本技術方案書是針對門式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件優(yōu)化方面的總體規(guī)劃、設計和應用功能設計。為客戶詳細介紹我公司對門式起重機實施安全監(jiān)控設計理念，設計方法及實施方法。 讓客戶熟悉我公司安全監(jiān)控系統(tǒng)有一個全面的認識，以方便客戶對我方起重機監(jiān)控系統(tǒng)做出項目實施選擇。 本技術方案書預期的讀者為參與該項目的技術人員和本工程項目建設的相關參與人員。
起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)主要是為保障起重機械運行的安全性、可控性以及可管理性而設計研發(fā)的一套完整的設備管理解決方案，主要用于反映起重機械實時、 真實和有效的運行狀況，并能夠對這些狀況和司機的操作指令進行實時的監(jiān)控、記錄和歷史回放。本方案目的就是為門式起重機械設備設計安全監(jiān)控系統(tǒng)， 使其具有實時監(jiān)視、故障分析處理、數據采集、運行維護、生產統(tǒng)計和整車使用狀況分析功能，能夠有效地幫助維修人員監(jiān)控和維護起重機，同時， 通過國家質檢部門的檢測，使起重機能夠進入正常使用階段，并根據客戶需要將運行數據和視頻畫面上傳至遠程監(jiān)控平臺，客戶可以隨時隨地進行查看。
方案規(guī)模：在2臺門式起重機上配備2套安全監(jiān)控系統(tǒng)。
1.GB/T 28264-2017《起重機械 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》
2.GB 6067.1-2010《起重機械安全規(guī)程》
3.GB5226.2-2002《機械安全 機械電氣設備》
4.GB3811-2008《起重機設計規(guī)范》
5.TSG Q7001–2013《起重機械制造監(jiān)督檢驗規(guī)則》
6.TSG Q7015–2013《起重機械定期檢驗規(guī)則》
7.TSG Q7016-2013《起重機械安裝改造重大維修監(jiān)督檢驗規(guī)則》
在單機上安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，通過監(jiān)視、控制、管理等手段，實現操作安全控制、危險臨界報警、現場實時顯示和數據記錄保存等功能，同時達到運用視頻和音頻技術實時顯示和記錄工作狀態(tài)、事后回放的功效。在此基礎上，根據具體情況和工作需要，可實現遠程傳輸、遠程監(jiān)控
根據 GB/T28264-2012《起重機械 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》要求，起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)是起重機械電氣控制的一部分，非獨立產品。本安全監(jiān)控管理系統(tǒng)是根據門式起重機實際電路，嚴格按照 GB/T28264 設計而來，具有針對性強的特點。
起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)屬于起重機的安全保護裝置，其主要功能是對起重機的實時運行狀態(tài)進行監(jiān)控、記錄并能實現故障報警等，必要時刻能夠控制起重機。 該監(jiān)控系統(tǒng)為監(jiān)控和管理起重機提供了一種專業(yè)可靠的方法。通過多重窗口和動態(tài)查看，用戶只需點擊幾下鼠標就可以輕松地查看起重機的運行狀態(tài)，進行視頻監(jiān)控，歷史操作和故障查詢。 系統(tǒng)提供通訊接口，滿足不同型號的起重機數據聯接。該系統(tǒng)定位于安全保護，為起重機的使用和維護提供保障。
