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起重机安全监控云数据系统的研究

来源:恺德尔起重机安全监控管理系统专家 发表日期: 2021-11-10 15:58:00

 随着工业的发展,在“互联网“+”智能制造“+”云数据服务”的驱动下,智能制造成为我国的重大发展战略之一,智能制造将产生海量的数据,这些数据需要经过深度挖掘才能最大限度发挥作用。

冶金起重机是用于吊运熔融金属的专用起重机,由大车行走机构、小车行走机构、起升机构及电控系统组成,工作环境具有高温、高尘、高空作业的特点,是冶金生产企业生产设备中的重大危险源设备,不论是政府安全监管机构、地方安全管理部门还是生产企业对冶金起重的监管工作都高度重视,并采用有效的手段予以强制管理。

国外在起重机监控管理方面的研究起步较早,其中像德国、英国、法国等国家已经有比较成熟的技术应用系统。我国在起重机监控管理方面也在不断进步,主要集中在以下几个面:第一,起重机事故及故障信息无记录;第二,已采用一些摄像视频监控技术进行运行状态监视,用于事故分析;第三,安装一些连锁保护装置(如超载限制器、超速限制器、上下限位器等)对起重机实施违规后的安全保护。但由于系统信号无法存储,不具备回放功能,仅能作为事故应急处理,很难达到事故再现。因此,必须采取有效的方法对起重机进行全方位实时监测、实时报警、预测分析、事故回放和设备状态监测等。起重机云数据监控系统的研究与设计具有重要的现实意义。

起重机云数据监控系统采用分层设计结构,包括数据采集层、网络传输层、数据处理和运用交互层。各层级相互独立统一,提供通用性连接接口,能够确保系统的兼容性、稳定性及安全性。各层级及模块的功能描述如图 1 所示。图 1各层级及模块的功能描述如下。

1)数据采集层。从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口,是系统的心脏,数据的准确性决定了系统价值。本系统研究的数据一方面来自起重机本身的运行状态数据(运行状态、限位信号、指令信号等)、设备参数信号(结构参数、检维修数据、管理数据等)、视频摄像信息;另一方面来自于国家标准规范、地方规章制度、场内工作流程等信息。

2)网络传输层。数据在网络传输层的传输方式包括有线传输、无线传输、“无线有线传输”等多种方式。

3)数据处理层。数据经过采集、传输后,进入数据存储阶段,采用云存储技术实现,并按照特定规则对实时数据、存储数据、过程数据等信息通过数据挖掘技术进行大数据分析,将数据的价值最大化。

4)运用交互层。为用户使用提供多种交互接口,并制作人机交互窗口,以实现设备与人的云数据交互。本层级提供 PC 端接口、手机端接口、手持终端接口、监管部门特定接口等多种交互方式。

采集信号包括起重机运行状态信号、设备信息、周边环境信息和人员信息等。起重机信息、周边环境信息采集通过可编程控制(PLC)系统、终端检测设备、智能仪表等设备进行采集;设备信息、人员信息、环境信息等通过终端设备录入或通过人机交互窗口进行录入。采集的信息包括起重机信息、周边环境信息、设备信息、人员信息和其他信息。起重机信息包括运行状态信号、安全连锁信号、指令信号等。周边环境信息包括气象信息、视频图像信息、人员流动信息等。设备信息包括执行机构、检测仪表投入生产日期、厂商、寿命等。人员信息包括作业人员、配合作业人、离岗人员及相关人员的个人信息等。其他信息包括相关标准、规范、制度、流程等。

使用传感技术、通讯技术、计算机技术将系统数据实时、完整、安全地传输至数据存储服务器,包括有线传输、无线传输、“有线 + 无线传输”等多种传输方式。

云数据监控系统通过云存储对相关信息数据进行管理,如图 2 所示。


服务器区采用高性能物理服务器加虚拟化服务器的方式来解决计算资源的分配问题,由于数据库具有低延时和高性能的要求,所以数据库服务器采用单独的物理机来承载。通过虚拟化整合物理服务器,将业务迁移到云平台上,可通过资源共享实现最大的利用率,达到节约维护成本的目的。

运用交互研究从功能性和交互性两个层面进行分析研究。功能性指系统实现的功能模块,交互性指系统访问方式及访问窗口,如图 3 所示。


随着我国互联网、智能制造、云数据存储等技术的快速发展,起重机在各行各业中的应用日渐广泛。本文对起重机云数据监控系统进行研究与设计,不仅能够杜绝起重机监控的盲区,提升了起重机状态信息的准确性,还能够保障设备和相关技术人员的安全。因此,相关企业应当重视起重机云数据监控系统的研发与运用,确保起重机能