架桥机安全监控管理系统技术和试点及验证情况石家庄铁道大学国防交通研究所石家庄铁道大学国防交通研究所鲍林栋鲍林栋目目 录录一、架桥机简介一、架桥机简介二、二、研发的技术概况研发的技术概况三、安装、调试与验收情况三、安装、调试与验收情况四、这套监控系统的特点四、这套监控系统的特点五、后期改进完善之处五、后期改进完善之处一、架桥机简介一、架桥机简介1 1、高铁用架桥机的大致种类、高铁用架桥机的大致种类两跨式：悬臂走行两跨式：悬臂走行 非悬臂走行非悬臂走行一跨式：第一种（定点起吊）一跨式：第一种（定点起吊） 第二种（板凳腿式下导梁）第二种（板凳腿式下导梁） 第三种（主支腿支撑走行）第三种（主支腿支撑走行）运价一体机运价一体机流动式架桥机流动式架桥机2 2、普铁和公路架桥机、普铁和公路架桥机石家庄铁道大学国防交通研究所设计的石家庄铁道大学国防交通研究所设计的 SGTJSGTJ 170/40170/40架桥机架桥机武汉中铁科工 JQ170架桥机武汉中铁科工 TJ165架桥机DJ180架桥机低压断路器低压断路器交流接触器交流接触器凸轮控制器凸轮控制器PLC凸轮控制器凸轮控制器 3、架桥机较之普通桥门式起重机械而架桥机较之普通桥门式起重机械而言，有两个大的不同点，一个是有一个：言，有两个大的不同点，一个是有一个：过孔状态过孔状态（从已架孔到待架孔的过程）；（从已架孔到待架孔的过程）；二是有一个二是有一个喂梁同步状态喂梁同步状态（待架梁体前（待架梁体前端由架桥机前小车吊起，后端在运梁车端由架桥机前小车吊起，后端在运梁车驮梁小车上，在此状态一直同步前行至驮梁小车上，在此状态一直同步前行至架桥机后小车可以起吊的点为止的过程。架桥机后小车可以起吊的点为止的过程。） 详见下图：详见下图：4 4、GB/T 28264-2012GB/T 28264-2012关于架桥机的要求：关于架桥机的要求：n见见 P3 P3 表表1 1 信号采集源，应信号采集源，应/ /宜采集源为：宜采集源为：1 1、起重量限制器、起重量限制器2 2、起升高度限位器、起升高度限位器/ /下降深度限制器下降深度限制器3 3、运行行程限位器、运行行程限位器4 4、机构之间运行联锁、机构之间运行联锁5 5、水平传感器、水平传感器6 6、风速仪装置、风速仪装置7 7、同一或不同一轨道运行机构碰撞装置、同一或不同一轨道运行机构碰撞装置8 8、垂直传感器、垂直传感器9 9、超速保护装置、超速保护装置1010、起升机构制动器、起升机构制动器1111、过孔状态、过孔状态n见见 P5 P5 表表2 2 监控参数，应监控参数，应/ /宜监控的参数为：宜监控的参数为：1 1、起重量、起重量2 2、起升高度、起升高度/ /下降深度下降深度3 3、运行行程、运行行程4 4、水平度、水平度5 5、风速、风速6 6、同一或不同一轨道运行机构安全距离、同一或不同一轨道运行机构安全距离7 7、操作指令、操作指令8 8、支腿垂直度、支腿垂直度9 9、工作时间、工作时间1010、累计工作时间、累计工作时间1111、每次工作循环、每次工作循环n见见 P6 P6 表表3 3 监控状态为：监控状态为：1 1、起升机构制动器状态、起升机构制动器状态2 2、机构之间的运行联锁、机构之间的运行联锁3 3、过孔状态、过孔状态4 4、视频系统、视频系统* * * *对于架桥机至少需要观察到对于架桥机至少需要观察到过孔状态过孔状态、 架梁状态架梁状态、运梁车同步状态运梁车同步状态二、研发的技术概况v本系统以互联网技术，移动互联网技术的运用为基础，采本系统以互联网技术，移动互联网技术的运用为基础，采用高清晰摄像机，单片机微电子技术等进行数据和图像的用高清晰摄像机，单片机微电子技术等进行数据和图像的采集，汇总到现场电脑管理中心，经过数据处理后，将数采集，汇总到现场电脑管理中心，经过数据处理后，将数据保存在本地的黑匣子存储器中。通过据保存在本地的黑匣子存储器中。通过3G3G连接入因特网，连接入因特网，用户可通过电脑或手机，在互联网上，远程实时监控架桥用户可通过电脑或手机，在互联网上，远程实时监控架桥机的运行状态及相关数据。机的运行状态及相关数据。1、系统概述系统概述2、数据采集、数据采集设备电控系统设备电控系统数据传数据传送现场送现场监控主监控主机机命令参数、报警采集命令参数、报警采集监控系统监控系统PLC现场开关量、模拟量、通讯数据采集现场开关量、模拟量、通讯数据采集视频、远程语视频、远程语音对讲音对讲控制系统命令及报警采集控制系统命令及报警采集。