门式起重机-安全监控

门式起重机械安全监控管理系统,郑州新大方重工科技有限公司,一、关于安全监控的国标解读,二、安全监控系统硬件组成,三、安全监控管理系统,四、系统功能展示,五、系统特点,起重机械安全监控管理系统主要是为保障起重机械运行的安全性、可控性以及可管理性而设计研发的一套完整的设备管理解决方案，主要用于反映起重机械实时、真实和有效的运行状况，并能够对这些状况和司机的操作指令进行实时的监控、记录和历史回放；对起重机械可能出现的危险进行预警，对发生故障的起重机械进行远程诊断和故障修复。,一、关于安全监控的国标解读,起重机械安全监控系统的设计安装依据： 1GB/T 28264-2012起重机械 安全监控管理系统 2GB 6067.1-2010起重机械安全规程 3. GB5226.2-2002机械安全 机械电气设备 4. GB3811-2008起重机设计规范 5TSG Q70012013起重机械制造监督检验规则 6. TSG Q70152013起重机械定期检验规则,一、关于安全监控的国标解读,7. TSG Q7016-2013起重机械安装改造重大维修监督检验规则 国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知 国务院国发 2010年23号文； 关于开展大型起重机械安装安全监控管理系统前期示范试点工作的通知 国家质检总局和国家安全监管总局发；,一、关于安全监控的国标解读,2014年前必须安装监控系统的四类起重机械,一、关于安全监控的国标解读,1、实现对起重机状态进行24小时全天候监控，比如运行数据，环境参数，司机的操作指令等，保护起重机的正常、有效运行。在事故发生之前侦测出潜在危机，使机器停止作业，并通过各种方式将报警信息发送给相关人员及时处理。 2、将起重机运行时候的一些重要参数、故障记录、视频信号等同步存储下来（数据资料的存储时间为30天、视频信息的存储时间为72小时），为将来研究调查提供材料。,一、关于安全监控的国标解读,GB/T28264-2012 6.1 :安全监控系统的功能要求： 四大功能：控制、记录、追溯、自诊断。,安全监控管理系统的组成：硬件和软件； 包括：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、信息导出接口单元等。当有远程监控要求时，应增加远程传输单元。,一、关于安全监控的国标解读,（1）信息采集单元，用于读取信息源数据。将采集的信号送至信息处理单元。 信息采集源见表1：起重机械信息采集源。注：对于新制造的起重机械在设计时就必须选用具有本标准功能要求的电气控制系统；对于属于旧设备改造的，如果原电气系统不能满足本标准的功能要求，则必须进行改造，缺哪部分功能应补上哪部分功能，直至全部更换。 （2）信息处理单元，将采集到的数据进行计算和处理，同时根据起重机工况的要求，执行逻辑控制。有工控机，PLC,工业平板电脑等； （3）控制输出单元，它的功能是输出控制信号和报警信号。由PLC的输出模块、驱动器等组成。 （4）信息存储单元，实时存储所采集的信息，以备查用。具体型号见工控机的硬盘。 （5）信息显示单元，主要负责向司机和管理人员显示起重机的工作状态和各类参数。它分别以图形、图像、文字、声光等方式输出信息。它由工控机上的监视器，司机室内的指示灯，蜂鸣器，监视器等组成。 （6）信息导出接口单元，向上级或下级单元输出数据。它由PLC的通讯模块，工控机的主机接口等组成。 （7）远程传输单元，用于远程监控中心和信息导出单元之间的通讯。它由路由器，无线通讯设备，交换机等组成。 （8）远程监控中心，用于接收起重机传来的作业信息，并对其进行监控和管理，它主要由一台服务器组成。