3.3.1先進性及前瞻性
借鑒國際起重機安全保護系統(tǒng)的實施、管理和應用方面的成功經驗，保證安全監(jiān)控系統(tǒng)在規(guī)劃、設計、實施和運行管理模式等方面的先進性。
在制定系統(tǒng)管理、運行時充分考慮到本系統(tǒng)運行、與原系統(tǒng)集成、管理等方面的可能的變化調整，保證制定的有關技術規(guī)范在較長一段時間內的有效性。
3.3.2可集成性和可開放性
實現與多種起重機控制系統(tǒng)的集成和擴展，為用戶提供統(tǒng)一安全保護監(jiān)管平臺。
從整體的起重機械安全監(jiān)控信息化規(guī)劃出發(fā)，為了安全監(jiān)控系統(tǒng)能夠與其它企業(yè)級應用系統(tǒng)實現開放性的集成，我們將提供有關安全監(jiān)控系統(tǒng)與生產系統(tǒng)及其它系統(tǒng)連接的開放性接口和技術規(guī)范，從而更方便的搭建信息集成的核心基礎環(huán)境。
3.3.3完整性
安全監(jiān)控系統(tǒng)的技術實現和規(guī)范的制定將兼顧對于國家質檢機構和本企業(yè)管理的適用性。
由于安全監(jiān)控系統(tǒng)與其它控制系統(tǒng)的集成關系，我們將在已制定的現有技術規(guī)范和管理框架的基礎上，進一步完善一整套與安全監(jiān)控系統(tǒng)體系相適應的并符合起重機特點的有關技術資源分配、系統(tǒng)日常運行、技術支持模式和各種應用協(xié)調管理等的相應規(guī)范。
3.3.4靈活性及可擴展性
設計初期就能進行長遠的總體規(guī)劃，利用科學的工程實施方法，搭建一個具有擴展性和靈活性的技術平臺，實現對象的模塊化和參數化管理，以進行靈活和方便的開發(fā)和擴展，以不斷滿足業(yè)務發(fā)展對管理和決策支持的要求。
3.3.5安全性
提供從起重機械工作循環(huán)、起升下降、行走控制系統(tǒng)全方位、多層次地安全機制。通過運用編碼器、模數轉換、紅外監(jiān)測、動態(tài)數據存儲、、數據壓縮、數據加密等技術和管理手段保證系統(tǒng)的安全性和可靠性，符合安全監(jiān)控系統(tǒng)整體安全性的要求，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的運行。
3.3.6可維護性和可管理性
由于公司業(yè)務的長期發(fā)展，安全監(jiān)控系統(tǒng)是一個長期發(fā)展的工程。提出包括技術資源組織、分級分工授權、安全責任、日常維護、故障報告、應急措施、系統(tǒng)監(jiān)控、系統(tǒng)安全、災難恢復、系統(tǒng)接口協(xié)調流程等等符合安全監(jiān)控系統(tǒng)特點的技術管理和維護性建議，形成安全監(jiān)控管理維護和支持的核心力量。
從需求來看，安全監(jiān)控總體架構如下圖所示：
圖1 總體架構
安全監(jiān)控由幾部分組成：
信息處理系統(tǒng)將采集到的數據進行計算和處理，同時實時顯示起重機運行狀況，并能根據運行工況做出報警和相應處理。
控制輸出，它的功能是輸出控制信號和報警信號。
主要負責向司機和管理人員顯示起重機的工作狀態(tài)和各類參數。它分別以圖形、圖像、文字、聲光等方式輸出信息。它可能是工控機的監(jiān)視器，工業(yè)觸摸屏、指示燈、蜂鳴器等。
實時存儲所采集的信息，以備查用，例如硬盤錄像機。
