赖海华
广东省特种设备检测研究院顺德检测院 广东佛山 528300
摘要：本文以流动式起重机为研究对象，主要探讨在物联网发展的基础上，分析起重机的工况条件之后建立起远程监控系统，并且保证起重机的安全性能。研究的重点是该类型起重机监控系统的主体构造，并且介绍了监控平台、传输平台、数据处理平台和末端监管平台，经实践检验，该系统采集数据的时候较为精确且耗时较短，传输数据的速度也较快，可以实现对起重机运行情况的实时监管，并且解决预警问题，运用之后可以对起重机的安全运行和事故分析提供参考。
关键词：流动式起重机；物联网；远程监控系统；云计算
引言
流动式起重机是广泛应用在工业生产的中的大型起重设备，主要的任务就是装卸和运转货物，这种起重机自身有十分强大的装载能力，因此可以有效减少对人工的需求量，并且加快运输的效率，从而达到缩短工程周期的目的。但是这种设备由于体型十分庞大且具有一定的危险性，尤其是工作地点比较特殊，因此监控工作往往会面临很多难题，甚至会影响到后续的检验工作。针对监管工作展开难得问题，本文从物联网的角度提出了一种无线远程管理监测系统，该系统在运行之后有效提升了起重机的监管能力，并且还使得后续的检验工作更加便利。
一、物联网在起重机中的应用
物联网（The Internet Of Things，下文简称IOT）技术的主要特征就是运用传感器、电子标签、EFID、数据库、云计算等技术建立起强大的网络，然后在该网络中实现数据的任意传递，在这种网络中，各个节点下的物体都被连接在一起，各个物体之间实现实时的、自动化的感知、识别和管理，是一个全智能化的过程。比尔盖茨在上世纪末最先提出了物流网的概念，但是由于发展水平的限制并没有引起大众足够的重视。顾名思义，物联网指的就是物物相连的网络。物联网通过智能感应、识别技术和普适计算机等通信感知技术，使物品和信息之间建立起互联互通的交换网络。物联网并不是单独存在的信息网络，而是建构在已有互联网的基础上的联网应用，主要特征是更加智能化和自动化。物联网和互联网之间既有相似又有差异，二者都是建立在现实基础上的虚拟信息交换平台，不同的是互联网的活动主体和活动对象都是人，人们主要在互联网上完成共享信息的任务；而物联网是物与物之间建立起的信息交换的网络，活动主体既可以是人，也可以是物。
将IOT技术应用在起重机的远程监控系统主要是依赖于四大平台实现的。起重机监控传感系统，又称监控平台，主要的技术支撑是GPS、智能传感器、ZigBee无线模块和起重机监控中心，工作内容就是获取起重机的额实时位置，以及每个部位的运行状况信息[1]；起重机数据处理系统，又称数据处理平台，其技术构成分别是主控制板显示器，ZigBee无线接收模块、计算机微处理器和存储器，主要是为了采集到各部位的运行参数，然后对其进行运算和存储，是数据远程运输的基础；起重机数据传输系统，又称传输平台，主要是由互联网、WIFI网络和GPRS通信模块构成，将上一步的数据惊醒整合之后统一发送；末端管理平台是整个系统的最后一步，主要是由互联网、预报警系统、云计算中端、数据库存存储器构成，在这一平台中，厂家、用户、租赁房和质监部门会实现联网，一旦有事故发生可以在第一时间内进行责任取证，从而对起重机进行综合管理。尤其是配备数据库存储器之后，可以容纳超大容量的数据，以便于后续的查阅工作。下文将对这四种平台进行详细的分析。
二、起重机监控平台
该系统的监控平台中最重要的技术就是GPS或者国内研发生产的北斗定位系统，利用该系统将起重机的实时位置数据发送给监控中心并保存下来，汇聚成为一个集成式的位置区域。将传感器运用在系统之中，可以对起重机的性能和参数进行有效的监控，重点显示的是轴荷起重机的总质量，起重臂的倾角、油压、速度、高度、风速、变幅速度，起重臂的伸长度等等[2]。针对不同位置的采集信息的不同也配备有各种类型的传感器。比如感应轴荷起重机总量的时候可以选择fSENS KMS型号的拉力传感器，如果测量起重臂的伸长度的时候可以采用LWG322型号的智能传感器，这种传感器也可以应用在测量起重臂的倾角中。在测量起重机周围风速的时候可以采用风速仪，这种仪器主要是利用释放电流达到传递信号的作用。测量油压的时候一般会选择pSENS DAVS型号的油压传感器；增量型光电编码器E6B2-CWZ6C可以用于测量起重臂的高度、速度和变幅速度，主要是将某段时间之内的由光电编码器输出的脉冲总量和输出量以及每转脉冲的输出量作为参考，计算具体的工况参数。
不同的传感器输出的信号也各异，常见的有拉力信号、油压信号、电流信号和脉冲信号等等。在设计信号的时候，应该针对处理电路这一功能展开，必须实现数据采集、处理、传输和电源管理等目的[3]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在利用传感器收集到信号之后，将这些信号进行A/D转换处理，实现数据级融合，然后存储这些信号，再将数据进行加密输送，提供验证服务。电源管理的作用是维护传感器的正常使用，维持电压保持在稳定的水平，并且提供相关的欠电压指示灯功能，其工作原理见下图所示：
