一种起重机安全监控系统的制作方法

1.本发明涉及起重机领域，尤其涉及一种起重机安全监控系统。


背景技术：

2.近年来，全国生产安全事故逐年下降，安全生产状况总体稳定，趋于好转，但目前的起重机安全监控系统，缺少物联网功能，且许多公司仅做出厂配套实际并未使用；本发明通过建立物联网采集起重机的实时监控数据并存储至后台服务器，通过实时监控数据监控起重机运行的安全状态,并进行实时预警,实现了对各类起重机的实时安全监控与维护。


技术实现要素：

3.为了实现对起重机的实时安全监控与维护,本发明提出了一种起重机安全监控系统，包括：
4.plc控制柜、风速仪、编码器模块、起重量限制器模块、角度传感器、触摸屏上位机、报警模块与后台数据库；其中：
5.所述plc控制柜，用于通过其包括的i/o点采集起重机的开关量信号，并通过开闭信号通讯至触摸屏上位机；
6.所述风速仪，用于测量起重机使用环境下的高速脉冲信号；所述plc控制柜还用于通过其包括的高速脉冲输入点位捕捉风速仪测量的高速脉冲信号，通过预处理高速脉冲信号得到风速值，并通讯至触摸屏上位机；
7.所述plc控制柜还用于通过ab相计数器获取编码器模块中编码器的编码值，通过编码值获取起重机的大车速度、小车速度、主升速度与副升速度，并通讯至触摸屏上位机；
8.所述起重量限制器模块，用于测量起重机作业时起吊重量对应的重量信号，所述plc控制柜还包括模拟量转换单元与标定单元，所述plc控制柜还用于获取起重量限制器模块测量的重量信号，通过模拟量转换单元进行模数转换得到重量信号对应的数字量，通过标定单元获取数字量对应的重量值，并通讯至触摸屏上位机；
9.所述角度传感器与plc控制柜通讯连接，用于测量起重机主臂吊杆的水平角度，所述plc控制柜还用于将角度传感器测量的水平角度通讯至触摸屏上位机；
10.所述触摸屏上位机，用于设定各监测数据对应的预设数据，并传输至plc控制柜，还用于显示各监测数据并保存至后台数据库；所述监测数据为：开关量信号、风速值、大车速度、小车速度、主升速度、副升速度、重量值与水平角度；
11.所述plc控制柜还用于根据获取的各监测数据与其对应的预设数据控制报警模块的输出。
12.进一步地，所述编码器模块具体包括：主升编码器、副升编码器、大车编码器与小车编码器；
13.所述plc控制柜具体用于通过ab相计数器分别获取主升编码器、副升编码器、大车编码器与小车编码器的编码值，通过主升编码器的编码值获取起重机的主升速度、通过副
升编码器的编码值获取起重机的副升速度、通过大车编码器的编码值获取起重机的大车速度、通过小车编码器的编码值获取起重机的小车速度，并均通讯至触摸屏上位机。
14.进一步地，所述通过预处理高速脉冲信号得到风速值，具体为：
15.获取高速脉冲信号中单位时间内的脉冲值，并通过运算转换得到浮点型的脉冲值；通过单位时间内浮点型的脉冲值利用预设运算公式得到风速值，并通讯至触摸屏上位机；所述预设运算公式为：
16.风速值＝单位时间内浮点型的脉冲值*预设系数+常数。
17.进一步地，所述标定单元用于：零点标定通过模拟量转换单元得到的数字量，并量程标定预设重量值对应的数字量。
18.进一步地，所述plc控制柜还用于根据获取的各监测数据与其对应的预设数据控制报警模块的输出，具体包括：
19.判断开关量信号是否为对应的预设开闭状态，若否，则控制报警模块报警输出；所述开关量信号包含：起重机上各类门开关、行程开关、限位开关与总接触器的开关量信号；
20.判断风速值是否处于预设标准范围内，若否，则控制报警模块报警输出；
21.判断各监测速度是否大于对应的预设速度限值，若存在任一监测速度大于对应的预设速度限值，则控制报警模块报警输出；所述监测速度包括：大车速度、小车速度、主升速度与副升速度；
22.判断重量值是否大于预设重量限值，若是，则控制报警模块报警输出；
23.判断水平角度是否大于预设角度限值，若是，则控制报警模块报警输出。
24.进一步地，所述系统还包括：视频监控模块，用于获取设定区域内的图像视频，并通过图像视频识别人像，当识别到图像视频中存在人像时，生成人员越界信号并通讯至plc控制柜；所述设定区域为起重机运行时的安全禁区；所述plc控制柜还用于在接收到人员越界信号后控制报警模块报警输出。
