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摘要：观音岩水电站施工高峰期共布置了2台30t辐射式缆机，1条混凝土供料线、16台塔式起重机，2台门式起重机，为有效的杜绝运行中发生碰撞安全事故，我们对垂直运输机械加装了防碰撞监控系统，在观音岩工程建设过程中未发生一起设备挂擦、碰撞事故。本文对其安装及、调试及运行管理做了总结，以期能为同行提供有益的参考。
关键词：观音岩水电站 起重 运输 防碰撞 管理
在水电站等大型施工现象，时有起重机碰撞的事故发生，针对此问题，笔者设计了电站起重运输设备防碰撞系统，针对其中的轨行式起重机，对其中涉及到的位置、速度和转角等信息进行了综合设置，并对任意时刻的各自空间姿态进行确定，继而使得起重机群间的动态距离得到了确定，借此来实现监督和预警能力，这对于水电站等大型施工的安全度提高等意义重大。
1 系统简介
1.1 防碰撞安全管理系统的组成
1.1.1 设备组成
观音岩水电站防碰撞施工设备主要包括2台缆机、1条供料线、10台塔机、1台门机。
1.1.2 系统组成
防撞安全管理系统包括：施工设备位置检测系统、防撞安全管理服务器、信息交换系统和运算处理系统四大部分。
各施工设备的位置检测：包括供料线塔柱、行架，门塔机大车位置、小车位置、回转臂位置、及外形形态，缆机的吊钩位置等。每一台门机和塔机上安装两个高精度的GPS定位仪和两个光电编码器，用于检测门机和塔机的位置和工作状态，供料线的每一个立柱上安装一个高精度的GPS定位仪，用于检测供料线的位置，缆机吊钩位置检测由缆机本身的检测系统检测，缆机本身具备该功能。利用GPS差分定位，位置误差在2米以内。防撞系统服务器是整个系统的控制核心，安装在缆机司机室内，各防撞设备的位置检测数据通过无线以太网传送到防撞系统服务器。
1.2 防撞安全管理系统工作原理
防撞安全管理系统的数据处理主要是由系统服务器来完成的，利用一台工业计算机作为系统服务器，它具有运算速度快，可靠性高的特点。系统服务器将水电站施工现场建立一个三维数学模型，把各防撞设备的位置输入三维坐标。系统服务器通过无线以太网通讯收集各防撞设备的动态数据，建立实时的动态模型。在各防撞设备的司机室内安装触摸屏，触摸屏以动画的形势显示各防撞设备的位置和工作状态。系统服务器将收集到的各防撞设备的静态和动态数据进行实时的计算和分析，当设备之间出现干涉时，发出断续的声光报警；当有可能碰撞时，发出连续的声光报警，并发出停机指令。
图1 GPS系统组成示意图
1.2.1 GPS简介
利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等信息。GPS定位系统由以下三个部分组成：
（1）GPS空间卫星系统；
（2）地面监控系统
（3）GPS信号接收机（用户设备部分）
GPS系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。根据本项目的实际需要，选用GPS OEM板卡及配套系统，利用差分定位的方式，精度为0.4米，具体如图1所示。
1.2.2 主要技术特性
（1）缆机远程监控系统
每台缆机上设有交换机1 台、无线通讯设备1套、语音报警器1个；
（2）供料线远程监控系统
供料线每个立柱上设有S7‐1200PLC 1 套、交换机1 台、无线通讯设备1套、高精度GPS 定位仪1个；
（3）门塔机远程监控系统
每台门机或塔机上设有S7‐1200PLC 1 套、触摸屏1个、交换机1 台、无线通讯设备1套、高精度GPS 定位仪2 个（一个位于臂架的顶端，一个位于塔架的顶端）、语音报警器1个；
（4）防碰撞安全管理服务器
安全管理服务器设有S7‐300PLC 1 套、带组态软件的工控机1 套、交换机1 台、无线通讯设备1套、高精度GPS 定位仪1个；
2 安装调试
由于门机、塔机等设备比较陈旧，本身没有测量位置的装置，控制系统也不具备防撞系统所需的控制功能，而供料线是非移动设备，属于被动防撞设备，所以本防撞系统是以缆机为主，缆机收集其他设备的位置信号
2.1系统调试
在缆机司机室工控机上显示其他设备的位置，当缆机靠近其他设备时，发出声音报警提醒司机，当缆机运行到有可能碰撞到其他设备的位置时，自动停止运行。在门机和塔机的司机室内安装触摸屏，显示其他设备的位置，当其他设备进入其工作范围时发出声音报警，提醒司机，当门机或塔机之间到了互相干涉的位置时，门机或塔机自动停止运行，如果还需要继续运行，可以切换到手动控制，切除防撞系统，由操作人员监视运行，具体如图2所示。
图2 系统调试相关数据
3 运行管理
3.1 缆机的防撞运行
在缆机司机室的工控机介面上显示缆机吊钩与其他设备之间的距离，当吊钩与其他设备之间的距离较小时发出声音报警，当小于安全距离时，缆机自动停机。
3.2 门机和塔机的防撞运行
在门机和塔机司机室的触摸屏介面上显示其与缆机吊钩之间的距离，当该门机或塔机与缆机吊钩之间的距离较小时发出声音报警。
3.3 后期施工设备并入防撞安全管理系统实施方法
如果后期还有施工设备需要并入防撞安全管理系统，只要解决本施工设备工作时的位置形状检测（由GPS 检测），并安装交换机和无线通讯模块，与防撞安全管理服务器建立通信就可以在硬件上实现功能。在软件上，防撞安全管理服务器还必须增加新增施工设备与原有设备的碰撞解析程序，并把计算结果发送给原有设备；同时，在原有设备上增加或修改与新增施工设备的防撞运行程序；另外，在新增设备上修改运行程序，使其具有与其他设备的防撞功能。
4 结语
综上所述，本文研究了对垂直运输机械加装防碰撞监控系统方面的运行管理等，从后续的实际运用成效来看，通过防碰撞系统运行管理，观音岩电站缆机、门机、塔机以及供料线等施工设备在同一区域同时运行时未发生一起碰撞事故，取得了良好的运行及管理效果，可供同行作为参考，去完善对起重运输设备防碰撞系统的运营管理。
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论文作者:许亮,周劲松,孙君
论文发表刊物:《电力设备》2015年第9期供稿
论文发表时间:2016/4/20
标签：设备论文; 防撞论文; 系统论文; 位置论文; 塔机论文; 水电站论文; 服务器论文; 《电力设备》2015年第9期供稿论文;