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AS-113桥（门）式起重机安全监控系统

一、系统简介

桥（门）式起重机安全监控系统采用我公司独立研发的分布式起重机安全监控系统，具有精确度高,采样周期短，稳定耐用兼顾性价比。传感器均采用稳定可靠的ZIGBEE无线通讯，有效避免长距离有线传输的信号衰减和电磁干扰；同时配套的视频监控部分全部采用光纤传输，可以保证视频信号的清晰流畅。此外系统预留了监控信息远传功能，可实现信号传输到质监局起重机监控平台。

1.1 安全监控系统的设计标准

1.GBT 28264-2012 起重机械安全监控管理系统

2.GB12602-90     起重机械超载保护装置安全技术规范

3.GB6067         起重机械安全规程

4.GB1498         低压电器外壳防护等级

5.GB4046         电器设备安全导则

6.GB1479         低压电器基本标准

7.GB4942.2       低压电器外壳防护等级

8.GB10233        电气传动控制设备基本试验方法

9.GB50171        电气装置安装工程盘柜及二次回路接线施工及验收规范

1.2 桥（门）机安全监控管理系统结构框图

1.3安全监控系统方案综述

硬件部分

1.增加我公司研发的分布式监控系统主机一套，并配备UPS电源和监控柜，作为数据采集、显示、存储、报警的核心部件，具备10.4寸工业触摸屏；设备具有远程传输和报警功能，数据可导出，便于分析统计，提升起重机设备管理水平。主机集成有声光报警功能；

2.操作指令和制动状态获取方式：对于接触继电器控制的起重机，通过在接触器安装辅助触点，获得起重机的大车、小车操作指令、制动状态和故障信号等状态信息；对于PLC控制的起重机，通过加装通讯网关，读取PLC起重机状态参数；

3.起重机若未配行程开关，需加装6只行程开关，获取行程限位信号；

4.增加夹轨器检测开关，检测夹轨器打开状况；

5.小车行走机构安装一套绝对值编码器，测量行走距离。将信号接入分布式采集模块，并通过ZIGBEE将数据发送给系统主机。

6.大车行走装置增加一套绝对值编码器，在大车行走机构上加装从动轮并与编码器连接，检测信号通过信号采集模块以ZIGBEE方式将数据传输至系统主机。

7.起升高度机构增加一套绝对值编码器，检测信号通过信号采集模块以ZIGBEE方式将数据传输至系统主机。

8.大车左右侧各安装激光检测开关一套，进行防碰撞监测。

9.增加工业视频监控系统一套，用于监视桥（门）式起重机轨道方向、吊钩及司机室的情况；硬盘录像机采用8口数字硬盘录像机，可以连续存储视频超过7天（144h)。

软件部分

1.编写桥（门）式起重机安全监控数据采集程序，获得桥机的运动状态。

2.配备工业视频监视系统软件。

3.编写监控软件包括开机自检、管理权限登陆界面及整机工作时间、累计工作时间、每次工作循环等内容。软件内容满足GB/T 28264-2012《起重机械 安全监控管理系统》。

1.4 AS-112分布式桥机安全监控管理系统配置介绍

（1）主机技术参数

1.安全监控主机(AS-112)采用10.4吋触摸屏，主要参数如下：

2.CPU：Cortex A8  1GHz；

3.真彩65,536K色10.4吋TFT - LCD触摸屏，显示;800×3H×600（V）像素;

4.有效显示区域211.2（W）×158.4（H）400cd/㎡LED 背光（LED BL unit,25°C 24小时使用，至少可维持50,000小时）

5.可支持语言: 简体中文 / 英文

电容式触摸屏

1.存储 ：512MB DDR3 

2.可扩展TF卡，最大支持128G

3.内存： 16G

4.采样周期：≤100ms；

（2）显示参数

1.可显示桥机每个吊点的荷重值，并提供荷重载荷过载时的声、光、显示的预警、报警信号，提供过载控制信号输出功能。

2.可显示起升机构吊具的实时起升高度、下降深度值，能显示起重机大小车行走的行程数据，能显示起升、下降、大车台车的运行速度、并能提供运行行程限位的声、光、显示预警、报警信号，提供过载控制信号输出功能。

