅度值、高度值以及角度值与真实值之间的误差，为了能够较客观地对系统性能进行评定，选择在用塔机作为实验对象，实验时最大幅度为 60m，

高度为 75m，倍率为 2 倍率。为了对起重量精度进行评估，在 0.3t、 0.5t、 1t、 1.5t、 2t、 2.5t、 3t、 4t、 5t、 6t 这10 组不同吊重下展开现场实验。考虑到塔机在突然启动或突然制动时会产生动载冲击，可能会使系统检测值产生较大波

动，因此对每种吊重均按照快档起升、慢档起升、停钩保持、慢档下落、快档下落的先后顺序进行操作，每组反复 5 次以观察动载对实验数据的影响。为了对幅度精度进行评估，把起重臂的标准节视为测量位置，将小车分别停在各测量点上，将实测值与真实值进行比较；对于高度精度的评估，以塔机的标准节为测量标准，将吊钩停在各测量位置处，比对实测值和真实值；对于角度精度的评估，以 15°或 30°为一个测量位置，将塔身停在相应的角度，比对实测值和真实值。测试得出：一是整个系统的起重量精度控制在±60kg 以内，幅度精度控制±20cm 以内，高度精度控制在±20cm 以内，回转角度控制在±5°以内，可完全满足使用需求。二是监控终端发向监控中心的数据确到达率在 93%左右；三是数据正确到达率主要与网络的状态有关，网络忙时，数据正确到达率低。在因特网和 GPRS 网络空闲时，数据正确到达率接近 100%；而在网络繁忙时，数据正确到达率在 90%左右。随着国家对安全生产的重视，安全监控管理系统将会得到迅速的推广并且会对起重机械行业起到深远的影响，正确的了解和使用安全监控管理系统，将有效地减少生产安全事故。