談鐵路門式起重機安全監(jiān)控技術范文

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摘要:鐵路運輸作為我國貨物的重要方式，在國內(nèi)貨物流通方面扮演著非常關鍵的角色。門式起重機作為鐵路運輸中裝卸貨物的主要機型，在安全性、作業(yè)效率、使用成本等方面有著明顯的優(yōu)勢。但是考慮到門式起重機作業(yè)的特殊性，其屬于特種設備管理的范疇，對于其操作、設備管理、安全監(jiān)控有著嚴格規(guī)定。將門式起重機安全監(jiān)控作為研究對象，從當前鐵路門式起重機安全監(jiān)控存在的問題入手，重點設計了鐵路門式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)，并提出了提升鐵路門式起重機安全監(jiān)控技術應用效果的相關對策。

關鍵詞:鐵路;門式起重機;安全監(jiān)控技術

1當前鐵路門式起重機安全監(jiān)控存在的問題

1．1操作人員安全把控能力相對較弱

從當前鐵路門式起重機運行的情況來看，雖然均有了安全監(jiān)控，但是多數(shù)情況下，處于被動的安全監(jiān)控狀態(tài)，安全監(jiān)控數(shù)據(jù)僅僅成為后續(xù)分析安全事故的基礎資料，并沒有給操作人員提供出對應的應急處理手段，導致雖然操作人員已經(jīng)意識到問題的存在，但是并不能及時采取對應的應對措施。

1．2安全監(jiān)控管理措施滯后

從當前很多鐵路門式起重機運行情況來看，由于不能掌握門式起重機實際運行狀態(tài)，特別是沒有門式起重機運行的歷史數(shù)據(jù)，僅僅是從定期保養(yǎng)維護、不定期大修、項修、臨時維修、人工填記運行時間及定期作業(yè)噸位分析設備狀態(tài)，導致并不能采取針對性的門式起重機管理措施，由于沒有數(shù)據(jù)和視頻的支撐導致傳統(tǒng)的管理方式已經(jīng)相對滯后。

2鐵路門式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)設計

2．1系統(tǒng)架構(gòu)設計

門式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過對起重機運行參數(shù)進行分析，及時有效判別門式起重機運行狀態(tài)，實現(xiàn)及時有效維護與維修，從而更好保證門式起重機運行的安全性。在系統(tǒng)設計時，主要包含有:遠程監(jiān)控軟件設計、視頻監(jiān)控設計、數(shù)據(jù)采集與處理設計等3個模塊。1)數(shù)據(jù)采集與處理模塊的功能設計。該模塊的主要作用是通過安全裝置實現(xiàn)對設備運行信息、操作人具體操作信息等信息的安全監(jiān)測，并將監(jiān)測得到的信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，操作人員可通過顯示屏直接觀察，同時，通過數(shù)據(jù)分析的方式，判定門式起重機是否在合理的范圍內(nèi)運行，一般普通龍門起重機起重量在100t內(nèi)，跨度在4～39m，水電站龍門起重機起重量達80～500t，其跨度較小(8～16m)，一些造船龍門起重機的起重量通常為100～500t，跨度達185m，若設備運行過程中超過了其運行的安全范圍，則提醒報警。特別是設備運行的范圍接近達到危險數(shù)值時，會將電源強制切斷。對采集得到的數(shù)據(jù)會存儲處理，將門式起重機運行的歷史記錄全部存儲起來，為門式起重機后續(xù)的維護與管理提供有效數(shù)據(jù)。2)視頻監(jiān)控模塊。該模塊的主要功能是通過將攝像裝置安裝到門式起重機上的各個部位，從而將門式起重機實時狀態(tài)傳輸給控制室，畫面采用多顯示器的方式顯示，更好知道操作人員安全操作。視頻畫面也會及時存儲到相關的服務器中，給管理人員開展總結(jié)分析提供參考。3)遠程監(jiān)控軟件模塊。通過對視頻攝像、檢測數(shù)據(jù)等進行分析，統(tǒng)計門式起重機的違章作業(yè)情況、安全事故發(fā)生率等，從而更為有效的實現(xiàn)對門式起重機的高效管理。門式起重機安全監(jiān)控綜合管理系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

2．2系統(tǒng)功能分析

1)數(shù)據(jù)存儲模塊分析。將門式起重機操作記錄、運行的數(shù)據(jù)進行實時收集，提供出較為詳盡的分析報表、歷史數(shù)據(jù)等，在操作人員的HMI上可以將門式起重機的實時數(shù)據(jù)顯示出來，從而更好的方便操作人員查看，同時具有強制停車、報警及預警等功能。數(shù)據(jù)在傳輸之后存儲到對應的服務器上，在進行了分析后，為管理人員提供出數(shù)據(jù)圖表，從而為管理人員開展門式起重機的風險趨勢分析提供基礎資料，以便及時采取針對性的預防、維修措施。2)安全操作控制模塊分析。若門式起重機在運行時有故障發(fā)生或達到安全預警，則在HMI中會顯示出報警信號，提醒操作人員采取應對措施，及時降低風險。若操作人員并沒有采取針對性的措施，則門式起重機會被強制停止。若門式起重機在操作時有盲區(qū)出現(xiàn)，則操作人員可通過視頻監(jiān)控的方式消除盲區(qū)，確保作業(yè)安全性。3)遠程管理模塊分析。系統(tǒng)將對門式起重機運行視頻與數(shù)據(jù)進行檢測，并傳到地面監(jiān)控室內(nèi)進行存儲，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)的方式實現(xiàn)分級管理。4)“黑匣子”模塊分析。門式起重機運行的數(shù)據(jù)會被系統(tǒng)準確存儲，在管理軟件中統(tǒng)計分析門式起重機的安全事件和運行故障，門式起重機的管理人員能夠隨時查詢門式起重機出現(xiàn)故障前后的運行視頻與數(shù)據(jù)，第一時間判定門式起重機出現(xiàn)故障的原因。

