1 岸邊集裝箱起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)功能

岸邊集裝箱起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)通過專用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，對岸橋關(guān)鍵機構(gòu)的視頻和音頻數(shù)據(jù)以及來自岸橋控制器的關(guān)鍵運行數(shù)據(jù)進行采集和處理，以實現(xiàn)對岸橋運行安全的監(jiān)控和管理。該系統(tǒng)可以在不間斷電源供電的情況下監(jiān)測運行3h以上，其各個功能模塊之間通過內(nèi)部通信接口傳輸數(shù)據(jù)，系統(tǒng)功能通過友好的客戶端軟件界面來展現(xiàn)。

1.1視頻監(jiān)控模塊

（1）視頻監(jiān)控  通過高清攝像機采集關(guān)鍵部位的實時圖像數(shù)據(jù)并進行編碼，利用專業(yè)視頻軟件處理圖像碼流數(shù)據(jù)，保證圖像信息穩(wěn)定流暢。視頻軟件處理圖像碼流的功能作為客戶端軟件功能的一部分，與整個監(jiān)管系統(tǒng)的管理客戶端功能相容。

（2）語音檢測  主要通過拾音器采集、錄制司機室等現(xiàn)場的語音信息，通過客戶端軟件對語音信息進行回放，并使之與當時的視頻圖像信息匹配。

1.2 GPS檢測模塊

GPS檢測模塊主要檢測設(shè)備的位置和運行速度等信息，其檢測過程如下：通過快速以太網(wǎng)將檢測到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)焦た貦C；工控機裝有OPC服務(wù)器程序，利用GPS驅(qū)動程序?qū)PS數(shù)據(jù)信息進行處理；處理后的數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲，供客戶端顯示、分析及回顯使用。

1.3風(fēng)速檢測模塊

數(shù)字風(fēng)速儀通過485控制線將檢測到的風(fēng)速、風(fēng)向等數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)焦た貦C，由專門的數(shù)字風(fēng)速儀驅(qū)動程序?qū)︼L(fēng)速、風(fēng)向等數(shù)據(jù)信息進行處理，供客戶端綜合分析使用。

1.4機械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)分析模塊

機械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)分析模塊以歷史正常工作狀態(tài)為健康評估基態(tài)，在小概率沖擊條件下以基態(tài)為相對標準，采用動態(tài)跟蹤法進行實時工作狀態(tài)評價。岸邊集裝箱起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)利用岸橋上安裝的機械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)，采用專用的數(shù)據(jù)通信驅(qū)動器，通過以太網(wǎng)通信并采集部分機械安全數(shù)據(jù)（如關(guān)鍵機構(gòu)電機和減速箱的振動烈度、應(yīng)力沖擊系數(shù)和溫度變化等）實現(xiàn)對重要機械數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，并按需提供岸橋機械安全分析報告，評估設(shè)備的實時健康狀態(tài)。

1.5安保監(jiān)控模塊

在岸橋登機口處安裝安保門禁系統(tǒng)，通過員工磁卡數(shù)據(jù)采集設(shè)備和專用數(shù)據(jù)讀取驅(qū)動程序，實現(xiàn)對岸橋操作人員的信息管理。門禁系統(tǒng)作為岸邊集裝箱起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的獨立子系統(tǒng)，為用戶提供一定時間內(nèi)操作人員信息查詢，方便分析故障或事故原因，有利于改進安全管理制度。

1.6數(shù)據(jù)監(jiān)視記錄模塊

通過安裝專用的數(shù)據(jù)分析監(jiān)視器，對岸橋關(guān)鍵運行數(shù)據(jù)進行嚴密監(jiān)視，最快采樣周期達到20ms；通過設(shè)置相關(guān)觸發(fā)點，通知并記錄發(fā)生故障時岸橋所有外圍點、驅(qū)動器模擬量點及司機室操作臺輸入輸出點；采用岸橋關(guān)鍵運行數(shù)據(jù)回看界面，重點分析故障發(fā)生前后各個數(shù)據(jù)的臨界狀態(tài)，查找故障原因。

1.7歷史數(shù)據(jù)存儲模塊

利用歷史數(shù)據(jù)存儲模塊存儲0Pc服務(wù)器采集的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括GPS位置信息、風(fēng)速和風(fēng)向信息、司機室煙感探頭輸出報警信息、機械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)提供的實時機械安全數(shù)據(jù)以及可編程邏輯控制器提供的岸橋關(guān)鍵運行數(shù)據(jù)等。歷史數(shù)據(jù)的存儲時間默認為12個月。

1.8實時監(jiān)視及回放模塊

通過在岸橋的機器房、梯形架、司機室、俯仰操作室和電氣房內(nèi)加裝高清攝像機，將關(guān)鍵機構(gòu)的運行監(jiān)控視頻記錄下來并保存到岸橋安全監(jiān)管黑匣子中；此外，通過安裝在司機室的音頻裝置，記錄對講機通話信息，所有數(shù)據(jù)通過光纜或無線方式傳送到工控機儲存，歷史記錄至少保存3 d。利用專用數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系統(tǒng)軟件開發(fā)專用的起重機安全監(jiān)管黑匣子(即實時監(jiān)視及綜合信息回放系統(tǒng))，其實時監(jiān)視畫面包括大車位置及速度監(jiān)視畫面、司機室監(jiān)控畫面、機械安全監(jiān)測畫面、各機構(gòu)監(jiān)視畫面、風(fēng)速和風(fēng)向監(jiān)視畫面、關(guān)鍵數(shù)據(jù)查看界面(數(shù)據(jù)來自數(shù)據(jù)分析監(jiān)視記錄)、視頻和音頻實時監(jiān)視畫面以及特定氣候條件下監(jiān)視記錄畫面等。

