在广泛调研的基础上开展了对大型起重机械安装安全监控管理系统的性能评估工作。梳理了当前大型起重机械安装安全监控管理系统的适用技术以及应用特点，总结了系统的软硬件配置差异， 分析了技术推广中存在的问题。

在起重机上安装系列传感器、监控仪表形成安全监控管理系统对保障起重机安全运行具有重要意义， 也是势在必行的有效措施。对于大型起重机， 由于其起重量大、跨度大、结构复杂、使用环境苛刻、事故危害更大等原因， 其安全性更加引起使用和监管部门的关注， 故大型起重机安装安全监控管理系统更加显得重要。

　   近年来， 总局逐步深入企业调研， 针对大型起重机械安装安全监控管理系统展开了示范试点工作， 组织开展了对安全监控管理系统标准的研究及制修订工作不断完善标准体系。

起重机安全监控管理系统，该标准规定了起重机械安全监控管理系统的构成、系统的监控、系统的性能要求、试验方法和系统的检验。２０１６ 年３ 月， 国家质检总局批准颁布新修订的特种设备安全技术规范ＴＳＧ Ｑ７０１５ －２０１６ 枟起重机械定期检验规则和ＴＳＧ Ｑ７０１６ －２０１６ 枟起重机械安装改造重大修理

监督检验规则， 公布了安装安全监控管理系统的起重运输机械的大型起重机械目录、明确了大型起重机械安全监控管理系统的项目、内容、方法和要求， 并规定了新出厂和在用起重机械安装安全监控系统时限。

起重机安全监控管理系统是指对起重机工作过程进行监控， 能够对重要运行参数和安全状态进行记录并管理的系统， 主要是为保证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设备管理解决方案。ＧＢ／Ｔ ２８２６４—２０１２ 中提到，起重机械安全监控管理系统是电气控制系统的一部分， 非独立产品。它指的是电气控制系统必须具备此功能， 对于新制造的起重机械在设计时必

须选用具有本标准功能要求的电气控制系统； 对于旧设备， 如果原电气系统不能满足本标准的功能要求， 则必须要改造， 直至全部更换 。

本文在广泛调研当前起重机安全监控系统使用单位、研发单位等基础上， 开展了对大型起重机械安装安全监控管理系统的后续评估工作， 梳理了当前大型起重机械安装安全监控管理系统的适用技术以及应用特点， 总结了系统的软硬件配置差异， 分析了技术推广中存在的问题。

1　起重机安全监控管理系统的组成结构

该息采集模块、监控仪、视频监控系统等组成。通过外围元器件采集到起重机各个位置的模拟信号，并汇总到控制器， 转换后的数字信号经传输到监控仪进行处理、存储、显示。视频监控系统是相对独立的， 主要由摄像机、硬盘录像机等实现。

起重机安全监控系统组成

各个重要部分主要元器件作用外围元器件　传感器、编码器、限位器、风速仪等　采集到各种所需要的信号并汇总到控制器电控信息采集　控制器、断路器、继电器等　处理所采集的信号并传输到中央处理器监控仪　工控机、ＵＰＳ 等　将采集到的所有信息存储到中央处理器（工控机等）， 并通过软件处理将起重机的状态信息显示处理。视频监控　摄像机、硬盘录像机等　摄像机采集的信息显示到司机室， 司机能实时查看机下的情况。

系统结构图

　　在信号采集、监控布线实施过程中， 数据监控系统与视频监控系统相互独立。现场采集信号主要有模拟量、开关量以及视频信号等。

数据监控主要是模拟量和开关量， 采用各类传感器进行采集以及相应的监控记录仪实现监控。而对于视频监控需求则采用视频监控器进

行监控。模拟量的信号采集方式是对设备运行过程的线性情况的采集； 开关量的信号采集方式是对现场设备运行状态的一种点情况采集。

模拟量信号主要来源于起重量传感器、起重机纵移传感器、起升高度传感器、水平倾角传感器、风速仪、转速传感器等。开关量信号主要

来源于操作指令状态、门限位、联锁报警、电缆卷筒限位、电缆卷筒过松过紧、行程限位、起升制动器状态、抗风防滑状态等。视频信号

主要来源于吊钩、大小车运行状态、驾驶室等。

安全监控管理系统改造方案分析

针对起重机出厂新机，安全监控管理系统都集成在电气控制系统内， 产品的融合性较高， 数据采集的稳定性、可靠性都非常高。但是， 对于未安装监控系统或已有监控系统但不符合标准的旧设备，需要进行相应的改造。在旧设备的安全监控管理系统改造中，数据采集的方案是关键技术之一， 主要有以下几种：

