一種門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】為了防止起重機使用過程中各種事故的發(fā)生，本發(fā)明提供一種門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)，包括人機界面、應變傳感器、應變傳感器節(jié)點、應變傳感器網(wǎng)關(guān)、視頻攝像頭、多通道切換控制模塊、路由器、網(wǎng)橋、高增益天線、中央計算機。本系統(tǒng)能實時監(jiān)測起重機的運行狀態(tài)參數(shù)及安全健康狀況，能及時發(fā)現(xiàn)異常情況，進行改正或維修，避免事故的發(fā)生，有效地提高起重機的健康與安全。另外，本系統(tǒng)還可以實現(xiàn)特檢人員、起重機管理者、廠家等的遠程監(jiān)測，防止司機的違規(guī)操作，大大降低維護成本，節(jié)約人力資源。
【專利說明】一種門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種監(jiān)測系統(tǒng)，尤其涉及一種門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]起重機械一直以來被譽為托起國民經(jīng)濟的臂膀，進入21世紀以來，隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展和國民經(jīng)濟傳統(tǒng)工業(yè)的整體復蘇，我國的起重機械行業(yè)也迅速發(fā)展壯大，截至目前為止，我國起重機械的保有量和制造量均居世界第一位，起重機械已從原始意義上的物料搬運機械轉(zhuǎn)變?yōu)槲覈鴩窠?jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展的重要裝備之一，被廣泛應用于冶金工業(yè)、電力工業(yè)、機械制造業(yè)、交通運輸業(yè)、建筑業(yè)、商業(yè)和農(nóng)業(yè)等國民經(jīng)濟各部門及人們?nèi)粘Ｉ钪小?br> [0003]由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，生產(chǎn)效率日益提高，促使起重機的需求量不斷上漲，要求也越來越高，起重機正向大型化、高速化、自動化的方向發(fā)展，同時也對它的安全性能提出了越來越高的要求，根據(jù)近幾年國家質(zhì)檢總局事故統(tǒng)計結(jié)果，在各類特種設(shè)備事故中，起重機械事故比例是最高的，而且起重機械一旦發(fā)生事故通常是重大、特大事故，起重機械的事故多發(fā)不僅嚴重威脅著我國的安全生產(chǎn)形勢，更嚴重威脅著人民的生命財產(chǎn)安全。因此，起重機安全健康狀況受到了越來越高的重視，進行起重機安全健康監(jiān)測勢在必行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了防止起重機使用過程中各種事故的發(fā)生，本發(fā)明提供一種門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)，包括人機界面、應變傳感器、應變傳感器節(jié)點、應變傳感器網(wǎng)關(guān)、視頻攝像頭、多通道切換控制模塊、路由器、網(wǎng)橋、高增益天線、中央計算機；所述人機界面安裝在起重機司機室；應變傳感器安裝在起重機的危險點處；視頻攝像頭安裝在起重機上可以監(jiān)測起重機作業(yè)危險區(qū)域的位置；攝像頭輸出與多通道切換控制模塊相連，多通道切換控制模塊與人機界面相連；路由器與人機界面及中央計算機相連；網(wǎng)橋與路由器相連；高增益天線安裝在每臺起重機及中央監(jiān)控室外；應變傳感器通過CAN總線或ZIGBEE無線與應變傳感器節(jié)點相連；應變傳感器節(jié)點通過CAN總線或ZIGBEE無線與應變傳感器網(wǎng)關(guān)相連；應變傳感器網(wǎng)關(guān)與人機界面相連。
[0005]進一步的，人機界面主要完成中央計算機、起重機PLC及傳感器網(wǎng)關(guān)的通信，顯示所有的模擬量及開關(guān)量信號，實現(xiàn)故障報警，完成視頻監(jiān)測等功能，選擇GP-3650T觸摸屏。
[0006]進一步的，應變傳感器選用日本共和KXW-5-120-gl0_ll型焊接式電阻應變片。
[0007]進一步的，應變傳感器節(jié)點為CSG401型CAN總線應變傳感器節(jié)點或SG404型ZIGBEE無線應變傳感器節(jié)點，由采集處理模塊、CAN/ZIGBEE收發(fā)模塊組成，每個應變傳感器節(jié)點有4個通道，每個通道內(nèi)置有獨立的高精度120橋路電阻和放大調(diào)理電路，可由軟件自動切換選擇1/4橋、半橋、全橋測量方式，采集數(shù)據(jù)實時傳輸至傳感器網(wǎng)關(guān)。
[0008]進一步的，應變傳感器網(wǎng)關(guān)為BS909或BS909-CAN型應變傳感器網(wǎng)關(guān)，所述應變傳感器網(wǎng)關(guān)將應變傳感器節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)上傳給人機界面，其內(nèi)置GPRS無線通訊模塊，也可通過外網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程終端機上。