3.能显示桥机起升限位状态、下降深度限位状态、大车和小车运行行程限位状态、起升制动器状态、供电电缆卷筒状态。

4.能显示同一轨道两台桥机之间的距离，提供预防碰撞的声、光、显示预警、报警信号，并提供控制信号。

5.能显示操作指令的动作状态、门限位状态。

6.按国标要求监控桥机工作过程，以时间顺序对桥机工作的荷重数据、起吊工作的起升高度、下降深度数据、实时风速数据、大车和小车运行数据及控制状态、操作指令的动作状态、门限位状态等数据进行存储，系统扩展内存为16G存储时间大于3个月，存储的数据能显示并具备数据导出功能接口。通过USB口可将数据导出作为长久保存用。设备具备远程通讯接口，可将数据通过GPRS和视频通过3G模块将数据发至服务器，实现远程监控。视频监控可安起重机工作循环进行全程监控。设备配备短信报警模块，当设备报警达到预设级别，可向预先设定的管理人员发送报警短信，实时掌控设备运行状态。

（3）系统界面

（4）安装示例

用于采集信号的通讯模块    

大车从动轮采集行程

二、主要技术指标和性能的详细说明

分布式起重机安全监控管理系统是我司独立设计、研发、制造的符合国际先进水平的起重机械管理系统。该系统除了满足常规企业对起重机械的管理需求以外，还具备以下几点特色功能。

1.数据的无线或者总线采集及传输

为了解决大型起重机械监控系统施工过程中布线困难、传感器导线过长、现场电磁干扰强等难题，公司基于:ZIGBEE、CAN总线等先进手段将数据的采集传输通过无线或者单一总线方式进行传输，具备以下优点：

（1）现场施工周期短：现场无需布线或者很少布线，施工周期能够减少70%；

（2）抗干扰能力强：传感器距离采集端近，能够有效减少信号干扰，获得准确的数据；

（3）能解决某些情况下有线不能解决的问题：如门座起重机中心滑环无空位的数据传输；

2.先进的防碰撞技术

目前常用防碰撞技术缺点：

1.红外反射或激光反射：距离有限制，在雾霾天气或者出现阻挡时会出现漏报和误报。

2.GPS定位：采用RTK差分技术精度较高，但设备成本高，单一设备不低于10-20万，部分有保密要求的企业不能使用。

我公司通过传感器获得的本机的运动状态，如角度、幅度、高度、轨道空间位置等信息以及基于无线传输获得相邻起重机的运动状态进行空间建模，计算不同关键点的水平距离差值和高度差值进行综合碰撞判断、报警，具备以下优点：

（1）系统造价低：在安全监控系统改造的过程中增加无线通讯模块和系统防碰撞计算模块即可；

（2）防碰撞精度高：基于空间模型进行多点防碰撞计算，能够获得<0.5m的防碰撞计算精度；

（3）系统可靠性高：属于区域防碰撞，不受外部天气、其他环境因素的影响；

3.远程监控管理

特有的三层次管理模式，有效的解决了设备级管理、项目级管理及区域及管理的不同需求，大大提升了管理效率。从起重机司机至设备管理部门及集团公司、政府部门都有其相应的权限对单一设备进行管理。

4.产品化设计

目前安全监控管理系统大多以项目改造形式进行，工期及改造质量难以保障。而我公司的分布式起重机安全管理系统是基于产品化理念进行设计，对所需改造的起重设备模糊化，实现了对不同设备不同控制方式统一化改造，提高了运行的可靠性，降低了成本，后续维护保养简便。

