專利名稱：一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種安全監(jiān)控管理模型，尤其是涉及一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型。
背景技術：
鐵路施工特別是架橋機作業(yè)過程是一個極易出事故的領域，通過對近年以來發(fā)生的多次架橋機事故統(tǒng)計分析可以把事故原因歸結為以下幾方面。①施工管理原因若工程施工單位未嚴格按照《鐵路路基施工規(guī)范》和《鐵路架橋機架梁規(guī)則》施工，有可能增大事故發(fā)生的幾率。此外某些施工企業(yè)職工責任心、技術水平、外聘民工素質有待提高，還有部分單位抓制度落實不夠，瞎指揮，亂操作，無視施工環(huán)境影響、不按標準化施工生產(chǎn)、為趕工期往往省略有關安全措施等等。有些施工人員在施工過程中為圖快、圖省事而違章作業(yè)，把一些必要的工序或安全措施予以省略，明知有隱患還抱僥幸心理等。②設備自身及維護保養(yǎng)原因架橋機工作在野外惡劣環(huán)境、高度機動、維護保養(yǎng)難以規(guī)范、現(xiàn)場管理困難的大型復雜設備。其機體長、自重大、軸重大、重心仍較高，且作業(yè)工序多，其中某個關鍵部位運轉失靈或某個關鍵工序操作失誤就可能導致架橋機的重大事故。而且結構本身沒有防護裝置，一旦發(fā)現(xiàn)架橋機傾斜后，毫無辦法，只能眼看著其傾覆。國家質檢總局與國家安全監(jiān)管總局聯(lián)合制定了《大型起重機械安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)實施方案》，堅持“以人為本，安全發(fā)展”的原則和“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針，應用觀代物聯(lián)網(wǎng)信息管理技術，以生產(chǎn)單位和使用單位為主體，提高大型起重機械本質安全性能，促進產(chǎn)品升級換代，防范事故發(fā)生，保障從業(yè)人員和公眾的生命安全。質監(jiān)部門會同安監(jiān)部門等相關部門對經(jīng)確定的生產(chǎn)和使用單位各選擇I至2臺新制造和I至2臺在用的大型起重機械，在單機上安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，通過監(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，同時達到運用視頻和音頻技術實時顯示和記錄工作狀態(tài)、事后回放的功效。在此基礎上，在有條件的單位可根據(jù)具體情況和工作需要，進一步實現(xiàn)遠程傳輸、遠程監(jiān)控、遠程管理、遠程服務，數(shù)據(jù)、視頻和音頻查詢，數(shù)據(jù)、視頻和音頻統(tǒng)計與分析等功能，逐步建立基于物聯(lián)網(wǎng)技術的起重機械安全監(jiān)控管理的局域監(jiān)控平臺和遠程監(jiān)控平臺。上世紀80年代，我國在前蘇聯(lián)的計劃預修體制基礎上，吸收生產(chǎn)維修綜合工程學、后勤工程和日本全員生產(chǎn)維修的內(nèi)容，提出對設備進行綜合管理的思想。這一體系在我國的《設備管理條例》里有比較詳細的論述，但缺乏詳細、可操作的規(guī)范。企業(yè)不同，對設備綜合管理的理解不同，管理實踐各有特點。雖然近年來國內(nèi)在現(xiàn)代設備的科學管理理論和大型設備制造水平方面分別有諸多建樹，但兩者之間有影響的成功合作案例并不多見。在鐵路施工的大噸位運架設備領域更是空白。
實用新型內(nèi)容本實用新型主要是解決現(xiàn)有技術所存在的技術問題；提供了一種創(chuàng)建大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型有助于推動此類設備安全設計與運行管理的規(guī)范化，旨在更加深入全面地提高設備的安全運行水平。符合大型工程機械設備高度信息化發(fā)展的必然趨勢。該項目研發(fā)目的明確，針對性強，是對國內(nèi)鐵路設備安全施工具有實質性幫助的一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型。