25.进一步地，所述系统还包括：ups电源，用于为plc控制柜、触摸屏上位机与报警模块提供不间断电源。
26.与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：
27.(1)本发明通过plc控制柜采集风速仪测量的高速脉冲信号、编码器模块中编码器的编码值、起重量限制器模块测量的重量信号、角度传感器测量的水平角度以及起重机的开关量信号，并对其进行处理后得到监测数据，通过检测数据与其对应的预设数据控制报警模块的输出，同时将各监测数据通讯至触摸屏上位机，通过触摸屏上位机进行显示与保存，即本发明在plc控制柜与风速仪、编码器模块、起重量限制器模块、角度传感器、触摸屏上位机、报警模块以及触摸屏上位机之间形成物联网，通过plc控制柜实现对起重机实时监控数据的采集，并将采集的各个监测数据通讯至触摸屏上位机，实现了实时的智能预警与安全监控；
28.(2)本发明中的视频监控模块实现了在安全禁区内的人员越界监控功能，进一步的提高了起重机作业的安全性。
附图说明
29.图1为一种起重机安全监控系统的系统结构图。
具体实施方式
30.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
31.实施例一
32.为了实现对起重机的实时安全监控与维护,如图1所示，本发明提出了一种起重机安全监控系统，包括：
33.plc控制柜、风速仪、编码器模块、起重量限制器模块、角度传感器、触摸屏上位机、报警模块与后台数据库；其中：
34.所述plc控制柜，用于通过其包括的i/o点采集起重机的开关量信号，并通过开闭信号通讯至触摸屏上位机；
35.所述风速仪，用于测量起重机使用环境下的高速脉冲信号；所述plc控制柜还用于通过其包括的高速脉冲输入点位捕捉风速仪测量的高速脉冲信号，通过预处理高速脉冲信号得到风速值，并通讯至触摸屏上位机；
36.本实施例中，以高速脉冲信号为1010010101进行举例说明：
37.1010010101中，1代表计数，0代表不计数，脉冲值即单位时间内高速脉冲信号中1的个数。
38.所述通过预处理高速脉冲信号得到风速值，具体为：
39.获取高速脉冲信号中单位时间内的脉冲值，并通过运算转换得到浮点型的脉冲值；通过单位时间内浮点型的脉冲值利用预设运算公式得到风速值，并通讯至触摸屏上位机；所述预设运算公式为：
40.风速值(为浮点型)＝单位时间内浮点型的脉冲值*预设系数(为浮点型系数，取自风速仪厂家的标定系数)+常数(为浮点型)。
41.所述plc控制柜还用于通过ab相计数器获取编码器模块中编码器(本实施例中所述编码器为增量式ab相)的编码值，通过编码值获取起重机的大车速度、小车速度、主升速度与副升速度，并通讯至触摸屏上位机；
42.所述编码器模块具体包括：主升编码器、副升编码器、大车编码器与小车编码器；
43.所述plc控制柜具体用于通过ab相计数器分别获取主升编码器、副升编码器、大车编码器与小车编码器的编码值，通过主升编码器的编码值获取起重机的主升速度、通过副升编码器的编码值获取起重机的副升速度、通过大车编码器的编码值获取起重机的大车速度、通过小车编码器的编码值获取起重机的小车速度，并均通讯至触摸屏上位机。
44.所述起重量限制器模块，用于测量起重机作业时起吊重量对应的重量信号(本实施例中所述重量信号为4-20ma信号)，所述plc控制柜还包括模拟量转换单元与标定单元，所述plc控制柜还用于获取起重量限制器模块测量的重量信号，通过模拟量转换单元进行模数转换得到重量信号对应的数字量，通过标定单元获取数字量对应的重量值，并通讯至触摸屏上位机；
45.所述标定单元用于：零点标定通过模拟量转换单元得到的数字量，并量程标定预设重量值对应的数字量。
46.所述角度传感器与plc控制柜通讯连接，用于测量起重机主臂吊杆的水平角度，所述plc控制柜还用于将角度传感器测量的水平角度通讯至触摸屏上位机；
47.所述触摸屏上位机，用于设定各监测数据对应的预设数据，并传输至plc控制柜，还用于显示各监测数据并保存至后台数据库；所述监测数据为：开关量信号、风速值、大车速度、小车速度、主升速度、副升速度、重量值与水平角度；
48.需要说明的是，所述触摸屏上位机还用于统计分析各监控数据，对于统计和分析的结果以报表或图形的方式输出与显示，从而有效的为管理决策人员提供全面的、及时的数据辅助，同时能够帮助维修人员监控和维护起重机，提高起重机运行的安全性与维护效率。