桥（门）机的安全监控系统可以分为模拟量类传感器和状态量监测两个方面：

模拟量类传感器（5类）

1.行程传感器（防碰撞、运行速度、运行间距）

2.起升高度传感器

3.重量传感器

4.卷筒运行距离检测传感器（选配）

5.偏斜量传感器

状态量信号（14类）

1.超速保护装置

2.各机构运行减速、极限限位及超限位

3.起升高度限位器、下降深度限位器

4.起升机构制动接触器粘连保护

5.供电电缆卷筒安装限位

6.排绳限位器状况检测

7.起升卷筒及盘式制动状态检测

8.联合台各功能按钮工作状况

9.各急停按钮工作状况

10轮边制动装置

11.夹轨器装置、

12.各空气断路器运行状态

13.各交流接触器运行

14.联锁保护安全装置，门限位、机构之间的运行联锁状态

3系统统计、存储以及显示功能

1.各机构运行频次、运行时间

2.综合吊载≤10t持续吊载时间累计统计

3.综合吊载≥额定荷载60%持续吊载累计统计

4.综合吊载重量累计统计

5.工作电量消耗、设备耗时累计时间

6.各档位动作时间统计

7.安全监控系统存储时间大于45天。

三、分布式起重机安全监测系统概述

          ——智能结构物联网，数字化工厂

分布式起重机安全监测预警系统是由我司研发的新一代针对起重机、门式起重机、桥式起重机、门座式起重机、造船桥机、塔式起重机等大型复杂起重机安全监测和信息化管理产品，其能够实现对大型起重机运行状态的全方位监测、多种不同危险的预警以及运营作业的信息化管理，能够有效提升起重机的安全水平和运营效率。

分布式起重机安全监测预警系统由安装在起重机上的分布式数据采集系统和AS-106视频监控器、安装在远程管理中心的AS-104型起重机械信息管理系统两部分组成。

分布式数据采集系统由带动态显示的主机（内置远程控制器）、分布式数据采集盒、分布式控制盒以及多种不同类型的传感器（角度传感器、高度传感器、倾角传感器、风速传感器、起重量传感器、纵向行程传感器、横向行程传感器、水平传感器、回转传感器）等组成，能够实时采集并显示起重机的运行状态。

AS-106视频监控器由分别布设在吊钩、大车运行轨道处的4个摄像头以及驾驶室的显示器构成，用于监控起重机的过孔状况和与运梁车连接情况。

AS-104型起重机械信息管理系统能够实现对区域多个项目工地、多类起重机运营信息以及安全状态的实时管理，便于实现区域起重机远程信息化管理的需求。

系统特点：

1.实现了对起重机各种运动量（包括有天车纵向行程、高度、天车横向行程、重量、风速、水平度、支脚垂直度、整体纵向行程、整体横向行程、回转角度等多种不同量）的测量、记录，从而能够有效避免起重机运转过程中存在的结构自身危险（超重、风速、倾斜危险）等；

2.系统能够实现起重机司机、远程管理者（建设公司、生产公司）等两层次的管理需求，有效提升了起重机的安全性能和信息化管理效率；

3.辅助视频监控系统即可以扩展司机的操作视野，也可以提升远程监管力度；

4.总体技术参数国内领先，如系统监控参量最多、系统刷新速度最快、系统自组网时间最短、性能最稳定。

系统功能：

1.起重机运行状态测试、显示及记录功能，包括有大型起重机的天车纵向行程、高度、天车横向行程、重量、风速、水平度、支脚垂直度、整体纵向行程、整体横向行程、回转角度等数据，对起重机运行过程中的数据可以记录在本地监控仪（大于45天）中，同时也可以存储在远端的服务器中，满足起重机安全事故分析及起重机运行效率分析的要求；

2.起重机区域防碰撞监测功能，对起重机运行过程中的空间位置进行实时监测，并结合区域内其他起重机的空间运动位置进行区域防碰撞计算，避免起重机碰撞事故的发生；

3.起重机安全状态远程监控功能，能够远程实现对起重机运行状态的实时监控，满足起重机远程管理的需求。

4.系统的技术参数如下表所示：

1.概述

分布式数据采集系统是全新智能化起重机安全监测预警系统和信息化管理系统，能够全方位保证起重机的安全运行，包括有起重机防超载、防偏斜、防倾翻、防风速、防碰撞等功能，能够提供起重机安全状态的实时预警和控制，是集精密测量、人工智能、自动控制等多种高技术于一体的电子系统产品和信息管理系统。

广州安拾科技有限公司研发的起重机安全监测仪，技术水平达到国内领先，能够满足各种不同类型用户的需求。

2.系统组成

分布式数据采集系统由带动态显示的主机（内置远程控制器）、分布式数据采集盒、分布式控制盒以及多种不同类型的传感器（高度传感器、倾角传感器、起重量传感器、纵向行程传感器、横向行程传感器、水平传感器、回转传感器）等组成，能够实时采集并显示起重机的运行状态。

从系统构成上分析，分布式数据采集系统可以分为分布式控制端、采集端和传感端，控制端为分布式控制器构成，采集端由分布式采集盒和控制盒构成，传感端由各种不同类型的传感器所构成。其系统构成图如下：