即在原来控制系统的输出即在原来控制系统的输出端进行数据采集。作为判端进行数据采集。作为判断架桥机当前动作执行指断架桥机当前动作执行指令的依据。令的依据。现场信号采集：现场信号采集：PLCPLC通过通过对现场开关量、模拟量及对现场开关量、模拟量及数据总线传递的数据进行数据总线传递的数据进行采集。采集。视频数据采集和通讯：视频数据采集和通讯：现场通过现场通过5 5路路视频摄像头进行视频数据采集，并且视频摄像头进行视频数据采集，并且支持远程双向语音对讲。支持远程双向语音对讲。数据采集后数据采集后汇入到现场控制中心电汇入到现场控制中心电脑。进行数据处理、存储和传送。脑。进行数据处理、存储和传送。3、系统的集成、存储和监控、系统的集成、存储和监控 系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，显示设备状态和实时运行参采用全中文界面，显示设备状态和实时运行参数，以及设备运行的实时视频画面。画面实时数，以及设备运行的实时视频画面。画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；实时设动态刷新；模拟量显示；开关量显示；实时设备运行动作指令显示；报警记录显示；视频显备运行动作指令显示；报警记录显示；视频显示等。示等。功能模块功能模块系统管理系统管理运行参数监控运行参数监控视频监视视频监视数据存储数据存储v系统管理v 系统管理系统管理用户账号登录，账号采用等级权限管理。用户账号登录，账号采用等级权限管理。5、系统的集成、存储和监控、系统的集成、存储和监控v 系统管理系统管理系统的报警提示短信管理功能。系统的报警提示短信管理功能。当设备有报警信息时，根据预设的报警登记，用短信发送给当设备有报警信息时，根据预设的报警登记，用短信发送给企业的不同管理层，杜绝架桥机带故障运行的状况。企业的不同管理层，杜绝架桥机带故障运行的状况。n系统管理设定画面系统管理设定画面v运行参数监控运行参数监控设备运行参数监控由设备运行参数监控由3个部分构成：个部分构成：u设备运行状态：设备当前设备运行状态：设备当前实时运行指令实时运行指令u设备当前设备当前运行监控参数运行监控参数u设备当前设备当前报警提示报警提示n设备设备运行状运行状态：设态：设备当前备当前实时运实时运行指令行指令n当前当前实时被实时被执行的执行的指令会指令会显示为显示为蓝色。蓝色。n设备当前报警提示设备当前报警提示n设备当前运行状态设备当前运行状态v视频监控视频监控n实时的视频监控，支持网络远程和现场实时的双向语音对讲功能。实时的视频监控，支持网络远程和现场实时的双向语音对讲功能。v数据存储数据存储v 数据实时的存储。数据实时的存储。视频：视频：可以保存连续可以保存连续7272小时视小时视频数据频数据（满足（满足GB/T28264-2012GB/T28264-2012要求）要求）；监控数据：监控数据：可以保存可以保存3 3个月个月（GB/T28264-2012要求要求30天）天）不间断的监控数据。不间断的监控数据。v数据可以即时的导出为数据可以即时的导出为EXCELEXCEL文档。文档。 v视频数据可以导出为普遍支持的播放数据格式。视频数据可以导出为普遍支持的播放数据格式。v断电保护时间为断电保护时间为2020分钟，可以保证数据储存的完分钟，可以保证数据储存的完整性。整性。v远程监控远程监控远程登录窗口：远程登录窗口：远程显示窗口：远程显示窗口：4、历史数据的查询、解析、历史数据的查询、解析u数据查询与数据导出数据查询与数据导出可以现场实时的查询历史数据：可以现场实时的查询历史数据：系统支持采集数据导出（为系统支持采集数据导出（为EXCELEXCEL格式）：格式）：功能选择画面n参数设置界面n手工系统开关量验证n系统授权人员登陆画面n参数上下限设定界面事事 项项日日 期期现场系统安装、初调试现场系统安装、初调试20122012年年7 7月月20208 8月月1010组织了铁道大学、华远澳玛、以及架梁单位的人员对该组织了铁道大学、华远澳玛、以及架梁单位的人员对该系统进行了调试和初验，提出改进措施和建议。系统进行了调试和初验，提出改进措施和建议。