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起重设备安全监控管理系统的数据采集及数据挖掘

来源：恺德尔起重机安全监控管理系统专家 发表日期: 2019-02-02 15:40:00
一、 概述：
特种设备是涉及生命安全、危害较大的设备设施总称[1]。《特种设备安全监察条例》中第八十八条规定，我国的特种设备主要包括起重机械、压力容器、索道、压力管道、电梯和大型游乐设施[2]，共7大类，60多个类别，300多个品种。在国际上，特种设备也被称为“危险性设备”和“特定危险设备”。其两个基本特征为：涉及生命安全和危害性较大[3]。特种设备是经济建设和人民生活中使用的具有潜在危险性的重要设备设施。
    由于经济的飞速发展和人们生活水平的稳步提高，特种设备的数量增长速度也非常迅猛，使用范围日益广泛。正因为这些特征，如果特种设备在设计、制造、装配、使用或者管理有所不当，一旦有事故发生，不仅会有人身伤亡，造成财产损失，正常的社会经济秩序也会受到重大影响[4]。特种设备具有高危险性，因此各国政府历来都很重视相关领域的安全问题[5]。
二、 数据采集的范围：
随着物联网技术应用的逐步深入，通过对起重机等特种设备运行状态的实时感知以及远程通信技术的应用[6],实时采集设备运行状态，以及WEB技术、GPRS技术与智能仪器技术的应用[7],并通过应用平台和预警数据模型的应用，使得以起重机为代表的特种设备远程安全监测和管理得以实现[7]。加强对以起重机为代表的特种设备的安全管理具有十分重要的意义。
数据采集是现实世界到数字世界转化的必经之路。数据采集的参数包括以下的内容：
    1）起重机数据采集的变化参数范围包括：实时的升降、小车和大车的位置；实时的重量；实时的动作开关量信号等；如下图所示：


 2）起重机数据采集的固定参数包括：额定起重量；设计类别；跨度；出厂时间等；

起重机工作级别（GB3811－83）是根据起重机利用等级和载荷状态分为A1～A8级。 

起重机工作级别是表明起重机工作繁重程度的参数，即表明起重机工作在时间方面的繁重程度和满载程度的参数，吊钩式共分为：A1-A3(轻级)；A4-A5（中级）；A6-A7（重级）三个级别七大项。轻级（A1-13）：很少起升额定载荷，一般起升轻微载荷，多用于电站或其他工作场所安装和检修设备用，或工作不常用的车间和仓库。

中级（A4-15）：有时起升额定载荷，一般起升中等载荷，用于工作繁重的车间和车库，如一般的机械加工和一般装配车间使用。

重级（A6-A7）：如常起升额定载荷，一般起升较重的载荷，用于工作繁重的工作车间和仓库，如长时间频繁吊运载重额较重的物品与冶金车间使用。如下表所示：



一、数据挖掘及其应用：

以上所述的变动参数和固定参数都采集到数据平台了，下面就探讨一下如何挖掘和应用这些参数。

序号

名称

定义

数据来源

数据的意义

相关的数据

备注

1

主钩动作次数累计

主钩上升或者下降的动作次数累加值；

单位：次

升降动作开关量信号

指导钢丝绳加油和维保更换周期、抱闸维修保养和更换周期；指导主钩接触器的维保周期；

设计的工作级别

 

主钩及其相关设备是起重机工作的最重要的部件。

2

主钩的有效工作时间累计

主钩吊重大于5%额定重量的时间累计值；单位：小时

起重量

指导钢丝绳和抱闸的维保周期。

设计的工作级别；

 

3

起重量的累计值

每个工作循环（吊起重物再放下）所吊重物的重量累计值，单位：吨

起重量

指导钢丝绳和抱闸的维保周期

设计的工作级别

额定起重量；

 

4

大车的行程累计值

每次行程距离的累加，单位：米或千米

大车行程

指导大车车轮的维护更换周期

设计的大车工作级别

大车车轮是非常重要的部件，一旦损坏，不仅影响自身，还影响别的行车工作。

5

大车的有效工作时间

大车移动过程的时间累计值，单位：小时

大车动作

指导大车车轮的维护更换周期

设计的大车工作级别

 

6

小车的行程累计值

每次行程距离的累加，单位米或者千米

小车行程

指导小车车轮的维保周期

设计的小车工作级别

 

7

小车的有效工作时间

小车移动过程的时间累计值,单位：小时

小车的动作

指导小车车轮的维保周期

小车工作级别

 

8

主钩的行程累计值

主钩的每次行程累加值；单位米或者千米

主升高度

指导钢丝绳的维保周期

工作级别

 

9

溜钩距离

主钩抱闸抱死命令发出后产生的高度信号脉冲数除以每米的脉冲数

抱闸动作

指导抱闸的维保周期

工作级别

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     以上参数是在原有数据的基础上统计或者计算出来的比较实用的数据，拿到这些数据后还要驱动一个数据模型，由数据模型来给出最终的指导意见，如下图所示：


注：上图引用了郑州恺德尔科技发展有限公司（起重机安全监控管理系统专业生产厂家）的评估模型。

 

参考文献：

[1] 李煜；基于GPRS桥式起重机状态监测与预警系统研究与设计；湖南大学，2015

[2] 肖慧彬；物联网中企业信息交互中间件技术开发研究；北京：北方工业大学，2009

[3] GB28264-2012起重机械安全监控管理系统 2012

[4]瞿雷等；Zigbee技术及应用[D]. 北京航空航天大学出版社，2007

[5]徐旭；ZXG10 GPRS-----无线数据通信解决方案[J];世界电信；1999年11期

[6]代晒；基于FFMPEG技术在起重机安全监控系统上的应用研究；天津理工大学，2013；

[7]张虎；起重机安全监控管理系统的设计与实现；山东大学；2016


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