港口起重机械运行安全机载预警系统技术方案

本发明专利技术提供一种港口起重机械运行安全机载预警系统，包括：数据采集层、数据传输层以及工控机；所述工控机包括数据采集接口、数据监测模块和预警模块；其中，所述数据采集层用于采集被监控港口起重机械监控值，并通过所述数据传输层传输到所述工控机的数据采集接口；所述数据监测模块用于为每一个监控参数设置预警值，如果某一监控值超过预警值，则通过所述预警模块用进行报警。该港口起重机械运行安全机载预警系统，能够全面有效的监控港口起重机械运行安全状态，实现对港口起重机械有效的长期健康监测。

【技术实现步骤摘要】
港口起重机械运行安全机载预警系统
本专利技术属于设备健康监测
，具体涉及一种港口起重机械运行安全机载预警系统。
技术介绍
港口起重机械所处的工作环境主要包括两个方面特点：(1)现场货物灰尘较大；(2)临近海水形成严重的湿气腐蚀；从而降低了起重机械电气元件的可靠性，导致故障发生。为降低港口起重机械发生事故的概率，需要监控港口起重机械的运行状态，但是，现有港口起重机械在检测监测方面存在安全问题，例如，监测技术手段多为目测、感观判断、停机测量、磁粉探伤等，因此，具有安全监控和管理的自动化水平低、监控运行参数不全面、功能较为单一、监测实时性差的不足，不便于故障分析和事故调查，难以对港口起重机械进行有效的长期健康监测。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种港口起重机械运行安全机载预警系统，能够全面有效的监控港口起重机械运行安全状态，实现对港口起重机械有效的长期健康监测。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种港口起重机械运行安全机载预警系统，包括：数据采集层、数据传输层以及工控机；所述工控机包括数据采集接口、数据监测模块和预警模块；其中，所述数据采集层用于采集被监控港口起重机械监控值，并通过所述数据传输层传输到所述工控机的数据采集接口；所述数据监测模块用于为每一个监控参数设置预警值，如果某一监控值超过预警值，则通过所述预警模块用进行报警。优选的，所述数据采集层包括传感层和信号采集器；所述传感层包括PLC控制器、振动传感器、温度传感器和声发射传感器；其中，所述PLC控制器为被监控港口起重机械自身配置的控制器；所述振动传感器用于采集减速机振动信号；所述温度传感器用于采集减速机温度信号；所述声发射传感器用于采集减速机声发射信号；所述信号采集器包括：PLC信号采集器、振动信号采集器、温度信号采集器和声发射信号采集器；其中，所述PLC信号采集器通过通讯卡与工控机直接连接，用于采集所述PLC控制器输出信号，并通过所述通讯卡传输到所述工控机的数据采集接口；所述振动信号采集器为基于USB接口的并行数据采集系统，其输入端与振动传感器连接，输出端与工控机连接，内置有多种采样通道，用于对所述振动传感器输出的减速机振动信号进行滤波、调理和模数转换处理，再发送到所述工控机的数据采集接口；所述温度信号采集器为基于EIARS-485通讯协议的多点双向信号处理器，内置有光隔离器，其输入端与温度传感器连接，输出端与工控机连接，用于对所述温度传感器输出的减速机温度信号进行滤波、调理和模数转换处理，再发送到所述工控机的数据采集接口；所述声发射信号采集器用于对所述声发射传感器输出的减速机声发射信号进行滤波、调理和模数转换处理，再发送到所述工控机的数据采集接口。优选的，所述振动传感器采用压电式加速度传感器，自身配置有电荷放大器，其供电和信号输出共用一根同轴电缆；自身带有磁吸座，通过磁吸座将所述振动传感器安装在所述港口起重机械减速机轴端的减速器箱体上。优选的，所述温度传感器采用铂电阻温度传感器PT100，其通过螺纹连接的方式安装在减速机轴端的减速器箱体上。优选的，所述信号采集器通过以下方法采集所述温度传感器和所述振动传感器输出的参数：所述信号采集器创建一个用于对某一被控设备进行绝对控制的设备对象句柄；所述信号采集器设置与每一个采样通道相对应的采样参数，该采样参数包括采样频率、该采样通道对应的传感器类型；所述信号采集器按所述采样频率读取某一采样通道传输的模拟量数据，然后对所述模拟量数据进行模数转换，实现连续不间断循环采样；当需要读取其他采样通道传输的数据时，修改采样通道以及采样频率参数，重复上述循环采样过程；当需要停止采样时，释放该设备对象句柄。优选的，所述信号采集器通过以下方法采集所述PLC控制器输出信号：所述信号采集器创建一个用于对某一被控设备进行绝对控制的设备对象句柄；其中，所述被控设备安装有PLC控制器；初始化所述信号采集器与所述PLC控制器之间的采样通道；所述信号采集器直接读取所述PLC控制器内部存储的参数。优选的，所述PLC控制器输出信号包括：监控参数和监控状态；所述监控参数包括：起重量、起重力矩、起升高度、大车运行距离、幅度、风速、回转角度、工作时间和安全距离；所述监控状态包括起升机构制动器状态、抗风防滑状态、供电电缆卷筒状态、门限位和机构运行联锁；所述工作时间统计为起升机构／变幅机构／旋转机构／行走机构的开始动作时间、结束动作时间以及工作时间段。优选的，所述数据监测模块包括数据显示子模块、数据存储子模块和数据回放子模块；所述数据显示子模块用于实时显示港口起重机械运行安全参数，还用于显示被监控的港口起重机械安全状态；所述数据存储子模块用于通过数据库分类存储各个港口起重机械对应的运行安全参数；所述数据回放子模块用于调取任意历史时间的运行安全历史数据。优选的，所述预警模块包括阈值设置子模块和超限报警子模块；所述阈值设置子模块用于设置各个监测参数的运行安全极限值；所述超限报警子模块用于当接收到的监测参数超过对应阈值时，进行报警。优选的，所述超限报警子模块包括控制电路和若干个驱动电路；所述控制电路用于与所述工控机通信，当工控机接收到的监测值超过预设阈值时，则向所述控制电路发出驱动信号；所述控制电路接收到所述驱动信号时，根据被控设备故障特点，驱动对应的驱动电路进行声光报警；其中，所述控制电路为多路扩展I／O口控制器。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供的港口起重机械运行安全机载预警系统，具有以下优点：(1)首次实现同时对港口起重机械的重要参数、安全状态和减速机运行状态进行实时监测及预警等功能，并能够对各运行参数、工作状态、操作指令、报警情况等实时记录和数据查看；(2)具有对港口起重机械重要运行参数和安全状态进行显示及报警的功能，便于故障分析和事故调查，同时为安全评价提供数据积累；(3)具有减速机重要故障的预警功能，能够及时、准确、有效地对减速机振动异常、轴温过高做出诊断，预防或消除因减速机故障导致的运行安全问题。(4)解决了目前港口起重机运行安全方面存在的问题，提升港口起重机的运行安全监控水平，从而保障起重机的安全运行，减少重大事故的发生。附图说明图1为本专利技术提供的港口起重机械运行安全机载预警系统的整体结构示意图；图2为本专利技术提供的采集PLC控制器输出信号的流程示意图；图3为本专利技术提供的采集温度传感器和振动传感器输出参数的流程示意图；图4为本专利技术提供的工控机结构示意图；图5为本专利技术提供的控制电路的电路图；图6为本专利技术提供的驱动电路的电路图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术进行详细说明：如图1所示，本专利技术提供一种港口起重机械运行安全机载预警系统，包括：数据采集层、数据传输层以及工控机；工控机包括数据采集接口、数据监测模块和预警模块；其中，所述数据采集层用于采集被监控港口起重机械监控值，并通过所述数据传输层传输到所述工控机的数据采集接口；所述数据监测模块用于为每一个监控参数设置预警值，如果某一监控值超过预警值，则通过所述预警模块用进行报警。以下对上述各模块进行详细说明：(一)数据采集层数据采集层包括传感层和信号采集器；。具体的，传感层用于采集PLC控制器采集的各类监测信号、温度传感器采集的减速机温度信号、振动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种港口起重机械运行安全机载预警系统，其特征在于，包括：数据采集层、数据传输层以及工控机；所述工控机包括数据采集接口、数据监测模块和预警模块；其中，所述数据采集层用于采集被监控港口起重机械监控值，并通过所述数据传输层传输到所述工控机的数据采集接口；所述数据监测模块用于为每一个监控参数设置预警值，如果某一监控值超过预警值，则通过所述预警模块用进行报警。

