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浅谈基于物联网的移动式起重机监控系统的数据远传及利用

来源:恺德尔起重机安全监控管理系统专家 发表日期: 2019-05-10 17:47:00

物联网( The Internet Of Things,IOT) 技术是运用传感器、电子标签、射频识别系统( adioFrequency Identification,RFID) 、通讯网络、数据库、云计算( Cloud Computing,CC) 等构建的泛在网络,实现泛在网络中任意两者间的信息交换与协同动作的一种新技术。构建物联网将网络节点下的所有物体连接在一起,实现对物体实时、自动进行智能化感知、识别和管理。

物联网在流动式起重机远程监控检测系统中的应用主要由起重机监控传感系统( 监控平台) 、起重机数据处理系统( 数据处理台) 、起重机数据传输系统( 传输平台) 、末端监管平台等部分构成监控平台通过GPS /北斗定位系统、智能传感器、数据转换器、ZigBee 无线模块、起重机监控中心等实时获取起重机具体位置及各工作部分的状态信息;如图1所示:

 

2) 数据处理平台运用主控制板显示器、

ZigBee 无线接收模块、无线远程传输模块、计算机微处理器、存储器等构件,实现对起重机各个运行参数的采集、显示、运算、储存等功能,为实现运行数据远程输送做前期处理;

 

3) 传输平台将互联网与无线传输网络融合,运用中国移动通信部门的GPRS 模块,将处理后的数据整合发送,实现后端监管平台对起重机运行状态的实时监控;

4) 末端监管平台通过互联网技术与传输平台进行对接,对起重机工作运行参数实时监控管理,并对运行状态进行判断,对违章操作进行预警或报警。配置数据库存储器,实现运行参数的长时间大容量储存,方便检索查阅。同时,实现厂家、租赁方、用户、质检部门等联网,对起重机运行状况及责任事故的调查取证提供方便。

2 起重机监控平台

通过运用GPS /北斗定位系统,将位置数据传输给起重机监控中心并储存,实时监控流动式起重机所处位置区域。运用传感器对能够体现起重机主要工作性能及工况参数进行实时监控,包括轴荷起重机总质量、起重臂伸长度、起重臂倾角、风速、油压、起升高度、起升速度、幅度和变幅速度等。根据采集对象的不同以及性能参数各具

特点,选用不同的传感器进行数据采集。其中,轴荷起重机总质量传感器采用fSENS KMD 型拉力传感器; 起重臂伸长度、倾角传感器采用LWG322 型智能传感器; 风速测量采用风速仪,通过释放电流向外传递信号; 油压的测量采用pSENS DAVS 型油压传感器; 起升高度、速度、幅度以及变幅速度采用增量型光电编码器E6B2-CWZ6C,其通过一段时间内光电编码器输出的脉冲总量、单位时间内的脉冲输出量以及每转脉冲输出量,进而计算出起升高度、起升速度、幅度及变幅速度等工况参数。针对不同传感器输出信号的不同,有拉力信号、电流信号、油压信号以及脉冲信号等。设计相应的信号处理电路,实现数据采集、数据处理、无线传输、电源管理等工作。数据采集采用起重机各个传感器获取的各种信号; 数据处理主要将采集到的信号进行A/D 转换,数据级融合,并对数字信号进行储存; 无线传输主要实现数据传输、数据加密、数据验证等工作; 电源管理是为保证传感器正常工作,提供稳定可靠的电源电压及欠电压指示等。其工作原理如图2 所示起重机数据处理及传输平台起重机数据处理平台是运用安装于驾驶室的计算机微处理器,对从各传感器传回的数据进行2次整合汇总。将部分性能指标显示在主控制板显示器上,主要包括起重量、额定起重量、起升高度、幅度、起升角度等。由ZigBee 无线传输模块构成的信号接收单元,接收各个传感器发出的起重机的运行参数,并在LED 显示屏上实时显示。当起重力矩超过额定90% 时,主控制器将发出预

报警; 当起重力矩达到100%时,主控制器将切断起重臂向危险方向动作的动力; 当幅度偏差达到2% 以上时,起重机械同样停止向危险方向动作。由ZigBee 无线传输模块接收的传感信号,在经过微计算机二次处理后,将数据存入SD 卡,为运用GPRS 进行数据传输做前期准备。GPRS 是GSM 引入分组交换功能的移动分组数据业务,支持分组数据的传输。GPRS 网络具有接入范围广、传输速率高、登陆快捷等优势,适用于流动式起重机远程监控中的数据传输。GPRS模块是远程监控的数据传送端,本文参照塔式起重机数据输送端模块选型,选用华为GSM EM310 模块,满足流动式起重机数据传输的需求。

4 末端监管平台

末端监管平台主要由具有固定IP 地址的计算机、数据库、云计算中端、预警系统组成,主要负责接收由GPRS 传输的数据,并通过云计算对数据进行处理、模拟,对可能出现的危险工况及时发出预警,通过互联网络通知前方驾驶室。运用数据库,对各运行数据进行储存,通过厂家、租赁方、用户、质检部门联网,能够方便快捷地查阅流动式起重机的实时及历史运行状态,从而对事故调查及预测提供方便。

5 结语

以物联网技术的结构及组成在流动式起重机远程监控系统中的应用进行分析,提出利用物联网技术实现流动式起重机远程定位、远程监控等功能; 运用云计算技术,对流动式起重机所处的工作状态进行评估,对可能出现的危险状况进行预警,实现了流动式起重机的智能化、自动化管理,减少流动式起重机生产事故的发生及可能造成的人员财产损失。通过厂家、租赁方、用户、质检部门联网,提高了对流动式起重机的互管能力,缩减了检验程序,极大方便了生产事故的调查取证过程,具有较高的应用价值及社会效益。