本技术方案书是针对门式起重机安全监控系统的软硬件优化方面的总体规划、设计和应用功能设计。为客户详细介绍我公司对门式起重机实施安全监控设计理念，设计方法及实施方法。 让客户熟悉我公司安全监控系统有一个全面的认识，以方便客户对我方起重机监控系统做出项目实施选择。 本技术方案书预期的读者为参与该项目的技术人员和本工程项目建设的相关参与人员。
起重机械安全监控管理系统主要是为保障起重机械运行的安全性、可控性以及可管理性而设计研发的一套完整的设备管理解决方案，主要用于反映起重机械实时、 真实和有效的运行状况，并能够对这些状况和司机的操作指令进行实时的监控、记录和历史回放。本方案目的就是为门式起重机械设备设计安全监控系统， 使其具有实时监视、故障分析处理、数据采集、运行维护、生产统计和整车使用状况分析功能，能够有效地帮助维修人员监控和维护起重机，同时， 通过国家质检部门的检测，使起重机能够进入正常使用阶段，并根据客户需要将运行数据和视频画面上传至远程监控平台，客户可以随时随地进行查看。
方案规模：在2台门式起重机上配备2套安全监控系统。
1.GB/T 28264-2017《起重机械 安全监控管理系统》
2.GB 6067.1-2010《起重机械安全规程》
3.GB5226.2-2002《机械安全 机械电气设备》
4.GB3811-2008《起重机设计规范》
5.TSG Q7001–2013《起重机械制造监督检验规则》
6.TSG Q7015–2013《起重机械定期检验规则》
7.TSG Q7016-2013《起重机械安装改造重大维修监督检验规则》
在单机上安装安全监控管理系统，通过监视、控制、管理等手段，实现操作安全控制、危险临界报警、现场实时显示和数据记录保存等功能，同时达到运用视频和音频技术实时显示和记录工作状态、事后回放的功效。在此基础上，根据具体情况和工作需要，可实现远程传输、远程监控
根据 GB/T28264-2012《起重机械 安全监控管理系统》要求，起重机安全监控管理系统是起重机械电气控制的一部分，非独立产品。本安全监控管理系统是根据门式起重机实际电路，严格按照 GB/T28264 设计而来，具有针对性强的特点。
起重机安全监控系统属于起重机的安全保护装置，其主要功能是对起重机的实时运行状态进行监控、记录并能实现故障报警等，必要时刻能够控制起重机。 该监控系统为监控和管理起重机提供了一种专业可靠的方法。通过多重窗口和动态查看，用户只需点击几下鼠标就可以轻松地查看起重机的运行状态，进行视频监控，历史操作和故障查询。 系统提供通讯接口，满足不同型号的起重机数据联接。该系统定位于安全保护，为起重机的使用和维护提供保障。
3.3.1先进性及前瞻性
借鉴国际起重机安全保护系统的实施、管理和应用方面的成功经验，保证安全监控系统在规划、设计、实施和运行管理模式等方面的先进性。
在制定系统管理、运行时充分考虑到本系统运行、与原系统集成、管理等方面的可能的变化调整，保证制定的有关技术规范在较长一段时间内的有效性。
3.3.2可集成性和可开放性
实现与多种起重机控制系统的集成和扩展，为用户提供统一安全保护监管平台。
从整体的起重机械安全监控信息化规划出发，为了安全监控系统能够与其它企业级应用系统实现开放性的集成，我们将提供有关安全监控系统与生产系统及其它系统连接的开放性接口和技术规范，从而更方便的搭建信息集成的核心基础环境。
3.3.3完整性
安全监控系统的技术实现和规范的制定将兼顾对于国家质检机构和本企业管理的适用性。
由于安全监控系统与其它控制系统的集成关系，我们将在已制定的现有技术规范和管理框架的基础上，进一步完善一整套与安全监控系统体系相适应的并符合起重机特点的有关技术资源分配、系统日常运行、技术支持模式和各种应用协调管理等的相应规范。