１）在获取源ＰＬＣ 控制程序的基础上，添加数据采集程序子模块， 这种系统融合度高、成本低， 但存在安全风险， 可能会影响起重机控制部分， 一般不推荐。

２）保留原有的安全设备， 清除原ＰＬＣ 通讯协议与通讯地址的前提下，与原设备ＰＬＣ 系统通讯，采集源数据。另外， 采集新加装的设备，然后共同将数据组态集成到监控系统主机。

３）针对无法获取的源数据， 保留原传感器的情况下只更换表头， 然后再采集数据。

４）更换传感器， 重新采集数据。这种方式增加成本， 并且存在与原有设备数据显示不一致的风险。

综合以上采集方式， 对应的改造方案总体遵循原则是采用优先级的方式，尽量保留原有的安全设备。采集的方式为优先： ＰＬＣ 采集； 其次：设备采集；再次保留原传感器只更换表头； 最后：全部更换。因此， 安全监控系统的改造方案主要有：

方案１：旧设备改造中， 起重机现有ＰＬＣ 控制系统在支持扩展的前提下，扩展以太网模块、定位模块、模拟量输入模块、开关量输入模块。旧设备无法满足国标要求的采集信号，可通过扩展的ＰＬＣ 模块采集加装传感器（编码器） 的信号，利用原有的ＰＬＣ作为控制器，与上位机经常通讯数据交换。具体实施方案为：

上位机是指人可以直接发出操控命令的计算机， 屏幕上显示各种信号变化， 一般指ＰＣ。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机， 一般是ＰＬＣ／单片机之类的。上位机一般采用工控机、

触摸屏、ＰＣ 等。下位机一般采用ＰＬＣ、嵌入式采集控制器、单片机等。表２ 是市场上具有代表性的设备列表。

方案２：旧设备改造中无法直接获取源数据的，则可根据ＰＬＣ 源码和电气图纸解析数据地址获取已有数据。加装传感器来获取缺失的数据源，直接传输到新的控制器中， 最终将完整的数据融入到安全监控管理系统内。具体实施方案如图３所示。如果源采集设备无法达到ＧＢ／Ｔ 28264-2017 要求， 则将所有的采集设备重新加装。

方案３： 整车电器图纸及ＰＬＣ 原车码源开关状态信号点检表缺失的情况下， 且符合ＧＢ／Ｔ28164-2017 的源信号不多， 导致需要加装的采集量很大，则采用图４ 所示技术路线。加装的采集控制器在获取源采集设备信号时， 需要明确了解源设备的通讯接口及协议。

3　系统差异分析

监控系统的高低配置差异主要分为视频监控和数据监控。视频监控部分主要差异在于是否使用工业级设备。普通民用级摄像机价格便宜， 但稳定性差， 特别是现场工业设备干扰和抖动都很严重， 从而导致普通摄像系统现场视频不清楚、使用寿命缩短， 故维护成本较高。工业级摄像系统有专业的抗干扰和防振装置， 能较好地记录现场情况， 且能持续稳定运行。以起重机为例， 根据GB/T 28264-2017要求视频系统要能看到大车刚腿与柔腿的行走区域以及吊机的情况。行走区域处理较简单， 但吊钩涉及到起升高度变化和小车行走， 固定角度的摄像头无法满足要求。可采用自动追随摄像头， 效果较好但是造价昂贵。也可在吊点采集时用手动调节（键盘操作） 的摄像头， 需求可以满足， 价格一般， 但操作复杂。

数据监控部分主要差异在于数据采集部分、传感器的选型、系统的抗干扰性以及数据的完整性。现在主流的数据采集模式有基于单片机模块的采集、嵌入式系统以及ＰＬＣ 系统的采集［４］ 。单片机模块相对于ＰＬＣ 来说价格便宜， 适用于一些旧设备改造， 能更好地独立于系统运行。由于单片机控制对象单一， 其数据采集量有限， 接口以及储存空间不足， 实现的功能也非常有限。采用这种模式的缺点是稳定性和抗干扰能力差， 而且故障率较高。一般低成本改造会采用这类方案。ＰＬＣ 系统是专业应用于起重设备的电气系统，其控制稳定性和故障率都有可靠保证， 更能适应高、低温等恶劣现场环境。采用ＰＬＣ 改造的， 一般是基于原有电气程序的， 对系统的功能以及运行进程都能得到更加直接的反馈。ＰＬＣ 用于模拟量的采集， 编码器采集成本高， 其缺点是成本较高， 且对于旧设备的改造工程量较大。对于新制造的起重机械， 一般都是直接将数据监控集成于原ＰＬＣ 电气系统， 增加成本较少。所以， 专注于成套电控系统开发的公司一般采用这类方案， ＰＬＣ电气系统以采用西门子、欧姆龙、ＧＥ 等为主。嵌入式系统相对于ＰＬＣ 成本低， 且能很好地弥补单片机的不足。