門式起重機一般設有起重量限制器、各機構限位開關、安全門開關、超速保護開關等安全保護設備，還有起重量、速度、風速、三維坐標編碼器等傳感器的數字或模擬量信號。針對GB/T28264-2012中起重機監(jiān)控要求，監(jiān)控系統(tǒng)的總體設計為：
信息采集部分采用各類傳感器，例如，限位開關、編碼器、重量傳感器、風速儀、傾角儀等，這些傳感器實時采集起重機運行參數，將實際物理量轉換成可采集的電信號。然后采用具有RS485通訊功能的傳感器采集模塊將傳感器轉換成的電信號進行A/D轉換，最終把這些物理量轉換為能通過通信線進行遠距離傳輸并能被計算機識別的數據，以備上位機對這些數據進行處理和監(jiān)控。對于視頻信息，采用高清攝像機加錄像機，依托工控一體機來實時顯示設備運行情況，并連續(xù)保存這些視頻信息，保存期限能達到一個月。
信息處理部分為工業(yè)觸摸屏，采用以太網TCP/IP、RS485總線技術采集集成傳感器采集模塊數據，在自身系統(tǒng)內部對采集的實時數據進行處理，并顯示處理后的數據。必要時，亦可根據采集到的數據進行邏輯判斷來控制起重機運行或發(fā)出報警訊號。對于視頻信息，主要就是采用錄像機進行錄制，壓縮。
控制輸出部分借鑒PLC輸出理念，信息處理單元發(fā)送輸出指令，輸出模塊接受指令，進行控制輸出。
信息顯示部分采取工業(yè)觸摸屏+液晶顯示器，用戶只需點擊工業(yè)一體機軟件上的按鈕就可以可查看設備上的運行數據，在液晶顯示器上查看視頻信息并通過視頻錄像機回放視頻記錄，時刻監(jiān)控設備運行狀況。
信息的存儲部分，設備的所有運行數據存入工業(yè)一體機硬盤，視頻信息則存入硬盤錄像機。
系統(tǒng)根據國家檢規(guī)《GB/T 28264-2012》不同類型起重機所監(jiān)控參數和顯示得參數見下表所示：
本公司的安全監(jiān)控系統(tǒng)均滿足以上參數的監(jiān)測和顯示。
安全監(jiān)控系統(tǒng)主界面分欄目，具體欄目結構如下：
說明：
其中傳感器參數區(qū)根據不同起重機類型和傳感器部署數量顯示不同的參數內容，具體情況需要參考機械原理圖和電氣原理圖。
視頻采用網絡高清攝像機通過交換機連接到數字硬盤錄像機上，通過液晶顯示器顯示，視頻儲存72小時。
視頻監(jiān)控拓撲圖
采用網絡硬盤錄像機，H.265編碼，配置東芝/希捷/華碩1TB監(jiān)控專用盤。
視頻錄像機裝于司機室柜內
本安全監(jiān)控系統(tǒng)的視頻系統(tǒng)采用網絡高清攝像機， 1234號槍式攝像頭監(jiān)控大車行走區(qū)域，5、6號共兩臺臺槍式攝像頭監(jiān)控吊裝區(qū)域，裝于端梁處；
槍式攝像機
采用液晶顯示器，用旋轉支架固定于司機室左側。
視頻監(jiān)控畫面
采用7寸觸摸屏，具有顯示效果好，操作方便 ，易于安裝，不占用空間的特點。該工控機配置多個COM口及以太網口，可實現快速的并行通訊。
采用旋轉支架安裝與司機室右側
起升下降采用編碼器進行采集，起升下降為卷揚機。線纜為四線屏蔽線。編碼器與卷揚機采用輔助支架進行連接，編碼器的計米輪與卷揚機的旋轉輪采用按壓方式聯動。
小車運行行程用編碼器進行采集，編碼器與車輪采用輔助支架進行連接，與車輪采用按壓方式聯動。
本系統(tǒng)將在起升定鋼絲繩上加裝旁壓式起重量傳感器，把信號引到模擬量采集模塊上，信號通過電纜傳輸到觸摸屏，能夠采集到每次工作吊鉤的起重量，并作存儲。
由于原系統(tǒng)風速儀沒有接口輸出，本系統(tǒng)增加一臺帶有RS485總線的風速儀，直接通過RS485總線采集實時風速信號，并在顯示屏上顯示，