,一、关于安全监控的国标解读,一、关于安全监控的国标解读,表1 起重机械信息采集源,门式起重机信息采集源共11项； 宜采集项：起升机构制动器制动状态 应采集项：,表2 门式起重机械监控参数,表3 起重机械监控状态,一、关于安全监控的国标解读,1.起重量限制器 a.重量传感器 用于采集被吊物体的重量，形式有销轴式，旁压式等。,b.载荷限制器仪表 用于显示被吊物体的重量。超载报警。与工控机通讯。 载荷仪表和风速仪表合二为一显示；,一、关于安全监控的国标解读,2.风速仪/风速仪表 用于实时采集风速，它将风速转变成PLC可读取的模拟量信号。或者风速仪采集到的风速信号之间到风速显示报警仪表。,3.起升高度/下降深度限位检测 用于判断起升是否到了上停止或者下停止，若没有，则机构继续运行，若有，则机构停止运行。有行程限位器/编码器等,一、关于安全监控的国标解读,4.运行行程限位器 起重机小车或大车运行到行程极限位置时，应停止运行，以保证起重机在设计规定的服务面积内工作。行程限制器一般由一个行程开关和触发开关的安全尺构成。,5. 偏斜限位器 门式起重机依据GB 6067.1，对跨度大于40m的宜装设偏斜限制器。通过对刚腿和柔腿绝对值编码器采集到的位置进行比较,6.联锁保护 根据标准所述，联锁保护有门限位、各机构间的如夹轨器，锚定等与行走的联锁。,7.抗风防滑装置 抗风防滑装置主要是指夹轮器、夹轨器、锚定、防风拉索等。当机构需要运行时，PLC首先是检测测相应的装置是否已经打开？,一、关于安全监控的国标解读,8.同一或不同一轨道防碰撞装置： 同一是指在一条轨道上有二台或二台以上起重机械的，要装防撞装置。不同一轨道有二种，一种是：场地拥挤，门式起重机旁有门座起重机的；还有一种是两两轨道互相平行，要抬吊时，需靠的比较近，存在防碰撞问题。有光电开关，距离传感器等检测方式，,一、关于安全监控的国标解读,9.超速保护装置： 防止起升钢丝绳卷筒的超速，出现溜钩现象。采用的有超速开关、测速编码器、速度传感器等检测方式。,10、供电电缆卷筒安全限位检测： 卷筒上的信号有空盘、满盘、过紧、过松、左右等等。PLC根据这些信号，做出保护卷盘电缆的逻辑判断，控制大车运行。,一、关于安全监控的国标解读,11.起升制动器状态检测： 当起升机构运行时，应检测到其制动器是在打开状态，若在规定时间内没有侦测到，则制动器关闭。行程开关，接近开关等检测方式。,一、关于安全监控的国标解读,二、安全监控系统硬件组成,2.1 郑州新大方安全监控系统示意图：,上海振华重工,2.2 安全监控系统硬件组成： 1、工控机：用于实时读取PLC程序内相应的信息，并且通过监控软件将起重机的各种监控信息实时显示在工控机上。进行现场数据及视频采集、存储、控制、显示、人机交互等。 2、固态硬盘：500G/250G SSD固态硬盘 ； 3、工业交换机:可靠的数据通信、提供摄像机PoE供电 4、摄像机：高清视频信息采集保证夜间微光及日光等各种工况下；主要厂家：海康、景阳； 5、智能电源模块：为监控系统提供稳定的电源供应，自身安全状态也实时监控和记录；主要厂家：西门子、菲尼克斯等；,10,二、安全监控系统硬件组成,二、安全监控系统硬件组成,数据存储需求,技术参数,系统技术要求,三、安全监控管理系统,其主要功能如下: 1、满足国家标准对起重设备安全监控的要求； 2、满足设备本身安全运行的需要； 3、满足信息化施工的需要； 4、其它辅助功能。,技术参数,三、安全监控管理系统,技术参数,三、安全监控管理系统,技术参数,三、安全监控管理系统,数据存储需求 系统储存的数据信息或图像信息包含数据或图像的编号、时间和日期。 系统的信息存储单元在关闭电源或供电中断之后，其内部的所有信息均应被保留。 系统能在存储容量达到设定的存储时间前提示管理人员提前备份保存。 在运行周期内系统的采样周期不应大于100ms。 本地数据存储时间为7个连续工作日，视频存储时间为100h。