20122012年年8 8月月10108 8月月24248 8月月2525日约请日约请国家起重运输机械质量监督检验中心国家起重运输机械质量监督检验中心对系对系统进行了验证检验。统进行了验证检验。20122012年年8 8月月25258 8月月2626国家起重运输机械质量监督检验中心国家起重运输机械质量监督检验中心，给我们指出了存，给我们指出了存在主要问题及改进建议。我们立即对提出的问题逐一进在主要问题及改进建议。我们立即对提出的问题逐一进行研究讨论，提出了改进的方案，编写了对应的程序软行研究讨论，提出了改进的方案，编写了对应的程序软件的具体要求。件的具体要求。20122012年年9 9月月2424日日20122012年年1212月月4 4日上午在北京再次与日上午在北京再次与国家起重运输机械质国家起重运输机械质量监督检验中心量监督检验中心的参加检验人员进行了座谈交流，针对的参加检验人员进行了座谈交流，针对9 9月份的整改意见，逐项进行了讨论和确认。月份的整改意见，逐项进行了讨论和确认。20122012年年1212月月4 4日日现场立即对系统进行了改进和完善，保证完全达到现场立即对系统进行了改进和完善，保证完全达到GB/TGB/T 28264-201228264-2012的要求。的要求。待沪昆高铁萍乡工地具待沪昆高铁萍乡工地具备架梁条件时备架梁条件时三、安装、调试与验收情况三、安装、调试与验收情况四、这套监控系统的特点四、这套监控系统的特点 1 1、整个安全监控系统的视频是在架桥机、整个安全监控系统的视频是在架桥机5 5个重要部位安个重要部位安装了装了5 5路视频摄像头进行视频信号采集，分别监控路视频摄像头进行视频信号采集，分别监控过孔状态、过孔状态、架梁状态、运梁车同步状态架梁状态、运梁车同步状态以及以及司机的操作过程司机的操作过程，通过视频，通过视频服务器对摄像头采集的信号，进行记录和监视。服务器对摄像头采集的信号，进行记录和监视。 2 2、在架桥机的主支腿梁面安装了左右和前后倾斜水平仪，、在架桥机的主支腿梁面安装了左右和前后倾斜水平仪，用来测试主支腿的支撑水平度，进行记录和监视。用来测试主支腿的支撑水平度，进行记录和监视。 3 3、从起重力矩限制器采集的模拟信号通过数据服务处理、从起重力矩限制器采集的模拟信号通过数据服务处理器的处理器的处理对架桥机的起重量对架桥机的起重量进行记录和监视。进行记录和监视。 4 4、安装了风速测试仪，系统采集由风速传感器反馈过来、安装了风速测试仪，系统采集由风速传感器反馈过来的信号，并进行数据处理，进行记录和监视。的信号，并进行数据处理，进行记录和监视。 5 5、由系统采集两小车的编码器的脉冲反馈信号，通过数、由系统采集两小车的编码器的脉冲反馈信号，通过数据处理，计算两小车的走行距离，实时记录并监视。据处理，计算两小车的走行距离，实时记录并监视。 6 6、系统采集各卷扬机编码器的脉冲反馈信号，通过数、系统采集各卷扬机编码器的脉冲反馈信号，通过数据处理，计算各卷扬机的上升高度和下降深度，实时记录和据处理，计算各卷扬机的上升高度和下降深度，实时记录和监视。监视。 7 7、在架桥机操作台的面板上安装有过孔状态指示灯，、在架桥机操作台的面板上安装有过孔状态指示灯，当安全监控系统采集到架桥机控制系统具备了过孔条件时，当安全监控系统采集到架桥机控制系统具备了过孔条件时，指示灯亮起，司机可以进行过孔操作。当指示灯不亮时，如指示灯亮起，司机可以进行过孔操作。当指示灯不亮时，如果司机给出错误的过孔指令，架桥机拒绝动作，并发出声光果司机给出错误的过孔指令，架桥机拒绝动作，并发出声光警示。警示。 8 8、安全监控系统通过对架桥机整个控制系统的控制信、安全监控系统通过对架桥机整个控制系统的控制信号采集，对所有操作指令通过数据处理，实时进行记录和监号采集，对所有操作指令通过数据处理，实时进行记录和监视。视。 9 9、架桥机操作室安装了触摸屏，对整个系统的视频和、架桥机操作室安装了触摸屏，对整个系统的视频和数据信号及所有参数实时显示，现场操作人员可以随时看到数据信号及所有参数实时显示，现场操作人员可以随时看到所有情况。也可以通过触摸屏预设参数值来进行验证。所有情况。也可以通过触摸屏预设参数值来进行验证。 10 10、根据不同级别及时用短信向管理人员发送信息。、根据不同级别及时用短信向管理人员发送信息。 