本系統(tǒng)用霍爾傳感器或機械限位采集制動器的狀態(tài)，把信號引致開關量采集模塊，再上傳給主機。
把聯動臺主令開關上和按鈕開關上加裝一組觸點，然后用開關量模塊采集。
操作指令采集
聯鎖保護有門限位、運行限位開關、等開關信號接入開關量采集模塊，將這些信息打包上傳給終端。
選用7寸觸摸屏，并擔負采集傳感器信號任務。可顯示載荷、運行速度、起升高度、工作狀態(tài)、操作指令等。并能發(fā)出預警聲光提示，并切斷危險動作。
本安全監(jiān)控系統(tǒng)采用8口交換機，用于連接系統(tǒng)中使用的網絡設備，100M速率保證數據傳輸的暢通性。
本安全監(jiān)控系統(tǒng)采用8路視頻采集數字錄像機，用于連接系統(tǒng)中使用的攝像頭設備，1T大容量存儲空間保證視頻連續(xù)存儲72小時以上。
技術規(guī)格
技術規(guī)格
技術規(guī)格
技術規(guī)格
技術規(guī)格
技術規(guī)格
自主開發(fā)的安全監(jiān)控專用軟件。
軟件根據現場點數不同二次開發(fā)。
編寫監(jiān)控軟件包括開機自檢、管理權限登陸界面及整機工作時間、累計工作時間、每次工作循環(huán)等內容。軟件內容滿足GB/T 28264-2012《起重機械 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》之門式起重機相關條款要求。
根據用戶要求，預留遠程監(jiān)控數據接口。
系統(tǒng)界面示意圖如下所示：
門式起重機安全監(jiān)控界面實例
系統(tǒng)記錄數據存儲在工控機硬盤中，可永久保存，但因為儲存容量有限，需用戶定期導出，并清理存儲。數據存儲的意義在于用戶可事后查詢歷史數據，分析原因。
（1）歷史查詢系統(tǒng)能將實時報警信息記錄到數據庫中，記錄報警時間，恢復時間，報警變量，報警值等信息。
門式起重機安全監(jiān)控歷史數據查詢實例
（2）系統(tǒng)能夠自動記錄故障，并提供故障查詢功能，如按日期查詢，按報警變量查詢等。
門式起重機安全監(jiān)控歷史報警查詢
安全監(jiān)控系統(tǒng)啟動時，系統(tǒng)自動檢測設備的各種傳感器、采集模塊和通訊模塊的狀態(tài)，出現問題系統(tǒng)給予提示；系統(tǒng)運行期間自動記錄設備故障，并做設備故障的實時檢索，將故障存入系統(tǒng)日志便于查詢。
門式起重機安全監(jiān)控故障檢測
本安全監(jiān)控系統(tǒng)記錄包括兩部分，機臺運行數據記錄在工業(yè)計算機硬盤中；視頻信息儲存在硬盤錄像機內。內置8路網絡硬盤錄像機可內置8路視頻信號，實時存儲起重機的運行狀態(tài)數據和視頻監(jiān)控數據，便于隨時調取監(jiān)測數據。系統(tǒng)提供根據時間追朔歷史記錄。
工程實施可以分成兩部分，即硬件平臺的工程實施和應用系統(tǒng)的工程實施兩部分，這兩部分是并行處理，為了更好地描述整個工程的實施，我們將提出硬件平臺的工程實施方案和應用系統(tǒng)的實施方案。
實施計劃分以下幾個階段進行:
前期準備:此階段主要完成以下工作:
①：現場環(huán)境調查
②：熟悉項目的技術方案書、設計及合同
③：編寫實施方案
④：現場安全監(jiān)控系統(tǒng)安裝及調試
⑤：系統(tǒng)聯調及測試
工程實施進度計劃表
在項目領導小組的領導下，由項目經理牽頭，系統(tǒng)實施過程采用初始原型提供的基本需求經過反復討論。不斷加以完善補充，確定系統(tǒng)的功能、性能和其它方面的要求，最終達到適合于國標的要求。該階段所需提供的文檔有：