,三、安全监控管理系统概述,系统结构模式图,三、安全监控管理系统,系统总体框架图,三、安全监控管理系统,系统各部分功能,三、安全监控管理系统,服务器端功能,角色管理,用户管理,授权管理,设备管理,附件管理,备份库管理,控制端管理,系统日志管理,设备履历管理,短信管理,设备端管理,（一）服务器端功能,1.角色管理,对角色信息的增加、修改和查看，不同的角色具有不同的权限，方便用户组的统一管理。,总经理,职员,（一）服务器端功能,对用户的增加、修改、删除和查看，只有合法用户才能使用本系统，对用户的管理可以提高系统的安全性。,2.用户管理,根据需要为不同的用户或角色分配不同的权限，以保证不同岗位不同级别的人具备不同的权限。分级管理以确保各司其职，保障系统的安全运行。,3.授权管理,（一）服务器端功能,针对此系统使用部门多，业务面广、人员复杂的特点。用户管理与授权管理按分层树状结构设计，整个系统由超级管理员建立部门管理员和权限，由部门管理员建立业务单位和权限。,用户与权限管理机构,（一）服务器端功能,针对不同的用户或角色具有不同的权限，因此对各类使用者分层次管理，赋予不同的使用权限。,（一）服务器端功能,对设备的各种详细基本资料的管理，包括增加、修改和查看设备的各种信息。（包括设备的制造厂家、销售单位、租赁单位、使用单位等相关单位基本信息；设备的名称、编号、发动机序列号、重要配件信息以及其他基本信息；设备授权使用者及客户端信息。）,4.设备管理,（一）服务器端功能,5.附件管理,对各种文档的上传、浏览、下载等管理。（包括对设备相关的说明文档、用户手册、维护手册、电气图纸、控制器程序备份等设备相关文件以及本系统的用户手册和使用说明等系统相关文件。）,6.设备履历管理,对设备的相关履历的增加、修改、删除和查看。 （包括对设备的产权变更、使用情况、维修记录等相关重要信息的管理。）,（一）服务器端功能,7.短信管理,短信提示功能，能够给指定用户发送短信，系统所发信息都可以查询、统计、删除。可用于重要报警的短信通知、重要操作的短信验证以及在网络信号不好的区域提供短信授权。,（一）服务器端功能,8.备份库管理,对此系统数据的备份、还原，保障数据的安全性。,9.命令表管理,实现对命令的添加、编辑和删除。此功能主要是为工程师调试设备方便，常用调试语句的提示功能。,（一）服务器端功能,10.系统日志管理,记录和查询用户在系统中的各种操作行为和操作时间，方便对违规操作或者故意破坏的追溯。,（一）服务器端功能,11.控制端管理,根据设备的监控需要，对获得授权的角色或用户授予控制端软件的许可；根据角色或用户的权限获取可监控设备端信息。,12.设备端管理,包括：设备端的注册管理、设备端与设备的绑定管理和设备端的授权管理。,（一）服务器端功能,功能概述 主要实现功能为查询设备的运行地区，了解设备当前所在地区的经纬度，图形化显示所在地区的地理信息。 为控制端和服务端掌握和管理设备的工作区域提供支持，也可作为设备工作履历的服务支持。,GPS,设备当前所在位置,（二）地理信息查询系统,功能概述 保障对设备的安全监控，解决当多台设备间存在着工作范围立体交叉现象，且设备可能会因分属不同作业单位而存在的管理和协调难度大的问题。 系统原理,基站,交 换 机,各监测点（每台设备均有一个信息采集监测点和一个司机室监测点，信息采集包括GPS位置信息和起重机回转角度信息，司机室包括缆机方向量信息和显示终端信息）,无线网络,（三）集群作业管理及防碰撞系统,功能概述 根据国家对视频监视系统的要求，所有型号的起重机都应该安装视频监视系统；GB/T28264要求：对于门式起重机，至少需要观察到吊点和行走区域；一般在布置四个枪机观察到行走导轨和两个半球摄像机观察吊钩情况。 