铸造起重机安全监控系统的开发与应用

陈翔杰

（福建三钢闽光股份有限公司 安全环保部，福建 三明 365000）

铸造起重机是炼钢工序生产过程中重要的起重运输机械，承担着铁水、钢水吊运任务，以满足转炉、精炼炉炼钢及连铸机浇注的需要，具有自重大、额定起升载荷大、安装高度高等特点。［1］三钢闽光股份有限公司炼钢厂现有12 部铸造起重机，其中一炼钢车间加料跨有额定载荷140/40T 起重机3 部、钢水接收跨有额定载荷160/40T 起重机2 部，二炼钢车间加料跨有额定载荷200/75T 起重机4 部，钢水接收跨有额定载荷225/80T起重机3 部。

高温熔融金属吊运工序连续生产、高负荷运行，1500℃的铁水、粉尘、噪声等恶劣环境，以人员经验、素质和应急判断为主的操作模式，必将带来高昂的人力成本投入、效率提升瓶颈和巨大的安全隐患。因此，开发使用铸造起重机的安全监控系统，实现简单、高效、低成本、高质量发展，成为炼钢厂当务之急。

1 安全监控系统的构成

1.1 系统的建设目标

安全监控系统在炼钢厂粉尘、高温、振动大等实际使用环境条件下，系统应具备自动记录运行行程、操作指令、工作时间、累计工作时间、监控吊点安全、视频管理、起重机械作业状态的实时显示等功能。记录的起重机运行状态、工作参数、领行人员命令及跟踪司机的操作步骤，通过液晶显示器以图形、图像、图表、文字、声音等方式展示，并通过网络设置可以输出及回放观看，有助于事后进行责任追溯。

硬盘录像机中存储的数据至少能保存7 天以上不被覆盖，在电源和网络关闭或中断的情况下，设备仍可正常工作一段时间，待电源和网络恢复后，系统的信息存储单元应能够保留已采集的所有信息，保证数据不会丢失。

1.2 系统的基本构成

本系统的结构图如图1 所示，利用网络摄像机与半球形摄像机相互搭配，形成多方位、立体交叉监控体系。

图1 系统网络结构图

如图2 所示，每一部起重机的视频监控系统包括运行区域监控和驾驶室监控两部分。运行区域监控包括起重机西侧左右栏杆上各安装1 个网络摄像机，驾驶室监控包括1 个室内摄像机、液晶显示器及硬盘录像机，敷设相应的管线连接，同时在起重机大梁、对着铁水罐耳轴的地面位置安装照明灯，确保起重机司机能够通过监控系统清晰地观察确认。

图2 安全监控系统安装位置简图

（1）驾驶室监控。如图3 所示，将海康威视DS-2 SM23-3ZYJ 半球形摄像机、2T（2048G）容量的硬盘录像机及22 寸液晶显示器等安装在驾驶室内。摄像机将采集到视频信号编码压缩成数字信号后，通过高效压缩芯片压缩，存储到到硬盘录像机上。如图4 所示起重机司机通过观看显示器画面可直观的了解当前吊运铁水罐状态。

图3 驾驶室监控

图4 液晶显示器实时画面

（2）运行区域监控如图5 所示。

图5 运行区域监控

1.3 系统的性能特点

本系统充分考虑炼钢厂实际，综合传输条件、经济性、易用性、可靠性和设计需求、未来的系统迭代升级等多方面因素，具有以下特点：

（1）能够快速、经济、合理、灵活地组网。

（2）操作简便。本系统采用模块化设计，硬盘录像机USB 接口可连接鼠标、键盘、USB 存储设备、光驱等，操作简便，界面人性化，可自由设定显示方式、录像回放、查询时间等，拷贝、回放与录像监控存储可同时进行互不干扰。