記載開發(fā)過程中各項工作負責人員、實施進度、軟硬件系統(tǒng)等，以便根據計劃展開工作和檢查項目進度。
編制目的:使雙方對軟件的初始規(guī)定有共同的理解，使之成為整個開發(fā)工作的基礎。
為項目實施提供設備技術信息。
設計階段在初始原型的基礎上經過乙方項目組領導小組和甲方項目組的反復討論，不斷加以完善并產生原型設計。
該階段提供的文檔有：
說明系統(tǒng)的設計考慮。包括系統(tǒng)的監(jiān)測參數，采集設備結構。用實施部署圖表示系統(tǒng)的實施布線和安裝位置，為實施設計打下基礎。
根據方案數據書確定設備模塊的組成，并將所需要的模塊開始備貨，主要包括：
設備采購集成的料單。
根據現場情況對現場的起重機進行布線設計和傳感器安裝設計。
按照安裝計劃，分工合作共同完成安裝工作。
項目完成后，乙方應負責對項目的驗收。
在合同規(guī)定的維護期內，乙方有責任對設備產品進行維護。需提供資料。
報告包括文檔資料和修改報告。項目投產運行的過程后，可能出現一些測試沒有發(fā)現的問題，對存在的問題和修改都必須以書面形式交于乙方。
報告以書面形式說明問題所在和解決問題的方法，必須得到甲方的認可。
最終用戶和賣雙方分工范圍如下：
乙方：
負責工作如下：
提供合同中規(guī)定的設備。
設備的協(xié)助安裝、調試及測試驗收。
遠程及現場技術支持服務。
向買方用戶提交相關文檔。
對買方技術人員的技術培訓。
甲方：
提供的設備和工作如下：
供電和環(huán)境準備。
賣方督導和幫助下的布線。
設備所需電源（220VAC）及其他配套設備。
安排電工協(xié)助接控制系統(tǒng)的信號。
協(xié)助賣方進行系統(tǒng)的測試驗收。
測試在整個項目實施過程中是一直在進行著，它是保證項目成功的重要手段之一。這里講的測試主要是用戶確認測試， 是整個系統(tǒng)運行后的最后一個質量保證手段，用戶確認測試以需求說明書和國標為中心展開的， 通過用戶實際操作來測試是否滿足用戶的需要，當用戶確認測試完成后，系統(tǒng)通過一段相對穩(wěn)定的試運行期就可以對整個項目進行驗收了。
規(guī)劃整體安全監(jiān)控系統(tǒng)的測試計劃；
依據監(jiān)測功能規(guī)格設計監(jiān)測項的測試方案與測試程序（其中應包含正常情況與不正常情況的測試）；
測試環(huán)境的準備工作。
按測試方案與程序一一執(zhí)行，確保系統(tǒng)正常運行，并將所有的測試結果記錄下來；
故障恢復測試（依測試方案與程序），測試起重機工作運行等不正常與突然斷電等狀況，以驗證系統(tǒng)的可靠性；
建立錯誤原因與個數說明表，用以統(tǒng)計與估算系統(tǒng)的錯誤發(fā)生率；
回歸/大量測試（Regression /Volume test）
將所有的測試資料搜集起來，當系統(tǒng)在修改時，可以此資料做自動的反復測試，另外，亦可模擬用戶以大量的錯誤操作計入系統(tǒng)，用以測試該系統(tǒng)的強韌度與效率；
試運行計劃
制訂整個系統(tǒng)運行的各工作項目與配合事項，用于系統(tǒng)的正式運行。
在系統(tǒng)安裝完畢后進行移交測試。包括測試系統(tǒng)網絡是否暢通，系統(tǒng)軟件是否安裝正確等，就是保證系統(tǒng)能正常運行。
自移交測試后，雙方人員依據國標功能規(guī)格設計是否先進合理，操作是否方便、程序可維護性、業(yè)務可擴充性、安全性與可靠性是否高，技術文件和資料是否完備等，逐一進行驗收。
在系統(tǒng)初步驗收通過后，雙方商定進行系統(tǒng)終驗工作。
驗收清單包括甲方完成驗收所需材料，如設備清單，軟件備份等。
銘跡創(chuàng)新