3.3.4灵活性及可扩展性
设计初期就能进行长远的总体规划，利用科学的工程实施方法，搭建一个具有扩展性和灵活性的技术平台，实现对象的模块化和参数化管理，以进行灵活和方便的开发和扩展，以不断满足业务发展对管理和决策支持的要求。
3.3.5安全性
提供从起重机械工作循环、起升下降、行走控制系统全方位、多层次地安全机制。通过运用编码器、模数转换、红外监测、动态数据存储、、数据压缩、数据加密等技术和管理手段保证系统的安全性和可靠性，符合安全监控系统整体安全性的要求，保证系统的安全稳定的运行。
3.3.6可维护性和可管理性
由于公司业务的长期发展，安全监控系统是一个长期发展的工程。提出包括技术资源组织、分级分工授权、安全责任、日常维护、故障报告、应急措施、系统监控、系统安全、灾难恢复、系统接口协调流程等等符合安全监控系统特点的技术管理和维护性建议，形成安全监控管理维护和支持的核心力量。
从需求来看，安全监控总体架构如下图所示：
图1 总体架构
安全监控由几部分组成：
信息处理系统将采集到的数据进行计算和处理，同时实时显示起重机运行状况，并能根据运行工况做出报警和相应处理。
控制输出，它的功能是输出控制信号和报警信号。
主要负责向司机和管理人员显示起重机的工作状态和各类参数。它分别以图形、图像、文字、声光等方式输出信息。它可能是工控机的监视器，工业触摸屏、指示灯、蜂鸣器等。
实时存储所采集的信息，以备查用，例如硬盘录像机。
门式起重机一般设有起重量限制器、各机构限位开关、安全门开关、超速保护开关等安全保护设备，还有起重量、速度、风速、三维坐标编码器等传感器的数字或模拟量信号。针对GB/T28264-2012中起重机监控要求，监控系统的总体设计为：
信息采集部分采用各类传感器，例如，限位开关、编码器、重量传感器、风速仪、倾角仪等，这些传感器实时采集起重机运行参数，将实际物理量转换成可采集的电信号。然后采用具有RS485通讯功能的传感器采集模块将传感器转换成的电信号进行A/D转换，最终把这些物理量转换为能通过通信线进行远距离传输并能被计算机识别的数据，以备上位机对这些数据进行处理和监控。对于视频信息，采用高清摄像机加录像机，依托工控一体机来实时显示设备运行情况，并连续保存这些视频信息，保存期限能达到一个月。
信息处理部分为工业触摸屏，采用以太网TCP/IP、RS485总线技术采集集成传感器采集模块数据，在自身系统内部对采集的实时数据进行处理，并显示处理后的数据。必要时，亦可根据采集到的数据进行逻辑判断来控制起重机运行或发出报警讯号。对于视频信息，主要就是采用录像机进行录制，压缩。
控制输出部分借鉴PLC输出理念，信息处理单元发送输出指令，输出模块接受指令，进行控制输出。
信息显示部分采取工业触摸屏+液晶显示器，用户只需点击工业一体机软件上的按钮就可以可查看设备上的运行数据，在液晶显示器上查看视频信息并通过视频录像机回放视频记录，时刻监控设备运行状况。
信息的存储部分，设备的所有运行数据存入工业一体机硬盘，视频信息则存入硬盘录像机。
系统根据国家检规《GB/T 28264-2012》不同类型起重机所监控参数和显示得参数见下表所示：
本公司的安全监控系统均满足以上参数的监测和显示。
安全监控系统主界面分栏目，具体栏目结构如下：
说明：
其中传感器参数区根据不同起重机类型和传感器部署数量显示不同的参数内容，具体情况需要参考机械原理图和电气原理图。
视频采用网络高清摄像机通过交换机连接到数字硬盘录像机上，通过液晶显示器显示，视频储存72小时。