49.所述plc控制柜还用于根据获取的各监测数据与其对应的预设数据控制报警模块的输出。
50.所述plc控制柜还用于根据获取的各监测数据与其对应的预设数据控制报警模块的输出，具体包括：
51.判断开关量信号是否为对应的预设开闭状态，若否，则控制报警模块报警输出；所述开关量信号包含：起重机上各类门开关、行程开关、限位开关与总接触器的开关量信号；
52.判断风速值是否处于预设标准范围内，若否，则控制报警模块报警输出；
53.判断各监测速度是否大于对应的预设速度限值，若存在任一监测速度大于对应的预设速度限值，则控制报警模块报警输出；所述监测速度包括：大车速度、小车速度、主升速度与副升速度；
54.判断重量值是否大于预设重量限值，若是，则控制报警模块报警输出；
55.判断水平角度是否大于预设角度限值，若是，则控制报警模块报警输出。
56.所述系统还包括：视频监控模块，用于获取设定区域内的图像视频，并通过图像视频识别人像，当识别到图像视频中存在人像时，生成人员越界信号并通讯至plc控制柜；所述设定区域为起重机运行时的安全禁区；所述plc控制柜还用于在接收到人员越界信号后控制报警模块报警输出。本实施例中，在接收到人员越界信号后控制报警模块中的蜂鸣器输出报警，同时触摸屏上位机的视频预览窗口放大报警，并通过硬盘存储备份越界视频。另外，需要说明的是，通常越界属于严重安全隐患，用户可根据实际情况自定义声光报警与停止设备运行的处理流程，安全隐患解除后才能恢复正常操控；同时越界信息邮件通知给预设用户，并记录越界信息日志记录。
57.本发明中的视频监控模块实现了在安全禁区内的人员越界监控功能，进一步的提高了起重机作业的安全性。
58.本发明中，所述触摸屏上位机也可用于根据获取的各监测数据与其对应的预设数据控制报警模块的输出，即本发明可设定由触摸屏上位机还是plc控制柜控制报警模块的输出，也可设定触摸屏上位机根据获取的部分监测数据与其对应的预设数据控制报警模块的输出、plc控制柜根据剩余部分的监测数据与其对应的预设数据控制报警模块的输出，均可灵活设定，实现的功能相同。
59.针对人员越界信号，也可设定由触摸屏上位机控制报警模块输出或plc控制柜控制报警模块的输出。
60.所述系统还包括：ups电源，用于为plc控制柜、触摸屏上位机与报警模块提供不间断电源。
61.本发明通过plc控制柜采集风速仪测量的高速脉冲信号、编码器模块中编码器的
编码值、起重量限制器模块测量的重量信号、角度传感器测量的水平角度以及起重机的开关量信号，并对其进行处理后得到监测数据，通过检测数据与其对应的预设数据控制报警模块的输出，同时将各监测数据通讯至触摸屏上位机，通过触摸屏上位机进行显示与保存，即本发明在plc控制柜与风速仪、编码器模块、起重量限制器模块、角度传感器、触摸屏上位机、报警模块以及触摸屏上位机之间形成物联网，通过plc控制柜实现对起重机实时监控数据的采集，并将采集的各个监测数据通讯至触摸屏上位机，实现了实时的智能预警与安全监控。
62.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
63.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
64.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
65.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种起重机安全监控系统，其特征在于，包括：plc控制柜、风速仪、编码器模块、起重量限制器模块、角度传感器、触摸屏上位机、报警模块与后台数据库；其中：所述plc控制柜，用于通过其包括的i/o点采集起重机的开关量信号，并通过开闭信号通讯至触摸屏上位机；所述风速仪，用于测量起重机使用环境下的高速脉冲信号；所述plc控制柜还用于通过其包括的高速脉冲输入点位捕捉风速仪测量的高速脉冲信号，通过预处理高速脉冲信号得到风速值，并通讯至触摸屏上位机；所述plc控制柜还用于通过ab相计数器获取编码器模块中编码器的编码值，通过编码值获取起重机的大车速度、小车速度、主升速度与副升速