本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型，其特征在于，該大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型中設備的電氣系統(tǒng)是基于一種分層設計的三層監(jiān)控管理模型，如圖I所示，其包括基于力學分析、結構計算的模型設備底層這一層主要面向設備結構本身，這方面分析是整個建立安全監(jiān)控管理模型的基礎； 基于施工者操作管理的模型中間層這一層主要面向設備操控；基于高層管理的模型管理應用層這一層主要面向設備群的全面監(jiān)控管理，是管理豐旲型的最聞層。在上述的一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型，所述的模型設備底層構建的裝置包括超程保護裝置由受力狀態(tài)決定機構速度及距離；超載保護裝置機構受力狀態(tài)保護；超速保護裝置卷筒重力失速監(jiān)測；鋼絲繩均衡受力控制裝置主動排繩控制；運動同步控制裝置位置傳感器實現(xiàn)同步控制；運動姿態(tài)監(jiān)測裝置插銷狀態(tài)檢測；構件鎖緊裝置多機構聯(lián)動互鎖；整機結構受力監(jiān)測裝置輪組均衡壓力監(jiān)測；液壓系統(tǒng)壓力監(jiān)測裝置懸掛油缸開啟壓力監(jiān)測；整機位置及狀態(tài)監(jiān)控喂梁接近及水平狀態(tài)監(jiān)測；整機移動監(jiān)測裝置縱移過跨運行時的測距保護；在上述的一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型，所述的模型中間層構建的裝置包括設備的自檢測模塊自檢測傳感元件通過設備的PLC模塊，由監(jiān)控管理模型中間層軟件模塊處理；誤操作處理模塊硬件互鎖及軟件聯(lián)鎖，由中間層軟件模塊處理；故障的自診斷模塊故障自診斷專家系統(tǒng)，由中間層軟件模塊處理；故障冗余技術關鍵硬件采用備份；備用工作模式設置備用工作模式，即Kl工作模式，在該模式下，通過人機界面可以啟動不同故障下的多種操作方式，作為應急處理；聯(lián)網(wǎng)通信機制現(xiàn)場組網(wǎng)接口。在上述的一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型，所述的管理應用層構建的裝置包括高性能工業(yè)控制計算機運行大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型管理應用層軟件模塊，作業(yè)步驟的管理，遠程軟件管理；大屏幕圖形終端人機圖形界面及人員配置的監(jiān)控；實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)處理；大容量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的存儲和查詢；寬帶遠程通信接口 用于廣域網(wǎng)(全國范圍)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)控制；網(wǎng)絡發(fā)布功能模塊廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)布；短信發(fā)布DTU :故障報警短信自動編輯、自動群發(fā)模塊； 打印模塊檔案追溯與打印；實時視頻監(jiān)視與存儲裝置設備運行的實時視頻監(jiān)視與存儲；遠程語音通道遠程語音交流。在上述的一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型，所述的安全監(jiān)控管理模型是現(xiàn)代設備管理理論TPM與計算機力學分析同時在某一具體設備中的應用。在上述的一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型，所述的安全監(jiān)控管理模型既能用于單臺大型施工設備，也可應用于由多臺設備組成的設備群。因此，本實用新型具有如下優(yōu)點將現(xiàn)代設備管理理論與運架設備施工管理相結合。創(chuàng)建大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型有助于推動此類設備安全設計與運行管理的規(guī)范化，旨在更加深入全面地提高設備的安全運行水平。符合大型工程機械設備高度信息化發(fā)展的必然趨勢。本實用新型目的明確，針對性強，對國內(nèi)鐵路設備安全施工具有實質性的幫助。