嵌入式系统用于存储、系统调度比较稳定可靠， 其功能复杂、灵活且性能高，可快捷、低成本地实现对旧设备的改造升级， 与不同模块的集成度非常高， 但其控制对象有限，响应度、可靠性、通用性都不如ＰＬＣ， 且开发周期长， 工作量大。硬件差异主要体现在实用、可靠、稳定以及可持续， 故障率是评判系统硬件的重要因素。所以， 在传感器、电缆传输、视频监控设备等的配套选型上， 必须符合这些要求。优质的传感器产品有倍加福、西门子、欧姆龙等。抗干扰性强，也是体现系统性能的特点之一。电缆传输过程中采用较好的屏蔽电缆， 安装对应的信号隔离模块。工业上视频监控的优质产品有海康威视、大华等。软件是客户对整个系统体验的第一门户， 包括响应速度、处理能力、功能模块等都直接影响用户对系统的感官度。在优秀稳定的硬件基础上，需要搭载一款优秀的软件才能充分发挥系统的作用。

结束语

起重机械安全监控管理系统市场容量大， 由于国家对相应类型的起重机安装安全监控系统尚处于试点状态， 客户群体对系统的认知程度不相尽同。受当前经济形势影响， 市场需求较为低迷。企业成本压力大， 尤其是民营企业， 部分大型起重机械处于停用和半停用状态。大型冶金企业、造船业等经济效益不佳， 资金紧张。因此，该项工作在很多企业尚处于起步阶段。许多制造企业和起重机使用单位， 虽已安装有起重机安全监控系统， 但其监控的功能不够完善、技术不够先进， 无法满足现有标准的要求， 亟需进行改造升级。同时， 对于制造厂商也需要重新安装配置新的满足各项标准规定要求的安全监控管理系统。市场上使用的安全监控系统研发质量参差不齐， 加之使用单位对系统认知不高， 自我需求不明确， 只有经过长期的使用过程中才能反馈系统质量问题， 并逐渐对市场上的产品形成一套成熟的筛选机制。安全监控管理系统不是一个固定不变的产品，属于定制产品， 可不断扩展延伸。用户在使用过程中会逐步成长， 对自我需求也会不断明确与提升， 对安全监控系统的要求也会越来越高， 逐步以自定义的形式向定制化方向发展。随着人们对企业管理方式和生产方式的不断提升， 依赖日益更新的科学技术， 未来起重机安全监控系统必然朝着简单易学、功能强大、性价比高、可靠性高、维护方便等方向发展。其主要表现在智能化、集成化、网络化３ 个方面。

１）智能化主要体现在起重机的实时跟踪、监控和管理等方面。不仅对起重机整体的机械、电气、传动等机构进行实时监控与安全保护搭建信息平台， 且可以实现对整个企业的设备维护管理与数据共享。

２）集成化是以现代信号处理、数字通信、网络、微电子、多传感技术为基础， 整合多种信号、参数。现在的安全监控系统虽然也达到了集成的结果， 但是仍旧存在不足， 比如防碰撞、部件磨损警示、工时统计、保养信息等技术经济性指标。集成化还可表现在多机作业系统上， 通过计算机技术和网络技术把各个起重运输机械组成一个集成系统， 形成不同机种的最佳匹配和组合，发挥系统最佳效用， 为企业自动化生产创造条件。

３）网络化是针对多台起重机安全群控系统所需的发展方向。结合互联网、物联网、云平台、大数据等先进技术的应用，未来的安全监控管理系统，除了单台起重机信息化管理之外，还将形成企业级、区域级网络化信息监管平台。在某一地域内构建物联网将网络节点下的所有起重机连接在一起 应用成熟的云服务如阿里云等平台,实现用户在不需要搭载服务器的情况下，便可随时随地远程监控。