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

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種監測系統，尤其涉及一種門式起重機安全健康監測系統。
技術背景
[0002]起重機械一直以來被譽為托起國民經濟的臂膀，進入21世紀以來，隨著我國基礎設施建設的迅猛發展和國民經濟傳統工業的整體復蘇，我國的起重機械行業也迅速發展壯大，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變為我國國民經濟持續快速發展的重要裝備之一，被廣泛應用于冶金工業、電力工業、機械制造業、交通運輸業、建筑業、商業和農業等國民經濟各部門及人們日常生活中。
[0003]由于工業生產規模的不斷擴大，生產效率日益提高，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、自動化的方向發展，同時也對它的安全性能提出了越來越高的要求，根據近幾年國家質檢總局事故統計結果，在各類特種設備事故中，起重機械事故比例是最高的，而且起重機械一旦發生事故通常是重大、特大事故，起重機械的事故多發不僅嚴重威脅著我國的安全生產形勢，更嚴重威脅著人民的生命財產安全。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測勢在必行。


【發明內容】

[0004]為了防止起重機使用過程中各種事故的發生，本發明提供一種門式起重機安全健康監測系統，包括人機界面、應變傳感器、應變傳感器節點、應變傳感器網關、視頻攝像頭、多通道切換控制模塊、路由器、網橋、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測起重機作業危險區域的位置；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；網橋與路由器相連；高增益天線安裝在每臺起重機及中央監控室外；應變傳感器通過CAN總線或ZIGBEE無線與應變傳感器節點相連；應變傳感器節點通過CAN總線或ZIGBEE無線與應變傳感器網關相連；應變傳感器網關與人機界面相連。
[0005]進一步的，人機界面主要完成中央計算機、起重機PLC及傳感器網關的通信，顯示所有的模擬量及開關量信號，實現故障報警，完成視頻監測等功能，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，應變傳感器節點為CSG401型CAN總線應變傳感器節點或SG404型ZIGBEE無線應變傳感器節點，由采集處理模塊、CAN/ZIGBEE收發模塊組成，每個應變傳感器節點有4個通道，每個通道內置有獨立的高精度120橋路電阻和放大調理電路，可由軟件自動切換選擇1/4橋、半橋、全橋測量方式，采集數據實時傳輸至傳感器網關。
[0008]進一步的，應變傳感器網關為BS909或BS909-CAN型應變傳感器網關，所述應變傳感器網關將應變傳感器節點采集到的數據上傳給人機界面，其內置GPRS無線通訊模塊，也可通過外網將數據發送到遠程終端機上。
[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°水平連續旋轉和垂直方向_2°?90°自動翻轉180°后連續監視。
[0010]進一步的，門式起重機安全健康監測系統共采用4個視頻攝像頭完成監測任務。
[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4個視頻攝像頭的視頻圖像通道的切換。
[0012]本發明的有益效果在于:
(I)能實時監測起重機的運行狀態參數及安全健康狀況，能及時發現異常情況，進行改正或維修，避免事故的發生，有效地提高起重機的健康與安全。同時，本系統還可以實現特檢人員、起重機管理者、廠家等的遠程監測，防止司機的違規操作，大大降低維護成本，節約人力資源。
[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，還支持多種通信協議，具有足夠的處理速度、足夠的畫面數據存儲及足夠的顯示方式。
[0014](3)采用CSG401型CAN總線應變傳感器節點傳輸速率高且傳輸距離遠，每個節點4個通道的設置便于位置相近的電阻應變片傳感器連接到一個節點上，節省節點個數，降低整個監測系統費用。
[0015](4)BS909網關將應變傳感器節點采集到的數據上傳給人機界面，具有數據透明傳輸和數據緩存的特性。
[0016](5)安裝4個QH-SD6980-HN型工業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，降低操作人員的操作難度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發明結構示意圖；
圖2為本發明視頻圖像通道切換控制模塊原理框圖。

