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架橋機安全監控系統應用無線通信技術的實際方案設計落地——愷德爾專業起重機安全監控管理系統專家

來源:愷德爾起重機安全監控管理系統專家 發表日期: 2022-08-22 10:19:00

本文基于 433MHz 無線通信技術,以架橋機實際的工作情況和結構特點闡述技術開發設計的實際方案和應用落地并投入使用,經工地驗證,達到了設計工作預期

架橋機作為預制梁片的架設設備,廣泛應用于高速鐵路及公路建設中。面對著近年來頻繁出現的架橋機安全事故,如何提高安全性,成為我們需要解決的目標。因此,需要獲取相關的信息對其進行實時監控,以免操作不當釀成事故,造成人員傷亡和經濟損失。傳統的安全監控系統需要進行電纜鋪設,線纜多而且復雜,并且強弱電之間容易產生電磁干擾,系統可靠性較差。隨著現代物聯網技術的發展,基于無線通信的架橋機安全監控系統成為行業首選。

架橋機安全監控系統按照 GB/T28264-2012《起重機械安全監控管理系統》進行設計開發,分為以下幾個部分:信息采集模塊、信息處理系統、無線傳輸系統、控制輸出系統和上位機監控系統。這幾個部分通過無線網絡和 RS485 通信技術鏈接融合為一體,從而對各項檢測數據進行實時顯示與監控。整個系統的總體架構框圖如圖 1 所示。


目前流行的無線通信技術,如 Wi-FiZigbee、藍牙工作在 2.4GHz 頻段,2.4GHz 頻段變得日漸擁擠,通信信道相互之間干擾較大,并沒有充分發揮無線傳感網低功耗、低成本、遠距離通信、高信號質量的特點。射頻通信技術是一種簡單而成熟的無線通信技術,其工作頻段避開了擁擠的 2.4GHz,主要為 315MHz433MHz868MHz915MHz,其中 433MHz 頻段在我國是屬于免許可的 ISM 開放頻段。433MHz 無線模塊具有繞射能力強,傳輸數據遠,抗干擾能力強、功耗低等優點,適用于傳感器數據采集、各種自動化控制等。因此,我公司架橋機安全監控系統采用該通信技術來進行實現

系統信號源主要有:重量、角度、行程、風速、高度等,分別由各自的傳感器來進行采集。

a. 重量及角度 :分別通過載荷傳感器(圖 2)及HK-901 傾角傳感器(圖 3)采集,信號通過 HK-900 多功能數據變送器處理后無線發射給系統監控顯示儀 ;

b. 行程 :通過 HK-902 行程傳感器(圖 4)采集,信號通過 HK-900 多功能數據變送器處理后無線發射給系統監控顯示儀 ;

c. 風速及高度 :分別通過風速傳感器(圖 5)及歐姆龍旋轉編碼器(圖 6)采集,然后信號通過 HK-900多功能數據變送器處理后無線發射給系統監控顯示儀。


和控 HK-900 多功能數據變送器基于 433MHz 射頻通信技術,它具有無線發射、無線接收功能。在架橋機安全監控系統中,它具有以下功能 :

a. 采集載荷傳感器信號,經過處理后通過無線通訊協議發射給監控儀,監控儀通過運算在屏幕上顯示每個吊鉤的起重量 ;

b. 采樣傾角傳感器信號,經過處理后通過無線通訊協議發射給監控儀,監控儀通過運算在屏幕上顯示被監測點的垂直度和水平度數值 ;

c. 采樣行程傳感器信號,經過處理后通過無線通訊協議發射給監控儀,監控儀通過運算在屏幕上顯示設備走行距離的數值 ;

d. 采集風速傳感器信號,經過處理后通過無線通訊協議發射給監控儀,監控儀通過運算在屏幕上顯示實時風速 ;

e. 采樣旋轉編碼器信號(旋轉編碼器通過聯軸器固定在卷揚機軸上),經過處理后通過無線通訊協議發射給監控儀,監控儀通過運算在屏幕上顯示起吊高度數值 ;


如下圖所示,采用昆侖通泰 TCP1162Hi 觸摸屏及 HK-900 多功能數據變送器。數據變送器把接收到的傳感器信號通過 RS485 總線傳送給觸摸屏 ;同時,PLC采集的操作面板信號、發出的動作指令、采集來的安全信號,通過 RS485 通信方式,實時上傳到觸摸屏。在觸摸屏上顯示所有信息,并間隔 5 10 秒鐘(間隔時間可調),將所有信息保存一次,觸摸屏的存儲容量能保證將所有數據存儲 30 天。

架橋機安全監控系統軟件操作系統采用 WINCE系統,它是可升級的 32 位嵌入式操作系統,封閉性及安全性好,系統成熟,較為穩定,適合工業應用。它由信息實時顯示、標定功能、故障指示、歷史回顧、數據導出等功能組成。

安全監控系統的主界面顯示了設備當前工作的所有信息。當前工況指示了設備當前要做的動作,工況信息由無線采集模塊 HK-900 采集實時上傳到監控系統,顯示并存儲。

為了方便功能驗證,系統設定了標定功能,可以根據現場情況標定載荷系數和行程系數。故障信息由 PLC 生成實時上傳到監控系統進行顯示,方便用戶查找并排除故障。同時,故障信息在監控系統內實時存儲。系統能實時在線查詢設備的歷史操作信息、故障信息及數據信息(行程、載荷、風速,累計工作時間,工作循環等),并能方便的將設備所存儲的歷史數據拷貝到 USB 盤上,方便用戶分析使用。