2．3技術設計方案設計

2．3．1數(shù)據(jù)采集及處理通過采用信號傳輸與轉(zhuǎn)換、激光測距、編碼器定位等方式實現(xiàn)各種類型安全數(shù)據(jù)的采集，并通過傳感器傳遞到控制室內(nèi)，顯示到人機界面上，在對數(shù)據(jù)進行分析的基礎上，判定門式起重機運行的數(shù)據(jù)是否處于安全的范圍內(nèi)，操作人員通過查看顯示屏，采取對應操作，操作信號通過PLC輸出，有效實現(xiàn)對設備運行的管理。具體的采集和處理過程如下:1)將門式起重機上的風速儀信號、重量限制器信號轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡信號，并傳輸?shù)教幚硐到y(tǒng)主控系統(tǒng)，操作人員通過HMI實現(xiàn)實時掌握門式起重機運行環(huán)境的風速、負重等參數(shù)，(系統(tǒng)首先發(fā)出報警信號，提醒操作人員采取應對措施，若操作人員并沒有采取針對性的措施，則門式起重機會被強制停止。)2)選擇使用編碼技術，將絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器安裝到對應位置，門式起重機運行的加速度、速度、方向及大小車等情況會在HMI中顯示出來，當達到了設計的位置時，會有報警發(fā)生，危險方向的二次回路將被切斷，確保運行的安全性。3)設計使用激光測距技術對門式起重機制動片運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，這里主要考慮到其在運行過程中，難免出現(xiàn)各種類型的磨損，影響到門式起重機的制動效果，因此，設計在相關位置安裝激光測距儀，并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)在HMI中監(jiān)測，若磨損到設定數(shù)值，則會在HMI中顯示出報警信號。4)設計采用無線局域網(wǎng)、局域網(wǎng)等對本地通信模塊的訪問，完成門式起重機的數(shù)據(jù)采集和遠程調(diào)度中心之間的數(shù)據(jù)有效傳輸。

2．3．2視頻監(jiān)控模塊在該模塊中，主要包含有網(wǎng)絡硬盤錄像、錄像機、路由器、監(jiān)視器等部件，主要目的有2個，其一是為操作人員提供出無死角的視頻服務，特別是吊運長大笨重貨物及形狀不規(guī)則笨重貨物及F－TR鎖及集裝箱專用平車的裝卸作業(yè)。其二是將檢測得到的視頻和數(shù)據(jù)進行存儲，方便管理人員及時掌握門式起重機的運行狀態(tài)，特別是在出現(xiàn)事故后，能夠通過視頻找出事故出現(xiàn)的具體原因。在門式起重機的對應位置安裝高清網(wǎng)絡攝像機，將監(jiān)視器安裝到司機室。通過無線網(wǎng)橋，實現(xiàn)辦公室和門式起重機之間數(shù)據(jù)的有效連接，在辦公室放置工控機作為監(jiān)控機器，安裝路由器，分配1個IP，將監(jiān)控機器用網(wǎng)線接入路由器，將NVR(網(wǎng)絡硬盤錄像機)IP地址及端口映射到網(wǎng)絡中，在網(wǎng)絡終端電腦訪問IP實現(xiàn)視頻監(jiān)控。具體見圖2所示。

3提升鐵路門式起重機安全監(jiān)控技術應用效果的相關對策

3．1集成金屬結(jié)構(gòu)在線健康監(jiān)測系統(tǒng)

從當前門式起重機安全監(jiān)控技術創(chuàng)新情況來看，通過將在線健康監(jiān)測系統(tǒng)嵌入到安全監(jiān)控系統(tǒng)中對于提升門式起重機安全監(jiān)控效果非常關鍵。在具體應用時，應當注重實用振動傳感器與應力應變器，將這些裝置安裝到門式起重機的關鍵位置，從而實現(xiàn)對門式起重機運行過程中各種結(jié)構(gòu)振動、應力應變的及時捕獲，并對捕獲得到的數(shù)據(jù)進行在線評估、數(shù)據(jù)分析及動態(tài)存儲等，根據(jù)分析結(jié)果決定是否發(fā)出警報，提醒工作人員采取對應的應對策略。

3．2完善監(jiān)控數(shù)據(jù)采集技術

從當前門式起重機運行實際來看，雖然各種類型的系統(tǒng)已經(jīng)應用到其中，但是在數(shù)據(jù)采集方面仍舊有著較大的提升空間。只有及時準確的采集到相關的數(shù)據(jù)，采用及時有效的應對策略。因此，在具體操作時，應當注重數(shù)據(jù)采集技術的更新，可以選擇使用智能故障診斷理論，研究特定的性能狀態(tài)監(jiān)測技術與方法，為完善鐵路貨場門式起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)提供技術支撐。

4結(jié)語

全面確保鐵路門式起重機運行的安全性非常關鍵。在具體實施的過程中，除了將現(xiàn)代化硬件技術與軟件技術應用到安全監(jiān)控方面之外，還應當注重對各種技術進行及時更新，從而更好實現(xiàn)對鐵路門式起重機運行安全性的有效監(jiān)控，提升鐵路門式起重機運行安全效果。

參考文獻:

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［2］楊行舟，程文明，許明恒．基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡的門式起重機故障診斷系統(tǒng)的研究［J］．中國工程機械學報，2013，11(4):337－339．

作者：馬超 單位：中國鐵路成都局集團有限公司