門座式起重機(以下簡稱“門機”)在港口碼頭應用非常廣泛，但由于司機操作不規范等問題引起的設備故障時常發生。因此，實時監控門機作業中的設備狀態、運行參數等數據，對規范司機操作、提高設備的安全I生具有重要意義。2012年，《起重機械安全監控管理系統》(GB／T28264-2012)標準實施，各種類型的門機安全監控系統應運而生。計三有等1f發基于ARM微型機的門機監控系統，并利用3G網絡實現遠程監控；胡金濤等[21采用以西門子PLC為控制器的控制與安全監測系統，并通過以太網實現遠程監控；楊繼雪等【3J開發以單片機為處理單元的門機安全監控系統，采用DTU方式將門機工作狀態進行遠程傳輸。

目前，各類門機監控系統存在標準不統一、冗余設備繁多、走線雜亂、模塊繁雜、功能單一和集成化程度低等問題。針對上述問題，本文開發設計出以PLC為中心的門機監控系統，該系統不改變原門機控制結構，通過對現有各功能單一、結構獨立的設備進行多功能集成，集合各測量傳感器信號，讀取原門機控制PLC的信息和多點視頻信號，實現單機安全操作功能，并通過無線網絡技術接入到港口局域網絡，實現了門機工作狀態的實時監控。

1、門機安全監控管理系統的結構設計

門機安全監控管理系統分為本機監控和遠程網絡監控兩部分。本機監控安裝在門機上，可以實時監控門機的設備裝態、設備參數、作業信息和視頻信息，遠程網絡監控是基于無線網絡遠程實時監控各臺門機的各種信息。

1.1單機結構

單臺門機監控系統結構見圖1.系統由操作交互的中央監控視器及聲光報警器、采集數據的中央集控儀以及前端的各類傳感器（行程開關、安全距離傳感器、起升高度傳感器、重量傳感器、幅度傳感器等）等組成。單機系統配備無線網絡接扣，通過無線技術可將門機狀態數據上傳至遠程監控中心。

采集器主要采集4類信號：一是開關信號，主要包括門限位、運行連鎖、電纜卷筒和制動器等。二是模擬信號，主要包括起重量、起重力矩、風速、幅度、主鉤度度、副鉤高度、回轉角度、傾斜角度、左右安全距離、運行行程和負載提升速度等。三是數字信號，主要包括數字電能表測量的門機工作電流、電壓和電量等。四是視頻信號。

1.2網絡結構

以單臺門機監控系統為單元，通過無線網關搭建無線網絡，實現各門機與監控中心實時無線互聯，把門機所有設備狀態、設備參數、作業信息、維護保養信息、報警信息及視頻圖像等上傳到公司局域網，供主管部門查閱。網絡拓撲圖見圖2

2、門機安全監控管理系統功能

門機安全監控管理系統將門機現有設備進行多功能集成，包括門機狀態、參數、設備性能、故障報警、司機操作、設備管理、短信提醒、視頻監控等各類模擬、數字和視頻信息，實現對門機作業的全程記錄、預警、報警和鎖定控制，并以動畫、圖表進行回溯顯示。同時，系統為設備故障、司機操作習慣和節能減排影響指標等分析提供數據支持。

2．1單機功能

2．1．1門機狀態監控

實時檢測、記錄門機作業狀態，包括門限位、電纜卷筒、起升機構制動器和機構之間的運行連鎖狀態以及司機的操作等。

2．1．2門機參數監控

實時監測、記錄門機作業參數，包括重量、高度、幅度、力矩、風速、回轉角度、傾斜量、安全距離、運行行程、工作電流、電壓和電量等。

2．1．3作業信息監控

實時檢測、記錄門機作業信息，包括工作時間、工作量、耗電量、工作循環次數，累計工作時間、累計工作量、累計耗電量、累計工作次數、噸耗、裝卸費用和耗能費用等。

2．1．4故障報警

實時檢測門機運行狀態，當門機發生設備故障、操作故障、聯鎖故障、通信故障、運行狀態和運行參數超限時，進行報警提示，同時鎖定門機動作，確保安全生產。

2．1．5機構聯鎖控制

對一些連鎖動作進行預判，如果設備未按照預定動作執行，則認為連鎖故障。例如：當超載時，應禁止起升，如該連鎖保護未執行，則進行超載連鎖故障報警。

2．1．6設備管理

根據門機設備保養情況，定期更新保養檔案。依據工作時間、工作量和其他相應關鍵指標，當設備部件達到維護、保養或更換條件時，自動進行提醒。

2．1．7視頻監控

根據門機和升降臂的工作特性，在吊點處安裝具有自動穩定、自動調整的視頻控制子系統。攝像裝置隨機械臂的伸展自行調整監視角度，使攝2門機安全監控管理系統功能門機安全監控管理系統將門機現有設備進行多功能集成，包括門機狀態、參數、設備性能、故障報警、司機操作、設備管理、短信提醒、視頻監控等各類模擬、數字和視頻信息，實現對門機作業的全程記錄、預警、報警和鎖定控制，并以動畫、圖表進行回溯顯示。同時，系統為設備故障、司機操作習慣和節能減排影響指標等分析提供數據支持。