以门式起重机为例，分布式数据采集系统的主要构成如下：

桥（门）式起重机分布式采集拓扑结构图

分布式采集终端

分布式数据采集盒和控制盒

10.4英寸大液晶动态实时显示，分辨率800*600，能够直观的显示桥（门）机的运行状态以及桥（门）机的运行阈值，易于使用；

桥（门）机安全监测仪主界面显示如下参数：1）显示实际测量值：包括有行程、幅度、高度、起重量、偏斜量、风速等；2）显示桥（门）机的基本信息：包括有吊臂长度、起重倍率；3）显示桥（门）机的额定值：包括有起重量、风速值；4）显示桥（门）机的负荷比率、运行状态以及预警原因，提醒桥（门）机司机进行有效判断；5）显示桥（门）机安全制动状态。

可以实现高达20个不同类似限制区域的设置，每个区域最多可以设置12个控制点，在保证桥（门）机安全运行的前提下，尽可能的提高桥（门）机的空间作业面；

桥（门）机空间限制功能：1）可以设置直线、圆形、多边形等三种形式的障碍物或限制区，能够充分满足高压线、道路、住宅、建筑物、烟囱等不同类型物体的抽象；2）在多边形障碍物或限制区中可以提供高达12个控制点，能够真实地逼近实际障碍物或限制区的形状；3）系统可设置高达20个障碍物（目前国内数量最多），能够满足密集区域设防的要求。

基于获得的其他桥（门）机的运行状态的数据，进行桥机的防碰撞计算，实现不同桥（门）机间的距离预警和高度预警，避免桥（门）机间碰撞事故的发生；并集成了防碰撞、力矩限制、风速报警、偏斜报警、制动控制、黑匣子等多种功能，完全解决了桥（门）机全方位的安全监测预警功能；

当出现影响桥机安全的预警事件后，系统可以实现声、光、图像等多种报警方式提醒桥（门）机司机谨慎操作，在必要时能够实现自动控制；系统基于测量得到的本桥机的运动状态、其他桥机的运动状态以及系统障碍物的信息进行防碰撞计算，并依在不同预警程度时系统的预警方式如下：1）二级预警时，发生预警危险的物体显示为黄色，报警音开启；2）一级预警时，发生预警危险的物体显示为红色，报警音开启，报警灯闪烁。据防碰撞计算的结果采用声、光、图像的方式综合预警。

具有制动控制功能，能够在碰撞发生前先报警提示，若继续前行则根据算法对要碰撞的方向进行制动，停止前进，避免进一步的危险发生，大大提高了安全防护能力和等级。

系统设置有安全制动系统，能够保证在出现意外危险时安全制动桥机的运动，避免事故的发生。

4.性能：

1.采用工业等级设计、生产、加工标准，性能稳定可靠；

2.易于安装、省时省力、参数设定简便快捷；

3.具有良好的抗干扰性能，能够保证测量数据的准确性。

5.全方位防护：

单机安全防护：风速报警、偏斜报警、吊重报警控制、空间区域保护。

群机安全防护：防碰撞报警、防碰撞制动、区域防护；

五、系统配置清单

分布式起重机安全监测预警系统

六、系统预警设置

起重机的预警原因有以下几种：重量超载、限位预警、水平度预警、垂直度预警、风速预警等几种危险，各种危险的判断标准如下：

1）重量超载、力矩超载预警；

2）限位预警：高度、行程、幅度、回转限位；

3）偏斜度预警；

4）风速预警；

5）碰撞报警；

6）传感器故障预警；

7）系统故障报警。

AS-104型起重机信息管理系统用于远程对区域内的多台桥（门）式起重机的运行状态进行实时监控和管理，及时掌握区域内多台桥（门）机的运行状态。

区域内的各桥（门）机的运行状态的数据可以通过有线网络或者无线网络传输到区域管理中心，管理中心将结合GPS、GPRS、GIS技术实现桥机运行状态的远程监控。

其具有以下特点：

1.能够实现实时、动态、远程地对桥机状态进行监测；

2.依据桥（门）机的运行状态提供桥机运行状态报表，实现桥机区域监督和管理；

3.实现对桥（门）机运行状态异地监控、远程控制；

4.系统具有桥机信息查询、监测数据查询、报警桥机查询、运营报告管理、系统信息设置、系统管理等功能；

   桥(门）机信息地图实时显示

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