[0009]進一步的，視頻攝像頭選用QH-SD6980-HN型工業(yè)級遠距離紅外高速云臺可變焦距攝像頭，其圖像傳感器為1/3" SONY (XD，變焦率為18倍光學變倍，紅外照射距離大于100m，信號制式為NTSC/PAL，采用IP66、4000V防雷、防浪涌和防突波保護，符合GB/T17626.5 4級標準，0°?360°水平連續(xù)旋轉(zhuǎn)和垂直方向_2°?90°自動翻轉(zhuǎn)180°后連續(xù)監(jiān)視。
[0010]進一步的，門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)共采用4個視頻攝像頭完成監(jiān)測任務。
[0011]進一步的，還包括多通道切換控制模塊；所述多通道切換控制模塊采用STC89C52單片機控制實現(xiàn)4個視頻攝像頭的視頻圖像通道的切換。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:
(I)能實時監(jiān)測起重機的運行狀態(tài)參數(shù)及安全健康狀況，能及時發(fā)現(xiàn)異常情況，進行改正或維修，避免事故的發(fā)生，有效地提高起重機的健康與安全。同時，本系統(tǒng)還可以實現(xiàn)特檢人員、起重機管理者、廠家等的遠程監(jiān)測，防止司機的違規(guī)操作，大大降低維護成本，節(jié)約人力資源。
[0013](2)人機界面所選用的GP-3650T觸摸屏除具有基本的通信功能外，還支持多種通信協(xié)議，具有足夠的處理速度、足夠的畫面數(shù)據(jù)存儲及足夠的顯示方式。
[0014](3)采用CSG401型CAN總線應變傳感器節(jié)點傳輸速率高且傳輸距離遠，每個節(jié)點4個通道的設(shè)置便于位置相近的電阻應變片傳感器連接到一個節(jié)點上，節(jié)省節(jié)點個數(shù)，降低整個監(jiān)測系統(tǒng)費用。
[0015](4)BS909網(wǎng)關(guān)將應變傳感器節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)上傳給人機界面，具有數(shù)據(jù)透明傳輸和數(shù)據(jù)緩存的特性。
[0016](5)安裝4個QH-SD6980-HN型工業(yè)級遠距離紅外高速云臺可變焦距攝像頭，可以取消操作人員的視野盲區(qū)，降低操作人員的操作難度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明視頻圖像通道切換控制模塊原理框圖。

【具體實施方式】
[0018]起重設(shè)備的安全健康性是當今相關(guān)工程領(lǐng)域所密切關(guān)注的研究課題。本發(fā)明研發(fā)了完備的門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)，不僅可以同時監(jiān)測門座式起重機的安全與健康性能，保障起重機安全有效運行，更能提升起重機的安全管理和維修養(yǎng)護的水平，具有廣泛的應用前景和社會經(jīng)濟效益。
[0019]如圖1所示，門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)以司機室內(nèi)配置的人機界面為上位機，實時顯示起重機的運行狀態(tài)安全狀況及結(jié)構(gòu)健康狀況，對故障及危險狀況進行報警。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測部分是由應變傳感器、應變傳感器節(jié)點和傳感器網(wǎng)關(guān)組成。應變傳感器用來感受起重機結(jié)構(gòu)的受力情況并將應變信息轉(zhuǎn)換成電信號傳送至應變傳感器節(jié)點；應變傳感器節(jié)點是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集與傳輸部分，傳感器數(shù)據(jù)采集后由內(nèi)部的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送至傳感器網(wǎng)關(guān)；傳感器網(wǎng)關(guān)是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳輸部分，網(wǎng)關(guān)內(nèi)有數(shù)據(jù)接收模塊，接收到各傳感器節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)發(fā)送至觸摸屏。運行狀態(tài)監(jiān)測部分主要監(jiān)測起重機的運行狀態(tài)參數(shù)及起重機作業(yè)區(qū)域的視頻圖像，按照GB 6067.1及相關(guān)標準的要求，絕大部分門式起重機已安裝起重機械安全保護裝置，這些保護裝置能實時監(jiān)測門式起重機的起重量、變幅幅度、旋轉(zhuǎn)角度等運行參數(shù)，這些數(shù)據(jù)被傳送至起重機的可編程控制器中，PLC通過擴展模塊與變頻器通訊，可獲知門式起重機各個機構(gòu)電機的電流、電壓等參數(shù)值，運行狀態(tài)監(jiān)測只需完成PLC與觸摸屏的通訊并從PLC中讀出數(shù)據(jù)即可。