【具體實施方式】
[0018]起重設備的安全健康性是當今相關工程領域所密切關注的研究課題。本發明研發了完備的門式起重機安全健康監測系統，不僅可以同時監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護的水平，具有廣泛的應用前景和社會經濟效益。
[0019]如圖1所示，門式起重機安全健康監測系統以司機室內配置的人機界面為上位機，實時顯示起重機的運行狀態安全狀況及結構健康狀況，對故障及危險狀況進行報警。結構健康監測部分是由應變傳感器、應變傳感器節點和傳感器網關組成。應變傳感器用來感受起重機結構的受力情況并將應變信息轉換成電信號傳送至應變傳感器節點；應變傳感器節點是結構健康監測的數據采集與傳輸部分，傳感器數據采集后由內部的數據發送模塊發送至傳感器網關；傳感器網關是結構健康監測的數據傳輸部分，網關內有數據接收模塊，接收到各傳感器節點發送的數據后將數據發送至觸摸屏。運行狀態監測部分主要監測起重機的運行狀態參數及起重機作業區域的視頻圖像，按照GB 6067.1及相關標準的要求，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測門式起重機的起重量、變幅幅度、旋轉角度等運行參數，這些數據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電機的電流、電壓等參數值，運行狀態監測只需完成PLC與觸摸屏的通訊并從PLC中讀出數據即可。
[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場危險區域及司機視野盲區的實時動態圖像，一般配置多個攝像頭以監測吊鉤、吊鉤周圍、各門腿等區域，攝像頭與觸摸屏的信號采用有線傳輸。本地安全健康監測系統所獲取的起重機信息可以通過有線或無線網絡傳輸至遠程監控中心，設備管理部門、特檢機構等可以遠程獲知起重機的運行及安全健康狀況。
[0021]本系統通過人機界面與起重機的PLC控制系統相連，采集PLC的所有實時狀態數據，實現對起重機比較全面的運行狀態安全監測；通過人機界面與傳感器網關相連，采集各個危險點的應變數據，監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境狀況，取消操作人員的視野盲區，降低操作人員的操作難度。
[0022]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發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明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發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明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種門式起重機安全健康監測系統，其特征在于:包括人機界面、應變傳感器、應變傳感器節點、應變傳感器網關、視頻攝像頭、多通道切換控制模塊、路由器、網橋、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測起重機作業危險區域的位置；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；網橋與路由器相連；高增益天線安裝在每臺起重機及中央監控室外；應變傳感器通過CAN總線或ZIGBEE無線與應變傳感器節點相連；應變傳感器節點通過CAN總線或ZIGBEE無線與應變傳感器網關相連；應變傳感器網關與人機界面相連。
2.根據權利要求1所述的一種門式起重機安全健康監測系統，其特征在于:所述人機界面主要完成中央計算機、起重機PLC及傳感器網關的通信，顯示所有的模擬量及開關量信號，實現故障報警，完成視頻監測等功能，選擇GP-3650T觸摸屏。
3.根據權利要求1所述的一種門式起重機安全健康監測系統，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.根據權利要求1所述的一種門式起重機安全健康監測系統，其特征在于:所述應變傳感器節點為CSG401型CAN總線應變傳感器節點或SG404型ZIGBEE無線應變傳感器節點，由采集處理模塊、CAN/ZIGBEE收發模塊組成，每個應變傳感器節點有4個通道，每個通道內置有獨立的高精度120橋路電阻和放大調理電路，可由軟件自動切換選擇1/4橋、半橋、全橋測量方式，采集數據實時傳輸至傳感器網關。
5.根據權利要求1所述的一種門式起重機安全健康監測系統，其特征在于:所述應變傳感器網關為BS909或BS909-CAN型應變傳感器網關，所述應變傳感器網關將應變傳感器節點采集到的數據上傳給人機界面，其內置GPRS無線通訊模塊，也可通過外網將數據發送到遠程終端機上。
6.根據權利要求1所述的一種門式起重機安全健康監測系統，其特征在于:所述視頻攝像頭選用QH-SD6980-HN型工業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°水平連續旋轉和垂直方向-2°?90°自動翻轉180°后連續監視。
7.根據權利要求1所述的一種門式起重機安全健康監測系統，其特征在于:所述門式起重機安全健康監測系統共采用4個視頻攝像頭完成監測任務。
8.根據權利要求1所述的一種門式起重機安全健康監測系統，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 優先權日:2014年7月7日
【發明者】陳紅艷, 張一輝, 朱龍彪, 袁桂芳, 許兵, 李淑娟, 陳洪良, 王發賢, 姜武, 顧建平 申請人:江蘇省特種設備安全監督研究院南通分院, 南通大學