为防止现场施工发生设备带病运行，防止操作者不顾运为防止现场施工发生设备带病运行，防止操作者不顾运行中已出现报警而继续野蛮施工，系统增加了行中已出现报警而继续野蛮施工，系统增加了按预设按预设等级报等级报警的远程短信服务警的远程短信服务功能功能。针对不同的报警等级，实时的把现。针对不同的报警等级，实时的把现场场设备设备状态通过状态通过3G3G网络发到施工单位的各级管理人员的手机网络发到施工单位的各级管理人员的手机上。上。 1 11 1、为提高整个系统的稳定性和抗干扰能力，采取了：、为提高整个系统的稳定性和抗干扰能力，采取了：数据线一律用屏蔽线、架桥机的钢结构可靠接地、硬件屏蔽数据线一律用屏蔽线、架桥机的钢结构可靠接地、硬件屏蔽等等多项实践证明是可靠和有效的措施。等等多项实践证明是可靠和有效的措施。 1 12 2、本系统有低功率、低成本、高性能、高稳定性、免、本系统有低功率、低成本、高性能、高稳定性、免维护、任何地方只要是能上网的就可以进行实时远程监控的维护、任何地方只要是能上网的就可以进行实时远程监控的特点。特点。加装系统自检功能。在架桥机通电后，监控加装系统自检功能。在架桥机通电后，监控系统首先对多个数据采集点的硬件设备进行系统首先对多个数据采集点的硬件设备进行自检，确定架桥机的各部件的当前状态，各自检，确定架桥机的各部件的当前状态，各信号源的信号传递和通讯是否正常，并实时信号源的信号传递和通讯是否正常，并实时的给出检查信息，如果自检不满足开机条件，的给出检查信息，如果自检不满足开机条件，监控系统将锁定架桥机。不允许工作，并立监控系统将锁定架桥机。不允许工作，并立即报警。即报警。编制试验验证程序，对标准中规定参与控制编制试验验证程序，对标准中规定参与控制的参数，在显示界面上提供参数的输入窗口，的参数，在显示界面上提供参数的输入窗口，便于进行系统验证与调试。便于进行系统验证与调试。五、后期改进完善之处五、后期改进完善之处 系统提供离线模拟检测功能模块，对所有的采系统提供离线模拟检测功能模块，对所有的采集点的数据通道，都设置正常允许工作范围。当集点的数据通道，都设置正常允许工作范围。当模拟采集点的数据源偏离正常工作条件时，立即模拟采集点的数据源偏离正常工作条件时，立即显示报警信息，从而验证系统的准确性。显示报警信息，从而验证系统的准确性。l对对架桥机安全监控的界面架桥机安全监控的界面进行了进行了完善完善和和改进，改进，对对显示内容显示内容均均有明确的注释，字体有明确的注释，字体大小适中。大小适中。界面界面更加友好和人性化。显示的信息准确、清晰。更更加友好和人性化。显示的信息准确、清晰。更贴近现场操作人员的习惯和可观性。贴近现场操作人员的习惯和可观性。屏幕上屏幕上有动有动画画随机显示随机显示运行位置。运行位置。问题讨论：1.1.架桥机过孔位移采集，随时显示过孔位置并记录。架桥机过孔位移采集，随时显示过孔位置并记录。必要性？实施方案？必要性？实施方案？橡胶轮胎；轨道上反复对位。橡胶轮胎；轨道上反复对位。 (GB/T28264-2012 表表1 “过孔状态：应采集过孔状态：应采集”；6.7.2系统应具有对起重机械运行状系统应具有对起重机械运行状态及故障信息进行实时记录的功能态及故障信息进行实时记录的功能)2.2.起重量控制器的准确度确定问题。起重量控制器的准确度确定问题。（GB/T28264-2012 “7.1 起重量综合误差试验载荷试验不少于起重量综合误差试验载荷试验不少于3次，且试次，且试验载荷不低于验载荷不低于30%的额定起重量。的额定起重量。 100%额定起重量作为必测点。其他额定起重量作为必测点。其他两点在两点在30%额定起重量与额定起重量与100%额定起重量之间任意选取。额定起重量之间任意选取。” GB6067-GB6067-20102010：95%95%报警，报警，110%110%断电断电 ）3.3.架桥机可靠接地的重要性。架桥机可靠接地的重要性。（避雷（避雷- -专题讨论）专题讨论）石家庄铁道大学国防交通研究所设计的 SPJ 900/32架桥机石家庄铁道大学国防交通研究所设计的 SXJ 900/32架桥机石家庄铁道大学国防交通研究所设计的 SSJ 900/32架桥机石家庄铁道大学国防交通研究所设计的 SXJ 550/32架桥机石家庄铁道大学国防交通研究所设计的 SLJ 900/32架桥机