[0020]如圖2所示，視頻圖像通過在起重機上配置攝像頭來采集施工現(xiàn)場危險區(qū)域及司機視野盲區(qū)的實時動態(tài)圖像，一般配置多個攝像頭以監(jiān)測吊鉤、吊鉤周圍、各門腿等區(qū)域，攝像頭與觸摸屏的信號采用有線傳輸。本地安全健康監(jiān)測系統(tǒng)所獲取的起重機信息可以通過有線或無線網(wǎng)絡傳輸至遠程監(jiān)控中心，設(shè)備管理部門、特檢機構(gòu)等可以遠程獲知起重機的運行及安全健康狀況。
[0021]本系統(tǒng)通過人機界面與起重機的PLC控制系統(tǒng)相連，采集PLC的所有實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對起重機比較全面的運行狀態(tài)安全監(jiān)測；通過人機界面與傳感器網(wǎng)關(guān)相連，采集各個危險點的應變數(shù)據(jù)，監(jiān)測起重機的健康狀況；通過人機界面與攝像頭相連，觀察起重機附近的環(huán)境狀況，取消操作人員的視野盲區(qū)，降低操作人員的操作難度。
[0022]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括人機界面、應變傳感器、應變傳感器節(jié)點、應變傳感器網(wǎng)關(guān)、視頻攝像頭、多通道切換控制模塊、路由器、網(wǎng)橋、高增益天線、中央計算機；所述人機界面安裝在起重機司機室；應變傳感器安裝在起重機的危險點處；視頻攝像頭安裝在起重機上可以監(jiān)測起重機作業(yè)危險區(qū)域的位置；攝像頭輸出與多通道切換控制模塊相連，多通道切換控制模塊與人機界面相連；路由器與人機界面及中央計算機相連；網(wǎng)橋與路由器相連；高增益天線安裝在每臺起重機及中央監(jiān)控室外；應變傳感器通過CAN總線或ZIGBEE無線與應變傳感器節(jié)點相連；應變傳感器節(jié)點通過CAN總線或ZIGBEE無線與應變傳感器網(wǎng)關(guān)相連；應變傳感器網(wǎng)關(guān)與人機界面相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述人機界面主要完成中央計算機、起重機PLC及傳感器網(wǎng)關(guān)的通信，顯示所有的模擬量及開關(guān)量信號，實現(xiàn)故障報警，完成視頻監(jiān)測等功能，選擇GP-3650T觸摸屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述應變傳感器選用日本共和KXW-5-120-gl0-ll型焊接式電阻應變片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述應變傳感器節(jié)點為CSG401型CAN總線應變傳感器節(jié)點或SG404型ZIGBEE無線應變傳感器節(jié)點，由采集處理模塊、CAN/ZIGBEE收發(fā)模塊組成，每個應變傳感器節(jié)點有4個通道，每個通道內(nèi)置有獨立的高精度120橋路電阻和放大調(diào)理電路，可由軟件自動切換選擇1/4橋、半橋、全橋測量方式，采集數(shù)據(jù)實時傳輸至傳感器網(wǎng)關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述應變傳感器網(wǎng)關(guān)為BS909或BS909-CAN型應變傳感器網(wǎng)關(guān)，所述應變傳感器網(wǎng)關(guān)將應變傳感器節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)上傳給人機界面，其內(nèi)置GPRS無線通訊模塊，也可通過外網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程終端機上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述視頻攝像頭選用QH-SD6980-HN型工業(yè)級遠距離紅外高速云臺可變焦距攝像頭，其圖像傳感器為1/3" SONY (XD，變焦率為18倍光學變倍，紅外照射距離大于100m，信號制式為NTSC/PAL，采用IP66、4000V防雷、防浪涌和防突波保護，符合GB/T17626.5 4級標準，0°?360°水平連續(xù)旋轉(zhuǎn)和垂直方向-2°?90°自動翻轉(zhuǎn)180°后連續(xù)監(jiān)視。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)共采用4個視頻攝像頭完成監(jiān)測任務。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種門式起重機安全健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:還包括多通道切換控制模塊；所述多通道切換控制模塊采用STC89C52單片機控制實現(xiàn)4個視頻攝像頭的視頻圖像通道的切換。
【文檔編號】B66C13/16GK104229632SQ201410317603
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】陳紅艷, 張一輝, 朱龍彪, 袁桂芳, 許兵, 李淑娟, 陳洪良, 王發(fā)賢, 姜武, 顧建平 申請人:江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督研究院南通分院, 南通大學