视频监控硬件架构图,（四）视频监视系统,功能 1）视频信息的采集； 2）对摄像机的控制； 3）提供可让用户输入故障特征库的易操作软件； 4）实时的图像分析，能故障特征库进行故障类型判断，并将分析结果反馈给主工控机；（例如：跟踪吊钩；监视跳绳；监视吊钩下是否站人；集群作业时设备间的防碰撞预警；） 5）视频的压缩与筛选；（视频的编码与解码） 6）视频数据的上传。,（四）视频监视系统,功能概述 根据采集到的数据，经过数据处理后，还原起重机械的工作状态和工作参数。包括设备现场的数据显示、报警提示，以及远程控制端和服务端的远程查看实时或回放起重机械的工作状态和工作参数。将处理过的数据，转化成标准格式，提供各种定制化的显示方式，可根据需要进行显示。,（五）信息化施工系统,可动画演示起重机的运行状态，对操作模式和起重机的运行状态一目了然。,功能概述 主要实现对设备的远程调试和控制管理。通过对设备的远程控制，可以实现远程限制设备的正常使用，方便设备的管理。另外，通过控制设备能否正常开机作业来实现对设备的期限管理，确保设备的安全正常使用。 应用：远程调试设备、控制管理。,（六）远程控制系统,远程控制原理图,功能概述 依靠远程控制系统，可根据对设备的远程调试，诊断设备故障的原因。对于非控制系统的故障，诊断出故障发生的位置及原因，通知维修人员维护修理。 功能设计 可以通过远程调试模块进行PLC参数的修改。,（七）故障诊断系统,功能概述 专家系统主要通过对从设备上采集到的历史数据进行数据分析与数据挖掘实现智能地进行故障诊断和故障修复，从而提高起重机安全监控管理系统的稳定性和智能化水平。主要提供智能分析数据、智能预警和智能决策三大功能。 功能设计 具备开发功能，将规则判断和规则输入设计为隔离模块，具备一般专家系统功能。,（八）专家系统,功能概述 对整个设备的电源进行监控和管理。 功能设计 保证系统开机和关机的顺序满足国家标准监控的需求。 注： 1）本系统必须完全满足国家标准的全部相关需要。 2）能够检测本系统电源的状态（本身电池组充放电情况、工作时间、设备供电电源状态、）并能够记录和回放。,（九）电源管理,系统功能的实现在满足国家标准要求的基础上，更具有自己的特色功能；根据系统的硬件架构，可从设备端、控制端、服务器端三方面整体展示系统功能:,四、系统功能展示,设备端-系统总揽,四、系统功能展示,系统总览包括三个区域，上方的导航栏、中部分的主要信息显示区域和下部分是重要信息简要显示区域。导航栏有系统总览、实时监控、工具箱、视频监控四个导航。,设备端大车行走,四、系统功能展示,主要显示区域数据包括： 大车行走方向、速度模式及限位等状态； 大车急停、大车接制动器、大车夹轨器松等开关； 小车行走方向、速度模式及限位等状态； 大小电机过载； 电缆卷筒的状态；,设备端电源磁盘,四、系统功能展示,主要显示区域数据包括： 不间断电源、磁盘空间等状态； 本次及累计工作时间、累计及本次工作循环；,四、系统功能展示,设备端状态检测,主要显示区域数据包括： 1、起重量、载荷以及起重量报警等状态； 2、风级、风级和风速报警三个风速信息； 3、PLC、限制器、UPS通信状态；电缆卷筒限位、声光报警、保护回路以及门限位,四、系统功能展示,设备端实时数据列表、工具箱、视频监控,实时数据列表,工具箱,视频监控,控制端系统总揽,实现设备系统总揽相关信息的实时监视。清晰形象地展示了对架桥机设备的机构选择状态、速度选择状态、钳盘状态、前支腿垂直度报警、主梁坡度报警、起重量、风级等设备相关信息的实时显示。,四、系统功能展示,控制端天车走行,对天车相关操作及相关状态的实时监视。,四、系统功能展示,控制端设备地理信息,当前设备地理信息显示,四、系统功能展示,控制端状态监测,对运行时各个状态的实时监视。,四、系统功能展示,控制端卷扬机构,对起重设备中卷扬机构相关信息的实时监视。