门座式起重机(以下简称“门机”)在港口码头应用非常广泛，但由于司机操作不规范等问题引起的设备故障时常发生。因此，实时监控门机作业中的设备状态、运行参数等数据，对规范司机操作、提高设备的安全I生具有重要意义。2012年，《起重机械安全监控管理系统》(GB／T28264-2012)标准实施，各种类型的门机安全监控系统应运而生。计三有等1f发基于ARM微型机的门机监控系统，并利用3G网络实现远程监控；胡金涛等[21采用以西门子PLC为控制器的控制与安全监测系统，并通过以太网实现远程监控；杨继雪等【3J开发以单片机为处理单元的门机安全监控系统，采用DTU方式将门机工作状态进行远程传输。

目前，各类门机监控系统存在标准不统一、冗余设备繁多、走线杂乱、模块繁杂、功能单一和集成化程度低等问题。针对上述问题，本文开发设计出以PLC为中心的门机监控系统，该系统不改变原门机控制结构，通过对现有各功能单一、结构独立的设备进行多功能集成，集合各测量传感器信号，读取原门机控制PLC的信息和多点视频信号，实现单机安全操作功能，并通过无线网络技术接入到港口局域网络，实现了门机工作状态的实时监控。

1、门机安全监控管理系统的结构设计

门机安全监控管理系统分为本机监控和远程网络监控两部分。本机监控安装在门机上，可以实时监控门机的设备装态、设备参数、作业信息和视频信息，远程网络监控是基于无线网络远程实时监控各台门机的各种信息。

1.1单机结构

单台门机监控系统结构见图1.系统由操作交互的中央监控视器及声光报警器、采集数据的中央集控仪以及前端的各类传感器（行程开关、安全距离传感器、起升高度传感器、重量传感器、幅度传感器等）等组成。单机系统配备无线网络接扣，通过无线技术可将门机状态数据上传至远程监控中心。

采集器主要采集4类信号：一是开关信号，主要包括门限位、运行连锁、电缆卷筒和制动器等。二是模拟信号，主要包括起重量、起重力矩、风速、幅度、主钩度度、副钩高度、回转角度、倾斜角度、左右安全距离、运行行程和负载提升速度等。三是数字信号，主要包括数字电能表测量的门机工作电流、电压和电量等。四是视频信号。

1.2网络结构

以单台门机监控系统为单元，通过无线网关搭建无线网络，实现各门机与监控中心实时无线互联，把门机所有设备状态、设备参数、作业信息、维护保养信息、报警信息及视频图像等上传到公司局域网，供主管部门查阅。网络拓扑图见图2

2、门机安全监控管理系统功能

门机安全监控管理系统将门机现有设备进行多功能集成，包括门机状态、参数、设备性能、故障报警、司机操作、设备管理、短信提醒、视频监控等各类模拟、数字和视频信息，实现对门机作业的全程记录、预警、报警和锁定控制，并以动画、图表进行回溯显示。同时，系统为设备故障、司机操作习惯和节能减排影响指标等分析提供数据支持。

2．1单机功能

2．1．1门机状态监控

实时检测、记录门机作业状态，包括门限位、电缆卷筒、起升机构制动器和机构之间的运行连锁状态以及司机的操作等。

2．1．2门机参数监控

实时监测、记录门机作业参数，包括重量、高度、幅度、力矩、风速、回转角度、倾斜量、安全距离、运行行程、工作电流、电压和电量等。

2．1．3作业信息监控

实时检测、记录门机作业信息，包括工作时间、工作量、耗电量、工作循环次数，累计工作时间、累计工作量、累计耗电量、累计工作次数、吨耗、装卸费用和耗能费用等。

2．1．4故障报警

实时检测门机运行状态，当门机发生设备故障、操作故障、联锁故障、通信故障、运行状态和运行参数超限时，进行报警提示，同时锁定门机动作，确保安全生产。

2．1．5机构联锁控制

对一些连锁动作进行预判，如果设备未按照预定动作执行，则认为连锁故障。例如：当超载时，应禁止起升，如该连锁保护未执行，则进行超载连锁故障报警。

2．1．6设备管理

根据门机设备保养情况，定期更新保养档案。依据工作时间、工作量和其他相应关键指标，当设备部件达到维护、保养或更换条件时，自动进行提醒。

2．1．7视频监控

根据门机和升降臂的工作特性，在吊点处安装具有自动稳定、自动调整的视频控制子系统。摄像装置随机械臂的伸展自行调整监视角度，使摄2门机安全监控管理系统功能门机安全监控管理系统将门机现有设备进行多功能集成，包括门机状态、参数、设备性能、故障报警、司机操作、设备管理、短信提醒、视频监控等各类模拟、数字和视频信息，实现对门机作业的全程记录、预警、报警和锁定控制，并以动画、图表进行回溯显示。同时，系统为设备故障、司机操作习惯和节能减排影响指标等分析提供数据支持。