附圖I是本實用新型中三層監(jiān)控管理模型的結構原理示意圖。附圖2是本實用新型中模型設備底層的結構原理示意圖。附圖3是本實用新型中模型中間層的結構原理示意圖。附圖4是本實用新型中模型管理應用層的結構原理示意圖。
具體實施方式
下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。實施例本實用新型專利是在現(xiàn)代設備管理維修制度TPM系統(tǒng)的基礎上，提出了一套具體的、有針對性的、可實現(xiàn)的、面向設備的安全監(jiān)控管理模型。通過這套模型可以結合設備自身的控制系統(tǒng)，能夠有效地在不同設備對象上實現(xiàn)TPM全效率、全系統(tǒng)和全員參加的具體特征。本實施例中，安全監(jiān)控管理模型的建立步驟為①模型的分層設計；模型分層的初衷是為了減少建模的復雜性,解決通信的異質性(heterogeneity)問題，上層解決各種宏觀管理內(nèi)容(數(shù)據(jù)的不同表示)，下層解決設備獨立安全運行機制，使復雜問題簡單化，高層屏蔽低層的細節(jié)問題。層數(shù)太少難以實現(xiàn)標準化，層數(shù)太多會使系統(tǒng)過于復雜。本模型設計為三層結構。②基于力學分析、結構計算的模型設備底層設計，如圖2所示首先根據(jù)不同種類的設備進行力學分析，在其力學結構分析結果的基礎上，應用本實用新型的方法提出單臺設備的安全監(jiān)控模型。設備底層要求可執(zhí)行性、高可靠性、獨立性。獨立性是指設備底層可以脫離上面兩層單獨運行。而反之則不行。這也是設備底層與其它2層的本質區(qū)別。模型設備底層設計原則是在滿足用戶要求的基礎上，盡量減少設備的硬件開銷，把一些非實時的信息(如數(shù)據(jù)庫等)交給上一層去處理。但是在接口的軟硬件設計上要做到規(guī)范化。為上一層的標準化處理提供方便。③基于施工者操作管理的模型中間層設計，如圖3所示模型的這一層已經(jīng)基本上與硬件沒有多少關系了。它的重點在于如何滿足現(xiàn)場施工設備的操控與一線管理的需求，確定設備的緊急停機機制、故障處理、現(xiàn)場維護等能力。 中間層設計必須保證在沒有上一層管理應用層的情況下能夠和設備底層聯(lián)合工作，提高設備底層的安全性能指標，降低對施工現(xiàn)場設備維護管理人員專業(yè)知識的要求。④基于高層管理的模型管理應用層設計，如圖4所示模型管理應用層全面反映了現(xiàn)代設備管理理念在大噸位運架設備中的應用。這一層主要面向設備群的全面監(jiān)控管理，是管理模型的最高層，包括人員配置的監(jiān)控管理、作業(yè)步驟的管理、數(shù)據(jù)庫管理、事故管理、遠程通信安全、流量控制、中斷通道、遠程維護這些方面。用戶的所有要求都可以在這一層一覽無遺地表現(xiàn)出來。管理應用層模型是設備群的聯(lián)控及跨地域的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計基礎。下面借助一個架橋機實用案例來進行本實用新型技術方案的詳細闡述—、基于力學分析、結構計算的模型設備底層(本層面向設備硬件、接口歸一化)這方面分析是整個建立安全監(jiān)控管理模型的基礎；它是大噸位箱梁運架設備安全控管理模型的底層，傳統(tǒng)的設備結構分析計算通常只是為了使設備滿足結構和起重機規(guī)范要求。而大噸位箱梁運架設備安全監(jiān)控管理模型的力學分析則是在此基礎上面向安全監(jiān)控管理要求，提出相關動態(tài)監(jiān)控內(nèi)容。I)、架橋機力學結構特性(圖5):前支腿垂直度；關鍵位置的局部應力；局部穩(wěn)定性；總體位移；應力分布趨勢的一致性。2)、建立測控對象(模型對不同設備具有不同的對象描述)。(I)起重小車安全防護超程保護由受力狀態(tài)決定機構速度及距離。超載保護機構受力狀態(tài)保護。超速保護卷筒重力失速監(jiān)測。鋼絲繩均衡受力控制。(2)前支腿安全防護包括運動控制、運動姿態(tài)監(jiān)測、構件鎖緊、超程保護以及同步控制。(3)整機安全防護包括整機結構受力監(jiān)測、液壓系統(tǒng)壓力監(jiān)測、整機位置控制、多機構聯(lián)動互鎖、整機移動監(jiān)測、以及整機水平狀態(tài)監(jiān)測。3)、根據(jù)測控對象配置硬件。[0077](I)起重小車安全防護系統(tǒng)包括起升高度限位重錘式高度限位和超聲測距限位。超載保護采用載荷儀檢測及控制。起升卷筒失速保護卷筒轉速傳感器測速+計算機控制+液壓盤式制動器制動。起升速度控制。起升卷筒設有主動排繩裝置，鋼絲繩檢測。