1.9安全分析報告

安全分析報告主要包括機械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)健康數(shù)據(jù)分析報表、災(zāi)害性天氣后機械安全分析報告、重大故障分析報告等。機械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)健康數(shù)據(jù)分析報表的數(shù)據(jù)主要由機械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)自動生成，數(shù)據(jù)報表可以定期或按需生成。災(zāi)害性天氣后機械安全分析報告有效結(jié)合機械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)的機械數(shù)據(jù)(如岸橋大梁、拉桿、梯形架上端梁等區(qū)域的應(yīng)力和振動數(shù)據(jù)等)，輔以風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)及手動輸入的部分數(shù)據(jù)(如機構(gòu)馬達絕緣數(shù)據(jù)等)，為災(zāi)害性天氣后設(shè)備迅速恢復(fù)生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。重大故障分析報告指利用數(shù)據(jù)分析監(jiān)視系統(tǒng)記錄的岸橋關(guān)鍵機構(gòu)運行數(shù)據(jù)，通過固定的報表格式模板，使相關(guān)故障名稱、發(fā)生時間、故障前后關(guān)鍵數(shù)據(jù)趨勢圖表以及手動輸入的故障分析及故障處理形成固定格式的故障分析報告。

2 岸邊集裝箱起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)構(gòu)建

2.1硬件架構(gòu)

岸邊集裝箱起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的硬件架構(gòu)(見圖1)主要包括硬件終端、數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)通信、管理端等。

（1）硬件終端  硬件終端包括數(shù)字風(fēng)速儀、GPS設(shè)備、門禁設(shè)備、監(jiān)控攝像機、煙感探頭以及其他主要電氣設(shè)備傳感器和限位器等。

（2）數(shù)據(jù)采集  過工控機采集數(shù)字風(fēng)速儀、GPS設(shè)備、門禁設(shè)備等信息數(shù)據(jù)；通過可編程邏輯控制器采集煙感探頭信息數(shù)據(jù)；通過拾音器采集語音信息數(shù)據(jù)；通過數(shù)字視頻錄像機采集監(jiān)控攝像機圖像信息數(shù)據(jù)；通過可編程邏輯控制器及數(shù)據(jù)分析監(jiān)視專用設(shè)備采集電氣設(shè)備傳輸器和限位器等信號參數(shù)信息；通過機械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)工控機采集岸橋關(guān)鍵機構(gòu)機械安全數(shù)據(jù)。

（3）網(wǎng)絡(luò)通信  采用快速以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，并通過過485接口控制線控制信號。

（4）管理端  管理端硬件系統(tǒng)主要指岸橋安全監(jiān)管設(shè)備。

（5）供電方式  為保證岸邊集裝箱起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，采用不間斷電源供電方式，保證設(shè)備在斷電情況下持續(xù)供電，以確保所采集數(shù)據(jù)信息的完整性，為事后分析提供全面、準確的數(shù)據(jù)。

2.2軟件架構(gòu)

（1）司機室黑匣子  司機室黑匣子主要記錄、處理和存儲岸橋的視頻、音頻信號，采用穩(wěn)定性和可靠性較高的Windows CE操作系統(tǒng)，并部署記錄信息的專用服務(wù)器程序，提供對外發(fā)布數(shù)據(jù)的專用數(shù)據(jù)通信接口。

（2）安全監(jiān)控管理工控機  安全監(jiān)控管理工控機布置在電氣房，采用Windows XPe操作系統(tǒng)，部署OPC服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制程序以及岸橋機械安全監(jiān)管系統(tǒng)。

（3）遠程安全監(jiān)管服務(wù)器  遠程安全監(jiān)管服務(wù)器布置在碼頭集控室內(nèi)，采用標準版Windows Server 2008操作系統(tǒng)，部署OPC服務(wù)器軟件、關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系統(tǒng)以及岸橋遠程安全監(jiān)管系統(tǒng)等程序。

（4）遠程安全監(jiān)管工作站  遠程安全監(jiān)管工作站布置在碼頭集控室內(nèi)，采用Windows7操作系統(tǒng)，部署程序包括數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制軟件以及岸橋遠程安全監(jiān)管系統(tǒng)等。

3 岸邊集裝箱起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的應(yīng)用效果

通過開發(fā)和應(yīng)用岸邊集裝箱起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，上海滬東集裝箱碼頭岸橋運行的安全性提升，岸橋故障和事故發(fā)生率降低。岸邊集裝箱起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)運用監(jiān)視、控制、管理等手段，實現(xiàn)操作安全控制、危險臨界報警、現(xiàn)場實時顯示和數(shù)據(jù)記錄保存等功能，并通過網(wǎng)絡(luò)遠程傳輸、監(jiān)控、管理和服務(wù)以及數(shù)據(jù)、視頻和音頻的查詢、統(tǒng)計和分析功能，逐步建立基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的起重機械安全監(jiān)控管理的局域監(jiān)控平臺和遠程監(jiān)控平臺。此外，該系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)岸橋管理系統(tǒng)與岸橋機械狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)互聯(lián)，形成以資源共享和信息交換、共享、處理為核心的有機整體。該系統(tǒng)全面涵蓋岸橋安全管理的主體，實現(xiàn)對設(shè)備安全的多元化管理，形成完備的安全管理檔案，能夠?qū)υO(shè)備健康狀況進行定性、定量的評價和分析，實現(xiàn)安全管理信息化、系統(tǒng)化和規(guī)范化，從而推動岸橋設(shè)備安全管理邁上新臺階。