随着我省经济的不断发展，以港口起重机为主的大型起重机械数量逐年上升，有些省内内没有安全监控管理系统制造和验证的试点单位，技术力量较为薄弱。在省内大型起重机械中，港口起重机数量最多、机构和结构也都比较复杂，因此选择此类起重机进行起重机安全监控管理系统的研究具有典型意义。而对于港口起重机来说，金属结构所占的价值比例接近 50%，再加上港口恶劣工作环境（海风腐蚀）和频繁的作业，起重机容易发生应力腐蚀和疲劳裂纹一旦发生事故，将可能造成人员伤亡和巨大的经济损失。  由于港口起重机缺乏简便、有效的监管技术手段，重要零部件和安全装置失效等带病作业时有发生，容易发生港口起重机事故。因此，研究基于物联网、互联网的智能化港口起重机监测和管理系统，对金属结构腐蚀、重要零部件和安全装置失效等高风险要素进行监测，是实现起重机安全先进有效的技术手段。基于物联网构筑的港口起重机安全监测网络构建，能够有效预防港口物流事故的发生和保障安全，有着重要的现实意义和社会价值。

一、基于物联网、物联网的港口起重机安全监管系统功能定位 港口起重机安全监管系统是运用物联网技术，应用传感器各模块实时监控采集起重机的起吊重量、工作幅度、吊钩高度、回转角度、工作环境风速等多项与重量、高度、角度、风速安全相关的作业工况数据，为安全监管提供所需的港口起重机运行数据采集、港口起重机故障实时传输、监控和防范等功能。其主要服务功能有：

（1）实时监控采集：监控采集港口起重机起吊重量、高度、角度、回转、风速安全相关的作业工况数据，全面了解港口起重机运行信息。

 （2）故障实时显示：大液晶显示屏，界面以数值、文字、图形等方式实时显示当前实际工作参数和港口起重机额定工作能力参数，更直观的了解港口起重机工作状态。

（3）故障实时报警：当港口起重机重量起吊实际起重量超过 95%额定起重量时，可远程发出重量声光报警信号；当实际工作幅度接近设定的最小工作幅度和最大工作幅度时，发出幅度声光报警信号；当有工况参数达到预设的限定值时仪表输出安全控制信号，确保施工安全。

（4）故障应急处置：当港口起重机出现异常时，监控系统远程锁机的功能可以在网络远监控端对任何地点的起重机进行控制锁机，如发现异常情况即可远程控制机重机作业，真正起到监控和防范的功能。

（5）数据追忆：内置 USB 接口可随时导出数据，通过对记录数据的分析可以完整的还原港口起重机作业状况，有助于调查事故原因及认定事故责任。

（6）定位功能：配备 GPS 定位模块，可实时定位港口起重机所在的地理位置；并通过 GPRS模块将现场工况参数实时传输到远程服务器；使用单位通过互联网远程监控平台即可监控任何地点的港口起重机作业。

二、基于物联网、互联网技术的港口起重机安全监管系统设计 根据港口起重机安全监管系统功能定位，远程服务平台分感知层、客户端应用层、管理层等，通过接收前端无线传输的实时数据，实现港口起重机安全运行可视化远程监控，设计如图 1 所示网络拓扑结构。

 

 

由图 1 可以看出，系统架构分为 5 层：第一层为感知层，主要是通过接收现场地传感器采集的无线传输的实时数据，实现港口起重机安全运行可视化远程监控，包括各个测点及传感器的数据、GPS的定位信息等。第二层为网络层，主要由运营商提供的互联网、移动公网或无线物联专网构成，用于传输数据；第三层为客户端应用层，用户在使用远程监控平台时，只需要有一台能稳定正常接入互联网的电脑即可实现；第四层为协议层，港口起重机使用单位按其标准的数据协议与监管层进行数据通讯；第五层是管理端，监管层输入平台账号及帐号密码即可了解任何地点的起重设备实时工况、历史工况等，并具有远程控制锁机功能。远程安全监控系统可以按用户的要求设计专属的登录界面。

三、应用案例

港口起重机在作业过程中，当港口起重机发生超载、风速过大、超速坠落等风险时，港口起重机安全监管系统前端各传感器采集的数据信息实时传输至平台，并按照设置的分级风险响应级别发出预警，同时记录语音和视频信息通过物联网技术及时传输到远程监控港口起重机使用单位客户端或监管机构，图 2 所示即为港口起重机安全监管系统原理图 [6]。

 

 

从图 2 可以看出，港口起重机安全监管系统采用风速位移、振动、速度等传感器采集港口起重机的运行状态参数，从而确定港口起重机工作异常的故障信息，并通过物联网技术实现远程传输与控制。

 

本研究成果对港口及其他行业起重机的监管、检测、安全生产及维修维护优化提供了重要的技术支撑，并已应用于福州港、泉州港、莆田港等20多家港口企业和省内外30多家起重机生产维修及特种设备检验机构，对起重机的安全性和可靠性作出科学评价分析, 提出优化的维修、改造与更新策略，受到用户广泛好评。 我国拥有200多万台起重机，其中港口大型起重机2万多台，一半以上的港口大型起重机已使用十年以上，其金属结构、重要部件和电气系统都有不同程度的损伤, 安全隐患严重。其他如核电、石化、铁路、建筑等行业的起重机也存在类似情况，本研究成果具有广阔的应用前景和推广价值。

四、结  语

基于物联网的港口起重机安全监管系统，在行业中具有引领、示范和辐射作用，推广应用不仅可提升港口、冶金等行业起重机使用的安全性和可靠性，更能提升大型起重机的

安全管理和维修维护水平，保证设备  安全运行，促进行业技术进步；提高检测精度与效率，降低成本、节约资源；促进港口建设，对区域经济、科技发展和社会