图1：工作原理图
三、起重机数据处理和传输平台
在起重机的构造之中，数据处理平台事实上就是计算机微处理器，主要安装在起重机的驾驶室之中，可以将各个传感器上收集到的数据分两次进行汇总并加以整合。之后会将一部分性能指标在主控板上完整显示出来，一般包括的是起重机的起重量、额定起重量和起升高度、角度和幅度等等，然后ZigBee的无限传输会构成信号接收器，将每个传感器上收集到的信号进行收集，集中在LED显示屏上展示出来，确保数据信息的时效性。如果重力距超过额定量的90%的时候，CPU会直接发出预报警信号，一旦重力距达到额定量的100%，CPU会直接切断电源，以及起重臂继续动作的动力，如果幅度超过2%的时候，CPU同样也会直接切断起重机的动作[4]。ZigBee无限传输在接收到信号之后，可以通过微计算机的处理，把数据存储到SD卡之中，给GPRS运行提供数据准备。
GPRS是GSM引入的移动分组数据业务，这项业务最主要的功能就是分组交换，并且在此基础上还支持分组数据的随意传输。GPRS网络最主要的优势就是接入的范围极广，并且数据传输的速率也有了明显的提升，登录的时候也比较快捷，遇到障碍的情况会比较少，因此被广泛运用在各类起重机的监控系统之中，可以实现有效的数据传输[5]。GPRS模块在远程监控系统中担当的是输送端，近年来很多国产GSM模块的质量较为上乘，可以满足各类起重机数据传输的需求。
四、末端管理平台
该平台的核心是具有固定IP地址的计算机，然后搭载大容量的数据库、预警系统和云计算中端，平台的任务是接受从GPRS中传输来的数据，然后利用云计算技术对这些数据进行处理和模拟，然后分析出起重机在运行过程中可能出现的各种危险工况信息，当危险的苗头出现之后立刻发出预警信号，利用互联网将预警信号通知给前方起重机驾驶室之中，防止危险事态不断扩大和蔓延。在数据库运行的时候会将运行各个阶段的数据进行储存，然后通过厂家、用户、租赁房和质监部门联网的手段，使得各个部门都能够快速查询到自己想要的信息，包括该起重机的使用历史以及最新的运行状态，从而能够保障快速调查并分析出故障的缘由，也可以起到事前的预测作用，防止起重机在之后出现不必要的安全事故。
此外，还可以根据实际需求随时获取到网络硬盘录像机NVR之中的影像资料，这些影像资料会分时段进行储存。系统的报警界面可以显示多个
部位的报警信息，主要有车控CPU输出的故障码信息，以及GPS和GPRS是否有异常现象，车辆的倾角是否符合正常规范，车用电池是否有开路的现象，以及车辆是否有越界的现象等等。该平台还有可以记录起重机的维修保养历史，并且提醒租赁房定期进行维修和保养，使得起重机能够维持长期的安全稳定的运行环境，提高起重机的完整率。保养的记录中主要包括车辆的编号信息、保养项目名称和具体的保养日期等等，以及保养之时涉及到的部门的保养人。维修记录主要涉及到的是车辆编号、维修项目名称、维修零部件名称及其供货商，还有维修日期和费用，具体的维修部门和维修人员等等。
五、结束语
本文以物联网为基础对流动式起重机远程监控系统的构建和应用进行了简明的探讨，主要研究了IOT技术在可以帮助起重机实现远程定位和监控的目的，并且运用云计算技术可以评估出来车辆的实时工作状态，并且还可以预估未来一段时间的工作状态，对一切可能出现的危险因素做出预警，真正地实现对起重机的智能化和自动化管理，降低起重机在投用过程中出现安全事故的可能性，以及事故可能造成的人员伤亡和财产损失等等，在厂商、用户、租赁房和质监部门实现联网之后，多方可以同时对起重机进行管理，使得检验程序被大大简化，使得生产事故调查取证的过程更加趋于便利化，将这种系统运用之后可以创造出十分可观的应用价值，并且还可以带来非常深远的社会效益。
参考文献：
[1]门智峰，范亚辉，许智，等. 基于物联网的流动式起重机远程监控系统[J]. 起重运输机械，2016（2）：62-64.
[2]张明荣. 流动式起重机可视化远程监控管理系统的开发与应用[J]. 四川建筑，2017，37（5）：191-194.
[3]李强，钱夏夷，吴国华. 流动式起重机远程监控系统的设计[J]. 煤炭技术，2014，33（2）：34-36.
[4]吕西波，殷玉枫，高崇仁，等. 基于物联网技术的塔式起重机无线远程监控系统[J]. 太原科技大学学报，2012，33（5）：362-366.
[5]王全伟，徐格宁，文豪，等. 基于物联网技术的桥式起重机安全监控与管理系统[C]// 全国机械工程博士论坛. 2013.
论文作者:赖海华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/27
标签：起重机论文; 重臂论文; 数据论文; 平台论文; 监控系统论文; 信号论文; 传感器论文; 《防护工程》2018年第10期论文;