縱向運行預警行程開關+終點行程開關+機械止擋，左右運行同步檢測，速度控制。定量橫移位置傳感器實現(xiàn)定量橫移。橫移限位油缸終點限位+機械止擋。(2)前支腿安全防護系統(tǒng)包括手拉急停開關、超聲測距傳感器防止箱梁碰撞一號柱、垂直度檢測傳感器、一號柱左、右插銷狀態(tài)檢測、前進、后退限位開關以及左右同步檢測，運行速度控制、(3)整機安全防護系統(tǒng)包括縱移過跨運行時的測距保護、行走輪組均衡油缸壓力監(jiān)測、走行速度控制、懸掛開啟壓力監(jiān)測、喂梁接近檢測以及報警、整機水平狀態(tài)監(jiān)測、風力監(jiān)測、總電源電動空氣開關裝有漏電保護模塊、以及遙控器急停與司機室急停。二、基于施工者操作管理的模型中間層(與硬件無關)這一層是大噸位箱梁運架設備安全監(jiān)控管理模型的中間層，它主要是面向設備應用。I)、建立測控對象依照本模型的分層原則，架橋機的模型中間層包含如下幾個方面內(nèi)容設備的自檢測；誤操作處理；故障的自診斷；故障冗余技術；備用工作模式以及聯(lián)網(wǎng)通信機制2)、中間層對應測控對象的處理模塊包括設備的主PLC模塊、自檢測傳感元件、硬件互鎖及軟件聯(lián)鎖、故障自診斷專家系統(tǒng)、關鍵硬件采用備份、網(wǎng)絡通信接口、大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型中間層軟件模塊以及設置備用工作模式(Kl)，在該模式下，通過人機界面可以啟動不同故障下的多種操作方式，作為應急處理。三、基于高層管理的模型管理應用層(與硬件無關、與網(wǎng)絡關聯(lián)度較高)管理層是大噸位箱梁運架設備安全監(jiān)控管理模型的最高層，完全側重于管理。I)、管理應用層的功能內(nèi)容，它的功能大致有下面幾個方面人員配置的監(jiān)控；作業(yè)步驟的管理；數(shù)據(jù)庫管理；事故管理；遠程通信安全；流量控制；中斷通道以及遠程維護。2)、管理應用層功能的實現(xiàn)包括高性能工業(yè)控制計算機、大屏幕圖形終端、實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、大容量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型管理應用層軟件模塊、寬帶遠程通信接口、網(wǎng)絡發(fā)布功能模塊、短信發(fā)布DTU、打印模塊、實時視頻監(jiān)視與存儲裝置、以及遠程語音通道。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
權利要求1.一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型，其特征在于，該大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型中設備的電氣系統(tǒng)是基于一種分層設計的三層監(jiān)控管理模型，包括 基于力學分析、結構計算的模型設備底層這一層主要面向設備結構本身，這方面分析是整個建立安全監(jiān)控管理模型的基礎； 基于施工者操作管理的模型中間層這一層主要面向設備操控； 基于高層管理的模型管理應用層這一層主要面向設備群的全面監(jiān)控管理，是管理模型的最聞層。