为保障大型起重机/履带吊等大型设备长期、安全、稳定的运行，本文依据国家标准«起重机械安全监控管理系(GB/T28264－2017)，结合实际情况和客户需要，设计开发了大型起重机安全监控管理系统，并进行工程应用。实践证明，研制的系统运行平稳，操作方便，可为保障大型起重机的安全运行提供技术支撑。
一、安全监控管理系统需求分析
结合国家标准起重机械安全监控管理系统 (GB/ T28264－2017)和实际工况的要求，将系统基本功能需求总结为如下几点:
第一，具有对大型起重机械关键参数和状态(起重量、起升高度、风速、运行行程、大车运行偏斜、大车小车的防碰撞、操作指令、工作时间等)的信息采集、显示及超限报警功能，可对故障信息等进行实时记录和历史追溯;
第二，系统信息的采集满足实时性要求，存储的数据应具备原始完整性，且数据储存时间不少于30 天，视频存储不低于72 小时。存储的数据具备编号、时间和日期;
第三，具有故障自诊断功能，在开机时有自检程序，系统在发生故障时，除发出报警外还显示故障状态;
第四，系统还具备远程监控的功能，能够远程实现对起重机运行状态的实时监控，满足起重机远程管理的需求。
二、系统架构
大型起重机安全监控系统硬件主要由传感器、信号采集单元和监控主机等组成。其中传感器采集起重量、起升高度等监控参数/ 状态，并将其转换为电信号;信号采集单元采集门式起重机PLC 和增加的传感器输出的电压、电流等模拟量信号和开关量信号，并将其传输至监控主机;监控主机主要进行采集数据的图形化显示及数据分析存储。三、系统数据采集起重量的监测。
根据各类起重机的具体结构形式，起重量限制器有旁压式、轴销式、轴承座式、鱼背式、板环式等结构形式的传感器。最常采用轴销电阻应变片式传感器是测量钢丝绳的张力变化，轴销式传感器是测量轴承、滑轮等构件的径向载荷或钢丝绳张力的专用传感器。轴传感器既能起到替代定滑轮原有轴的功能，又能安装在结构中作径向力测量，起到称重测力传感器的作用，从而使整个称重测力控制系统的机械部件大大简化。风速监测。现场对风速参数的测量主要是用螺旋桨风速传感器。螺旋桨风速传感器由螺旋桨叶片、传感器轴、传感器支架及磁感应线圈等组成。它利用流动空气的动能来推动传感器的螺旋桨旋转，利用磁石环抗磁芯子，不用接触就能检测出螺旋桨转子的转速，有良好的可靠性和耐久性， 旋转产生的飞散效果使空气中的尘粒无法附着在叶轮上，使尘粒对传感器部件的影响减至最小，平时几乎不需维护和保养。同一轨道安全距离监测。同一轨道安全距离监测使用激光测距传感器进行数据监测。激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此，它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号。起升高度/ 下降深度、运行行程监测。起升高度/ 下降深度以及行程监测使用多圈绝对值编码器对这部分监测参数进行测量。绝对型旋转光电编码器，因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无须掉电记忆，已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。其相对于增量型传感器，绝对值编码器本身可以记录位置，不用担心断电后的记录保存问题。绝对值编码器几乎可以不考虑速度、干扰等问题，只要编码器停止在某个位置，不论转动中受到什么影响，最后总能显示当前的位置。关键状态量监测。起重装备关键状态主要通过起重装备的限位开关、接触器状态或者直接对起重机控制系统的PLC 进行数据读取获得。起重装备监控状态主要为开关量数据，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。接触器状态主要通过对接触器加装辅助触点进行接触器状态读取，辅助触点常开或常闭的状态是与接触器状态保持一致的，对辅助触点的常开或常闭状态进行监测， 可以直接获取到接触器的实际状态，从而可以反映出起重装备当前的运行状态。
四、工程应用
大型起重机安全监控管理系统在中船重工门座起重机上开展了工程应用。根据现场考察实际情况，现有的门座式起重机械管理系统已在主起升、副起升上安装起重量和幅度传感器，并且其输出已接入仪表———力矩限制器中。但该仪表没有标准输出接口，无法将起重量、幅度和力矩这三种信号传输至监控主机中，因此，需要改造仪表，改造后的仪表除满足现有功能外，还带有4－20 mA 模拟量接口或DP 通信接口，通过该接口可将主起升和副起升的起重量、幅度和力矩信号传输至起重机的PLC 中。针对该起重机目前没有高度、运行行程及防撞、风速等监测的问题，加装了监测主起升以及副起升的高度编码器、监测大车行程及变幅机构的编码器及激光测距仪和带模拟量输出的风速仪。同时对起重装备现有传感系统通过与PLC 通信进行读取，保证整个安全监控系统数据的完整和可靠。
针对视频监控，在吊点和大车两端安装摄像头，并在司机室加装硬盘录像机和显示器，对起重机械的运行状态以及周围环境情况进行实时监控。
五、小结本文根据特种设备检验规则及相关国家标准，设计开发了大型起重机安全监控管理系统，并进行了现场运行测试与验证，具有较高的精度和可靠性。本系统的开发与应用，解决了大型起重机运行参数和状态的实时监测问题，为保障起重机的长期稳定运行提供了技术手段。
