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淺談基于物聯網的移動式起重機監控系統的數據遠傳及利用

來源:愷德爾起重機安全監控管理系統專家 發表日期: 2019-05-10 17:47:00

物聯網( The Internet Of Things,IOT) 技術是運用傳感器、電子標簽、射頻識別系統( adioFrequency Identification,RFID) 、通訊網絡、數據庫、云計算( Cloud Computing,CC) 等構建的泛在網絡,實現泛在網絡中任意兩者間的信息交換與協同動作的一種新技術。構建物聯網將網絡節點下的所有物體連接在一起,實現對物體實時、自動進行智能化感知、識別和管理。

物聯網在流動式起重機遠程監控檢測系統中的應用主要由起重機監控傳感系統( 監控平臺) 、起重機數據處理系統( 數據處理臺) 、起重機數據傳輸系統( 傳輸平臺) 、末端監管平臺等部分構成監控平臺通過GPS /北斗定位系統、智能傳感器、數據轉換器、ZigBee 無線模塊、起重機監控中心等實時獲取起重機具體位置及各工作部分的狀態信息;如圖1所示:

 

2) 數據處理平臺運用主控制板顯示器、

ZigBee 無線接收模塊、無線遠程傳輸模塊、計算機微處理器、存儲器等構件,實現對起重機各個運行參數的采集、顯示、運算、儲存等功能,為實現運行數據遠程輸送做前期處理;

 

3) 傳輸平臺將互聯網與無線傳輸網絡融合,運用中國移動通信部門的GPRS 模塊,將處理后的數據整合發送,實現后端監管平臺對起重機運行狀態的實時監控;

4) 末端監管平臺通過互聯網技術與傳輸平臺進行對接,對起重機工作運行參數實時監控管理,并對運行狀態進行判斷,對違章操作進行預警或報警。配置數據庫存儲器,實現運行參數的長時間大容量儲存,方便檢索查閱。同時,實現廠家、租賃方、用戶、質檢部門等聯網,對起重機運行狀況及責任事故的調查取證提供方便。

2 起重機監控平臺

通過運用GPS /北斗定位系統,將位置數據傳輸給起重機監控中心并儲存,實時監控流動式起重機所處位置區域。運用傳感器對能夠體現起重機主要工作性能及工況參數進行實時監控,包括軸荷起重機總質量、起重臂伸長度、起重臂傾角、風速、油壓、起升高度、起升速度、幅度和變幅速度等。根據采集對象的不同以及性能參數各具

特點,選用不同的傳感器進行數據采集。其中,軸荷起重機總質量傳感器采用fSENS KMD 型拉力傳感器; 起重臂伸長度、傾角傳感器采用LWG322 型智能傳感器; 風速測量采用風速儀,通過釋放電流向外傳遞信號; 油壓的測量采用pSENS DAVS 型油壓傳感器; 起升高度、速度、幅度以及變幅速度采用增量型光電編碼器E6B2-CWZ6C,其通過一段時間內光電編碼器輸出的脈沖總量、單位時間內的脈沖輸出量以及每轉脈沖輸出量,進而計算出起升高度、起升速度、幅度及變幅速度等工況參數。針對不同傳感器輸出信號的不同,有拉力信號、電流信號、油壓信號以及脈沖信號等。設計相應的信號處理電路,實現數據采集、數據處理、無線傳輸、電源管理等工作。數據采集采用起重機各個傳感器獲取的各種信號; 數據處理主要將采集到的信號進行A/D 轉換,數據級融合,并對數字信號進行儲存; 無線傳輸主要實現數據傳輸、數據加密、數據驗證等工作; 電源管理是為保證傳感器正常工作,提供穩定可靠的電源電壓及欠電壓指示等。其工作原理如圖2 所示起重機數據處理及傳輸平臺起重機數據處理平臺是運用安裝于駕駛室的計算機微處理器,對從各傳感器傳回的數據進行2次整合匯總。將部分性能指標顯示在主控制板顯示器上,主要包括起重量、額定起重量、起升高度、幅度、起升角度等。由ZigBee 無線傳輸模塊構成的信號接收單元,接收各個傳感器發出的起重機的運行參數,并在LED 顯示屏上實時顯示。當起重力矩超過額定90% 時,主控制器將發出預

報警; 當起重力矩達到100%時,主控制器將切斷起重臂向危險方向動作的動力; 當幅度偏差達到2% 以上時,起重機械同樣停止向危險方向動作。由ZigBee 無線傳輸模塊接收的傳感信號,在經過微計算機二次處理后,將數據存入SD 卡,為運用GPRS 進行數據傳輸做前期準備。GPRS 是GSM 引入分組交換功能的移動分組數據業務,支持分組數據的傳輸。GPRS 網絡具有接入范圍廣、傳輸速率高、登陸快捷等優勢,適用于流動式起重機遠程監控中的數據傳輸。GPRS模塊是遠程監控的數據傳送端,本文參照塔式起重機數據輸送端模塊選型,選用華為GSM EM310 模塊,滿足流動式起重機數據傳輸的需求。

4 末端監管平臺

末端監管平臺主要由具有固定IP 地址的計算機、數據庫、云計算中端、預警系統組成,主要負責接收由GPRS 傳輸的數據,并通過云計算對數據進行處理、模擬,對可能出現的危險工況及時發出預警,通過互聯網絡通知前方駕駛室。運用數據庫,對各運行數據進行儲存,通過廠家、租賃方、用戶、質檢部門聯網,能夠方便快捷地查閱流動式起重機的實時及歷史運行狀態,從而對事故調查及預測提供方便。

5 結語

以物聯網技術的結構及組成在流動式起重機遠程監控系統中的應用進行分析,提出利用物聯網技術實現流動式起重機遠程定位、遠程監控等功能; 運用云計算技術,對流動式起重機所處的工作狀態進行評估,對可能出現的危險狀況進行預警,實現了流動式起重機的智能化、自動化管理,減少流動式起重機生產事故的發生及可能造成的人員財產損失。通過廠家、租賃方、用戶、質檢部門聯網,提高了對流動式起重機的互管能力,縮減了檢驗程序,極大方便了生產事故的調查取證過程,具有較高的應用價值及社會效益。

 

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