度，并通讯至触摸屏上位机；所述起重量限制器模块，用于测量起重机作业时起吊重量对应的重量信号，所述plc控制柜还包括模拟量转换单元与标定单元，所述plc控制柜还用于获取起重量限制器模块测量的重量信号，通过模拟量转换单元进行模数转换得到重量信号对应的数字量，通过标定单元获取数字量对应的重量值，并通讯至触摸屏上位机；所述角度传感器与plc控制柜通讯连接，用于测量起重机主臂吊杆的水平角度，所述plc控制柜还用于将角度传感器测量的水平角度通讯至触摸屏上位机；所述触摸屏上位机，用于设定各监测数据对应的预设数据，并传输至plc控制柜，还用于显示各监测数据并保存至后台数据库；所述监测数据为：开关量信号、风速值、大车速度、小车速度、主升速度、副升速度、重量值与水平角度；所述plc控制柜还用于根据获取的各监测数据与其对应的预设数据控制报警模块的输出。2.根据权利要求1所述的一种起重机安全监控系统，其特征在于，所述编码器模块具体包括：主升编码器、副升编码器、大车编码器与小车编码器；所述plc控制柜具体用于通过ab相计数器分别获取主升编码器、副升编码器、大车编码器与小车编码器的编码值，通过主升编码器的编码值获取起重机的主升速度、通过副升编码器的编码值获取起重机的副升速度、通过大车编码器的编码值获取起重机的大车速度、通过小车编码器的编码值获取起重机的小车速度，并均通讯至触摸屏上位机。3.根据权利要求1所述的一种起重机安全监控系统，其特征在于，所述通过预处理高速脉冲信号得到风速值，具体为：获取高速脉冲信号中单位时间内的脉冲值，并通过运算转换得到浮点型的脉冲值；通过单位时间内浮点型的脉冲值利用预设运算公式得到风速值，并通讯至触摸屏上位机；所述预设运算公式为：风速值＝单位时间内浮点型的脉冲值*预设系数+常数。4.根据权利要求1所述的一种起重机安全监控系统，其特征在于，所述标定单元用于：零点标定通过模拟量转换单元得到的数字量，并量程标定预设重量值对应的数字量。5.根据权利要求1所述的一种起重机安全监控系统，其特征在于，所述plc控制柜还用于根据获取的各监测数据与其对应的预设数据控制报警模块的输出，具体包括：判断开关量信号是否为对应的预设开闭状态，若否，则控制报警模块报警输出；所述开关量信号包含：起重机上各类门开关、行程开关、限位开关与总接触器的开关量信号；
判断风速值是否处于预设标准范围内，若否，则控制报警模块报警输出；判断各监测速度是否大于对应的预设速度限值，若存在任一监测速度大于对应的预设速度限值，则控制报警模块报警输出；所述监测速度包括：大车速度、小车速度、主升速度与副升速度；判断重量值是否大于预设重量限值，若是，则控制报警模块报警输出；判断水平角度是否大于预设角度限值，若是，则控制报警模块报警输出。6.根据权利要求1所述的一种起重机安全监控系统，其特征在于，所述系统还包括：视频监控模块，用于获取设定区域内的图像视频，并通过图像视频识别人像，当识别到图像视频中存在人像时，生成人员越界信号并通讯至plc控制柜；所述设定区域为起重机运行时的安全禁区；所述plc控制柜还用于在接收到人员越界信号后控制报警模块报警输出。7.根据权利要求1所述的一种起重机安全监控系统，其特征在于，所述系统还包括：ups电源，用于为plc控制柜、触摸屏上位机与报警模块提供不间断电源。

技术总结
本发明公开了一种起重机安全监控系统，涉及起重机领域，其通过PLC控制柜采集风速仪测量的高速脉冲信号、编码器模块中编码器的编码值、起重量限制器模块测量的重量信号、角度传感器测量的水平角度以及起重机的开关量信号，并对其进行处理后得到监测数据，通过检测数据与其对应的预设数据控制报警模块的输出，同时将各监测数据通讯至触摸屏上位机，通过触摸屏上位机进行显示与保存，即本发明在PLC控制柜与风速仪、编码器模块、起重量限制器模块、角度传感器、触摸屏上位机、报警模块以及触摸屏上位机之间形成物联网，通过PLC控制柜实现对起重机实时监控数据的采集，并将采集的各个监测数据通讯至触摸屏上位机，实现了实时的智能预警与安全监控。警与安全监控。警与安全监控。


技术研发人员：胡天乾 闫春东 姚玉明 柯建东
受保护的技术使用者：宁波柯力传感科技股份有限公司
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/7/13