2．1单机功能

2．1．1门机状态监控

实时检测、记录门机作业状态，包括门限位、电缆卷筒、起升机构制动器和机构之间的运行连锁状态以及司机的操作等。

2．1．2门机参数监控

实时监测、记录门机作业参数，包括重量、高度、幅度、力矩、风速、回转角度、倾斜量、安全距离、运行行程、工作电流、电压和电量等。

2．1．3作业信息监控

实时检测、记录门机作业信息，包括工作时间、工作量、耗电量、工作循环次数，累计工作时间、累计工作量、累计耗电量、累计工作次数、吨耗比、装卸费用和耗能费用等。

2．1．4故障报警

实时检测门机运行状态，当门机发生设备故障、操作故障、联锁故障、通信故障、运行状态和运行参数超限时，进行报警提示，同时锁定门机动作，确保安全生产。

2．1．5机构联锁控制

对一些连锁动作进行预判，如果设备未按照预定动作执行，则认为连锁故障。例如：当超载时，应禁止起升，如该连锁保护未执行，则进行超载连锁故障报警。

2．1．6设备管理

根据门机设备保养情况，定期更新保养档案。依据工作时间、工作量和其他相应关键指标，当设备部件达到维护、保养或更换条件时，自动进行提醒。

2．1．7视频监控

根据门机和升降臂的工作特性，在吊点处安装具有自动稳定、自动调整的视频控制子系统。摄像装置随机械臂的伸展自行调整监视角度，使摄2门机安全监控管理系统功能门机安全监控管理系统将门机现有设备进行

多功能集成，包括门机状态、参数、设备性能、故障报警、司机操作、设备管理、短信提醒、视频监控等各类模拟、数字和视频信息，实现对门机作业的全程记录、预警、报警和锁定控制，并以动画、图表进行回溯显示。同时，系统为设备故障、司机操作习惯和节能减排影响指标等分析提供数据支持。

2．1．8短信发送

配备短信发送设备，当设备发生故障时，根据设备故障级别把故障信息通过短信实时发送至主管维修人员的手机，使维修人员第一时间了解故障情况，采取应急处理措施。

2．1．9历史回溯

当发生作业事故或需要查询某时间段的运行情况时，可通过系统进行回溯，通过动态图像还原作业时的工作状态、参数和司机操作流程，以便分析操作流程中出现的问题。

2．1．10PLC远程维护

通过系统可远程对现场门机的PLC进行维护。

2．2远程监控与管理

远程监控中心实时监控门机的现场作业状态，对门机各项工作参数进行报警控制；对装卸船情况进行实时跟踪，及时掌握装卸情况；提供历史数据的组合查询及统计报表的制作，以实现门机作业的实时信息化管理。远程监控中心界面见图

3，点击任意一台门机的图标可以显示对应门机的监控信息。单机监控界面见图4，单机远程监控界面见图5。

1)门机作业状态监控。监控参数包括起重量、起重力矩、主钩高度、副钩高度、幅度、运行行程、风速、回转角度、左安全距离、右安全距离、工作时间、司机编号、货物名称、船名、工作循环、累计工作时间、抗风防滑状态、门限位、供电电缆卷筒状态、起升机构制动器状态及机构之间的运行连锁等。

2)历史数据组合查询。提供历史数据查询功

能，可按不同条件进行组合查询，选择条件包括日期、门机号、司机姓名、货物名称和船名等，并能自动生成统计报表。

3)远程视频监控功能。依托无线宽带网络，授权的管理部门可实时对各门机的监控点进行远程视频监控和回放。

3、门机安全监控管理系统应用与结论

秦皇岛港于2014年底安装门机安全监控管理系统，目前系统运行稳定，单机操作及远程监控更加便利，实现了对整个港口门座式起重机实时运行状态的监控。同时，系统具有故障预警和回溯功能，为起重机的故障原因分析和安全生产运行提供了依据和保障。