2．1單機功能

2．1．1門機狀態監控

實時檢測、記錄門機作業狀態，包括門限位、電纜卷筒、起升機構制動器和機構之間的運行連鎖狀態以及司機的操作等。

2．1．2門機參數監控

實時監測、記錄門機作業參數，包括重量、高度、幅度、力矩、風速、回轉角度、傾斜量、安全距離、運行行程、工作電流、電壓和電量等。

2．1．3作業信息監控

實時檢測、記錄門機作業信息，包括工作時間、工作量、耗電量、工作循環次數，累計工作時間、累計工作量、累計耗電量、累計工作次數、噸耗比、裝卸費用和耗能費用等。

2．1．4故障報警

實時檢測門機運行狀態，當門機發生設備故障、操作故障、聯鎖故障、通信故障、運行狀態和運行參數超限時，進行報警提示，同時鎖定門機動作，確保安全生產。

2．1．5機構聯鎖控制

對一些連鎖動作進行預判，如果設備未按照預定動作執行，則認為連鎖故障。例如：當超載時，應禁止起升，如該連鎖保護未執行，則進行超載連鎖故障報警。

2．1．6設備管理

根據門機設備保養情況，定期更新保養檔案。依據工作時間、工作量和其他相應關鍵指標，當設備部件達到維護、保養或更換條件時，自動進行提醒。

2．1．7視頻監控

根據門機和升降臂的工作特性，在吊點處安裝具有自動穩定、自動調整的視頻控制子系統。攝像裝置隨機械臂的伸展自行調整監視角度，使攝2門機安全監控管理系統功能門機安全監控管理系統將門機現有設備進行

多功能集成，包括門機狀態、參數、設備性能、故障報警、司機操作、設備管理、短信提醒、視頻監控等各類模擬、數字和視頻信息，實現對門機作業的全程記錄、預警、報警和鎖定控制，并以動畫、圖表進行回溯顯示。同時，系統為設備故障、司機操作習慣和節能減排影響指標等分析提供數據支持。

2．1．8短信發送

配備短信發送設備，當設備發生故障時，根據設備故障級別把故障信息通過短信實時發送至主管維修人員的手機，使維修人員第一時間了解故障情況，采取應急處理措施。

2．1．9歷史回溯

當發生作業事故或需要查詢某時間段的運行情況時，可通過系統進行回溯，通過動態圖像還原作業時的工作狀態、參數和司機操作流程，以便分析操作流程中出現的問題。

2．1．10PLC遠程維護

通過系統可遠程對現場門機的PLC進行維護。

2．2遠程監控與管理

遠程監控中心實時監控門機的現場作業狀態，對門機各項工作參數進行報警控制；對裝卸船情況進行實時跟蹤，及時掌握裝卸情況；提供歷史數據的組合查詢及統計報表的制作，以實現門機作業的實時信息化管理。遠程監控中心界面見圖

3，點擊任意一臺門機的圖標可以顯示對應門機的監控信息。單機監控界面見圖4，單機遠程監控界面見圖5。

1)門機作業狀態監控。監控參數包括起重量、起重力矩、主鉤高度、副鉤高度、幅度、運行行程、風速、回轉角度、左安全距離、右安全距離、工作時間、司機編號、貨物名稱、船名、工作循環、累計工作時間、抗風防滑狀態、門限位、供電電纜卷筒狀態、起升機構制動器狀態及機構之間的運行連鎖等。

2)歷史數據組合查詢。提供歷史數據查詢功

能，可按不同條件進行組合查詢，選擇條件包括日期、門機號、司機姓名、貨物名稱和船名等，并能自動生成統計報表。

3)遠程視頻監控功能。依托無線寬帶網絡，授權的管理部門可實時對各門機的監控點進行遠程視頻監控和回放。

3、門機安全監控管理系統應用與結論

秦皇島港于2014年底安裝門機安全監控管理系統，目前系統運行穩定，單機操作及遠程監控更加便利，實現了對整個港口門座式起重機實時運行狀態的監控。同時，系統具有故障預警和回溯功能，為起重機的故障原因分析和安全生產運行提供了依據和保障。