视频监控拓扑图
采用网络硬盘录像机，H.265编码，配置东芝/希捷/华硕1TB监控专用盘。
视频录像机装于司机室柜内
本安全监控系统的视频系统采用网络高清摄像机， 1234号枪式摄像头监控大车行走区域，5、6号共两台台枪式摄像头监控吊装区域，装于端梁处；
枪式摄像机
采用液晶显示器，用旋转支架固定于司机室左侧。
视频监控画面
采用7寸触摸屏，具有显示效果好，操作方便 ，易于安装，不占用空间的特点。该工控机配置多个COM口及以太网口，可实现快速的并行通讯。
采用旋转支架安装与司机室右侧
起升下降采用编码器进行采集，起升下降为卷扬机。线缆为四线屏蔽线。编码器与卷扬机采用辅助支架进行连接，编码器的计米轮与卷扬机的旋转轮采用按压方式联动。
小车运行行程用编码器进行采集，编码器与车轮采用辅助支架进行连接，与车轮采用按压方式联动。
本系统将在起升定钢丝绳上加装旁压式起重量传感器，把信号引到模拟量采集模块上，信号通过电缆传输到触摸屏，能够采集到每次工作吊钩的起重量，并作存储。
由于原系统风速仪没有接口输出，本系统增加一台带有RS485总线的风速仪，直接通过RS485总线采集实时风速信号，并在显示屏上显示，
本系统用霍尔传感器或机械限位采集制动器的状态，把信号引致开关量采集模块，再上传给主机。
把联动台主令开关上和按钮开关上加装一组触点，然后用开关量模块采集。
操作指令采集
联锁保护有门限位、运行限位开关、等开关信号接入开关量采集模块，将这些信息打包上传给终端。
选用7寸触摸屏，并担负采集传感器信号任务。可显示载荷、运行速度、起升高度、工作状态、操作指令等。并能发出预警声光提示，并切断危险动作。
本安全监控系统采用8口交换机，用于连接系统中使用的网络设备，100M速率保证数据传输的畅通性。
本安全监控系统采用8路视频采集数字录像机，用于连接系统中使用的摄像头设备，1T大容量存储空间保证视频连续存储72小时以上。
技术规格
技术规格
技术规格
技术规格
技术规格
技术规格
自主开发的安全监控专用软件。
软件根据现场点数不同二次开发。
编写监控软件包括开机自检、管理权限登陆界面及整机工作时间、累计工作时间、每次工作循环等内容。软件内容满足GB/T 28264-2012《起重机械 安全监控管理系统》之门式起重机相关条款要求。
根据用户要求，预留远程监控数据接口。
系统界面示意图如下所示：
门式起重机安全监控界面实例
系统记录数据存储在工控机硬盘中，可永久保存，但因为储存容量有限，需用户定期导出，并清理存储。数据存储的意义在于用户可事后查询历史数据，分析原因。
（1）历史查询系统能将实时报警信息记录到数据库中，记录报警时间，恢复时间，报警变量，报警值等信息。
门式起重机安全监控历史数据查询实例
（2）系统能够自动记录故障，并提供故障查询功能，如按日期查询，按报警变量查询等。
门式起重机安全监控历史报警查询
安全监控系统启动时，系统自动检测设备的各种传感器、采集模块和通讯模块的状态，出现问题系统给予提示；系统运行期间自动记录设备故障，并做设备故障的实时检索，将故障存入系统日志便于查询。
门式起重机安全监控故障检测
本安全监控系统记录包括两部分，机台运行数据记录在工业计算机硬盘中；视频信息储存在硬盘录像机内。内置8路网络硬盘录像机可内置8路视频信号，实时存储起重机的运行状态数据和视频监控数据，便于随时调取监测数据。系统提供根据时间追朔历史记录。
工程实施可以分成两部分，即硬件平台的工程实施和应用系统的工程实施两部分，这两部分是并行处理，为了更好地描述整个工程的实施，我们将提出硬件平台的工程实施方案和应用系统的实施方案。
实施计划分以下几个阶段进行:
前期准备:此阶段主要完成以下工作:
①：现场环境调查
②：熟悉项目的技术方案书、设计及合同
③：编写实施方案
④：现场安全监控系统安装及调试
⑤：系统联调及测试
工程实施进度计划表
在项目领导小组的领导下，由项目经理牵头，系统实施过程采用初始原型提供的基本需求经过反复讨论。不断加以完善补充，确定系统的功能、性能和其它方面的要求，最终达到适合于国标的要求。该阶段所需提供的文档有：
记载开发过程中各项工作负责人员、实施进度、软硬件系统等，以便根据计划展开工作和检查项目进度。
编制目的:使双方对软件的初始规定有共同的理解，使之成为整个开发工作的基础。
为项目实施提供设备技术信息。
设计阶段在初始原型的基础上经过乙方项目组领导小组和甲方项目组的反复讨论，不断加以完善并产生原型设计。
该阶段提供的文档有：
说明系统的设计考虑。包括系统的监测参数，采集设备结构。用实施部署图表示系统的实施布线和安装位置，为实施设计打下基础。
根据方案数据书确定设备模块的组成，并将所需要的模块开始备货，主要包括：
设备采购集成的料单。
根据现场情况对现场的起重机进行布线设计和传感器安装设计。
按照安装计划，分工合作共同完成安装工作。
项目完成后，乙方应负责对项目的验收。
在合同规定的维护期内，乙方有责任对设备产品进行维护。需提供资料。
报告包括文档资料和修改报告。项目投产运行的过程后，可能出现一些测试没有发现的问题，对存在的问题和修改都必须以书面形式交于乙方。
报告以书面形式说明问题所在和解决问题的方法，必须得到甲方的认可。
最终用户和卖双方分工范围如下：
乙方：
负责工作如下：
提供合同中规定的设备。
设备的协助安装、调试及测试验收。
远程及现场技术支持服务。
向买方用户提交相关文档。
对买方技术人员的技术培训。
甲方：
提供的设备和工作如下：
供电和环境准备。
卖方督导和帮助下的布线。
设备所需电源（220VAC）及其他配套设备。
安排电工协助接控制系统的信号。
协助卖方进行系统的测试验收。
测试在整个项目实施过程中是一直在进行着，它是保证项目成功的重要手段之一。这里讲的测试主要是用户确认测试， 是整个系统运行后的最后一个质量保证手段，用户确认测试以需求说明书和国标为中心展开的， 通过用户实际操作来测试是否满足用户的需要，当用户确认测试完成后，系统通过一段相对稳定的试运行期就可以对整个项目进行验收了。
规划整体安全监控系统的测试计划；
依据监测功能规格设计监测项的测试方案与测试程序（其中应包含正常情况与不正常情况的测试）；
测试环境的准备工作。
按测试方案与程序一一执行，确保系统正常运行，并将所有的测试结果记录下来；
故障恢复测试（依测试方案与程序），测试起重机工作运行等不正常与突然断电等状况，以验证系统的可靠性；
建立错误原因与个数说明表，用以统计与估算系统的错误发生率；
回归/大量测试（Regression /Volume test）
将所有的测试资料搜集起来，当系统在修改时，可以此资料做自动的反复测试，另外，亦可模拟用户以大量的错误操作计入系统，用以测试该系统的强韧度与效率；
试运行计划
制订整个系统运行的各工作项目与配合事项，用于系统的正式运行。
在系统安装完毕后进行移交测试。包括测试系统网络是否畅通，系统软件是否安装正确等，就是保证系统能正常运行。
自移交测试后，双方人员依据国标功能规格设计是否先进合理，操作是否方便、程序可维护性、业务可扩充性、安全性与可靠性是否高，技术文件和资料是否完备等，逐一进行验收。
在系统初步验收通过后，双方商定进行系统终验工作。
验收清单包括甲方完成验收所需材料，如设备清单，软件备份等。
铭迹创新