【技术特征摘要】
1.一种港口起重机械运行安全机载预警系统，其特征在于，包括：数据采集层、数据传输层以及工控机；所述工控机包括数据采集接口、数据监测模块和预警模块；其中，所述数据采集层用于采集被监控港口起重机械监控值，并通过所述数据传输层传输到所述工控机的数据采集接口；所述数据监测模块用于为每一个监控参数设置预警值，如果某一监控值超过预警值，则通过所述预警模块用进行报警；其中，所述数据采集层包括传感层和信号采集器；所述传感层包括PLC控制器、振动传感器、温度传感器和声发射传感器；其中，所述PLC控制器为被监控港口起重机械自身配置的控制器；所述振动传感器用于采集减速机振动信号；所述温度传感器用于采集减速机温度信号；所述声发射传感器用于采集减速机声发射信号；所述信号采集器包括：PLC信号采集器、振动信号采集器、温度信号采集器和声发射信号采集器；其中，所述PLC信号采集器通过通讯卡与工控机直接连接，用于采集所述PLC控制器输出信号，并通过所述通讯卡传输到所述工控机的数据采集接口；所述振动信号采集器为基于USB接口的并行数据采集系统，其输入端与振动传感器连接，输出端与工控机连接，内置有多种采样通道，用于对所述振动传感器输出的减速机振动信号进行滤波、调理和模数转换处理，再发送到所述工控机的数据采集接口；所述温度信号采集器为基于EIARS-485通讯协议的多点双向信号处理器，内置有光隔离器，其输入端与温度传感器连接，输出端与工控机连接，用于对所述温度传感器输出的减速机温度信号进行滤波、调理和模数转换处理，再发送到所述工控机的数据采集接口；所述声发射信号采集器用于对所述声发射传感器输出的减速机声发射信号进行滤波、调理和模数转换处理，再发送到所述工控机的数据采集接口。2.根据权利要求1所述的港口起重机械运行安全机载预警系统，其特征在于，所述振动传感器采用压电式加速度传感器，自身配置有电荷放大器，其供电和信号输出共用一根同轴电缆；自身带有磁吸座，通过磁吸座将所述振动传感器安装在所述港口起重机械减速机轴端的减速器箱体上。3.根据权利要求1所述的港口起重机械运行安全机载预警系统，其特征在于，所述温度传感器采用铂电阻温度传感器PT100，其通过螺纹连接的方式安装在减速机轴端的减速器箱体上。4.根据权利要求1所述的港口起重机械运行安全机载预警系统，其特征在于，所述信号采集器通过以下方法采集所述温度传感器和所述振动传感器输出的参数：所述信号采集器创建一个用于对某一被控设备进行绝对控制的...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁克勤，王志杰，赵娜，张旭，
申请(专利权)人：中国特种设备检测研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11