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型，其特征在于，所述的由模型設備底層構建的裝置包括 超程保護裝置由受力狀態(tài)決定機構速度及距離； 超載保護裝置機構受力狀態(tài)保護； 超速保護裝置卷筒重力失速監(jiān)測； 鋼絲繩均衡受力控制裝置主動排繩控制； 運動同步控制裝置位置傳感器實現(xiàn)同步控制； 運動姿態(tài)監(jiān)測裝置插銷狀態(tài)檢測； 構件鎖緊裝置多機構聯(lián)動互鎖； 整機結構受力監(jiān)測裝置輪組均衡壓力監(jiān)測； 液壓系統(tǒng)壓力監(jiān)測裝置懸掛油缸開啟壓力監(jiān)測； 整機位置及狀態(tài)監(jiān)控喂梁接近及水平狀態(tài)監(jiān)測； 整機移動監(jiān)測裝置縱移過跨運行時的測距保護。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型，其特征在于，所述的模型中間層構建的裝置包括 設備的自檢測模塊自檢測傳感元件通過設備的PLC模塊，由監(jiān)控管理模型中間層軟件模塊處理； 誤操作處理模塊硬件互鎖及軟件聯(lián)鎖，由中間層軟件模塊處理； 故障的自診斷模塊故障自診斷專家系統(tǒng)，由中間層軟件模塊處理； 故障冗余技術關鍵硬件采用備份； 備用工作模式設置備用工作模式，即Kl工作模式，在該模式下，通過人機界面可以啟動不同故障下的多種操作方式，作為應急處理； 聯(lián)網(wǎng)通信機制現(xiàn)場組網(wǎng)接口。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型，其特征在于，所述的管理應用層構建的裝置包括 高性能工業(yè)控制計算機運行大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型管理應用層軟件模塊，作業(yè)步驟的管理，遠程軟件管理； 大屏幕圖形終端人機圖形界面及人員配置的監(jiān)控； 實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)處理； 大容量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的存儲和查詢； 寬帶遠程通信接口 用于廣域網(wǎng)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)控制； 網(wǎng)絡發(fā)布功能模塊廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)布；短信發(fā)布DTU :故障報警短信自動編輯、自動群發(fā)模塊； 打印模塊檔案追溯與打??； 實時視頻監(jiān)視與存儲裝置設備運行的實時視頻監(jiān)視與存儲； 遠程語音通道遠程語音交流。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型，其特征在于，所述的安全監(jiān)控管理模型是現(xiàn)代設備管理理論TPM與計算機力學分析同時在某一具體設備中的應用。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型，其特征在于，所述的安全監(jiān)控管理模型既能用于單臺大型施工設備，也可應用于由多臺設備組成的設備群。
專利摘要本實用新型涉及一種大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型。本實用新型是基于一種分層設計的三層監(jiān)控管理模型，包括基于力學分析、結構計算的模型設備底層這一層主要面向設備結構本身，這方面分析是整個建立安全監(jiān)控管理模型的基礎；基于施工者操作管理的模型中間層這一層主要面向設備操控；以及基于高層管理的模型管理應用層這一層主要面向設備群的全面監(jiān)控管理，是管理模型的最高層。本實用新型具有如下優(yōu)點將現(xiàn)代設備管理理論與運架設備施工管理相結合。創(chuàng)建大噸位運架設備安全監(jiān)控管理模型有助于推動此類設備安全設計與運行管理的規(guī)范化，旨在更加深入全面地提高設備的安全運行水平。符合大型工程機械設備高度信息化發(fā)展的必然趨勢。
文檔編號G05B19/418GK202512423SQ20122004137
公開日2012年10月31日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權日2012年2月8日
發(fā)明者葉兢, 容毅, 張智瑩, 李國軍, 李曉鋼, 李燕剛, 李玲, 游向榮, 鄒杰, 錢尚溢 申請人:中鐵科工集團有限公司