（3）扩展性强。本系统预留相应的接口，可根据需要随时增加摄像机，方便灵活进行组网扩充，保证未来的适应性，降低投资成本，提高使用效率。

（4）存储周期长。安装在驾驶室内的硬盘录像机能够存储长达7*24 小时的视频录像，当存储容量达到设定的存储时间时，系统会循环覆盖前期已采集的视频数据。同时可利用USB 接口将视频文件拷贝到其他便携式存储设备或者手机上备份。

1.4 注意事项

（1）运行区域监控的摄像机应考虑作业现场高温、粉尘环境、熔融金属红外线等影响因素，优先选择耐高温、防尘、具备过滤红外线、接口丰富的高清摄像机。

（2）要获取高清视频，除了选用高清摄像机外，包括线缆、硬盘录像机、视频编码器等都必须满足带宽和压缩的要求，才能达到高清晰度的实际效果。例如光缆的带宽大、衰减小、高抗干扰，可保证视频图像传输的各项指标。因此，仅仅考虑摄像机而忽视其他配套设备是达不到预期效果。

（3）起重机大梁、对着铁水罐耳轴的地面位置安装的照明灯光线不宜过亮或过暗，应保证周围作业人员能清晰地观察及目测，不易引发疲劳，造成视觉损伤。

（4）铸造起重机长时间吊运铁水、钢水包，行车过程与钢轨接缝处摩擦，产生的晃动及振动容易导致摄像头固定螺杆松动，影响摄像头稳定性，需要定期对其进行点检维护，确保画质清晰稳定。

（5）系统应具备抗电磁干扰能力且不应干扰其他设备。

（6）系统应保证显示信息在各种环境下清晰可辨，不干扰司机视线，不刺目。［2］

2 安全监控系统的应用

三钢炼钢厂的12 台铸造起重机在升级改造前是没有设置安全监控系统的，倘若发生事故，调查人员不能通过影音图像等技术手段还原当时现场情形，难以判别是设备引起，还是操作不当或是指挥失误引起的事故［3］。炼钢厂安装本系统后，能对驾驶室内起重机司机的操作行为、精神状态进行监控，对标高温熔融金属吊装作业标准，为各种异常情况进行实时取证、复核，及时考核相关作业人员。

3 后续改进

近年来，政府监管部门、起重机生产制造企业和冶金企业日益重视起重机的安全性和可靠性，国家相继发布了《起重机械 安全监控管理系统》（GB/T 28264-2017） 和《高温熔融金属吊运安全规程》（AQ7011-2018），对铸造起重机安全监控系统提出更高的要求，目前国内仅有少数钢铁企业的铸造起重机作了试点配备了完整的起重机监测系统。

目前三钢的安全监控系统对于采集的图形、图像数据只能进行简单的记录、储存和和管理，其中的数据不能直接使用，对于数据的分析主要还是通过人工处理的方式进行。随着摄像机点位的增加，系统中储存的数据量大幅度的增长，如果继续采用人工方式对数据进行处理，很难将其中具有应用价值的数据进行高效的利用，势必造成企业成本的增加。

针对现状，运用智能传感器设备、大数据信息处理技术、工业互联网技术、云计算等多种先进技术取代人工处理，将国标要求采集的起重机制动器的开闭状态、联锁保护、超速保护、工况设置、操作指令等信息整合进现在的系统中，为操作人员和管理人员提供实时的监控数据和报警信息，提高动态监测水平，实现从“连得上、看得见”向智能化监测预警的跃升是今后系统改造升级的主要方向。

4 结 语

安全监控系统在设计之初就将高温熔融金属吊装作业过程中涉及的“人—机—料—管—环”等环节作为参照，既参考了其中的单个环节，又研究了它们之间的相互关系。针对炼钢厂需求，按照上述的设计方案施工后，本系统能够对炼钢厂铸造起重机作业人员和吊装全过程进行有效的监控和管理，使得12 台铸造起重机安全、可靠、高效地运行，在运行阶段没有发现重大技术问题，公司、分厂、车间对于系统的使用情况反映良好，满足了设计要求，达到了预期目的。