主要包括各个卷扬相关操作状态、高速制动开关状态、卷扬选择模式等信息的实时监视。,四、系统功能展示,网络端设备列表,显示设备详细信息，同时对该设备信息具有查看、编辑功能。,四、系统功能展示,网络端授时期限管理,实现对设备授权期限的查看、添加、修改功能。对于授权期限的管理可使设备在所授期限范围内正常使用。,四、系统功能展示,网络端设备服务管理,管理设备是否启用或停用，方便系统是否对该设备提供服务支持。,四、系统功能展示,网络端设备地理信息地图显示,显示设备所在地理位置的详细信息；可通过时间节点动态轨迹回放设备某一时间段内所在地理信息。,四、系统功能展示,五、系统特点,五、系统特点,除具备国家标准及行业中设备安全监控管理系统具有的通用功能外,本系统还具备以下特点：,五、系统特点,3.可同时被监管部门、业主、设备生产方、设备租赁方、设备使用方、监理方等同时使用，并可以根据各自不同的业务需求，提供不同的应用模式。,如此，安装本系统后，不仅不会增加企业负担，还使相关各方关心的问题都得到解决。,五、系统特点,安全监控管理系统,方案说明,郑州新大方重工科技有限公司,2014年08月,1. 经济性方案概述,在充分满足国标GB/T28264-2012的要求的基础上，为满足客户的差异化的需求，提出了两种更经济的安全监控管理系统方案。 方案二：本地基本型 SMS-L型,1. 经济性方案概述,方案三：本地基本型 SMS-LS型,2、经济性方案介绍,采用威纶通的触摸屏与设备的PLC、载荷限制器等进行通讯进行数据采集； 在触摸屏上显示并记录数据信息； 如原设备缺少国标要求的采集源，如限位开关，超速传感器等通过增加数据采集模块的方式采集数据，数据采集模块直接与触摸屏通讯； 实现触摸屏与西门子，三菱、欧姆龙、光洋、等主流PLC的通讯，进而实现数据的采集； 如果是旧设备改造，原设备没有PLC、是继电器控制，可以通过数据采集实现安全监控管理；,数据采集系统：,显示界面，显示内容可更加客户需求设备情况进行定制开发！,数据采集系统显示界面效果：,2、经济性方案介绍,数据采集系统主要部件：,原设备PLC,采集模块,载荷限制器,2、经济性方案介绍,视频采集部分： 模拟摄像头：无延时，视频线传输距离达500米，较经济； 网络摄像头：视频清晰度更高，POE供电不需要外接电源，布线方便，不易受干扰，在大跨度、高度情况下，要采用光纤传输。 视频显示： 采用车载显示进行视频显示；抗震性强。安装方便； 视频存储： 硬盘录像机进行存储；大容量的存储空间；,视频采集系统：,2、经济性方案介绍,如原设备以有视频系统， 可以部分利用原来的视频设备进行改造升级。满足国标要求，并为客户减少资金投入。,视频系统主要硬件组成,硬盘录像机,车载显示器,原有摄像头,增加摄像头,2、经济性方案介绍,方案二和方案三对比,方案二一个显示屏，即显示视频，又显示数据，可遥控切换显示内容；工控机与设备PLC，采集模块等通讯进行数据采集与存储，在显示器上进行显示。,方案三：显示屏显示视频频，触摸屏与设备PLC，采集模块等通讯进行数据采集、存储、显示。,2、经济性方案介绍,远程本地型方案：采用独立开发的软件系统，选用高性能的工控机完成数据和视频信息的一体化采集、存储、处理、显示，能够扩展的功能更丰富，能够满足客户定制化的需求，并与后台安全监控管理系统融合，实现设备基于物联网的信息化、智能化等管理需求。 本地基本型：采用成熟的工业化视频系统进行视频的采集、存储、显示。选用通用的HMI开发平台，并进行二次开发来实现数据的采集、处理、存储、显示、报警等功能。总体经济性更好。,与专家型方案对比,2、经济性方案介绍,方案二：工控机功能更强，可适应更复杂的系统，数据存储空间较大 ；单屏显示，节省安装空间； 方案三：数据、视频单独显示，显示方便。更经济；,方案二与方案三对比,2、经济性方案介绍,