物联网背景下起重机检验技术应用分析

张军

（南京市特种设备安全监督检验研究院，江苏 南京 210000）

随着经济的不断发展，起重机行业的检验检测新技术呈现出不断增长的趋势。然而，除了整体快速发展之外，起重机械的安全管理方面却不能与时俱进。在现代科学技术的研究结果已表明，物联网技术的核心技术可以促进改善起重机械行业发展中的一些核心问题。同时提高了起重机械的工作效率和质量。对于提高工程机械行业的整体健康发展具有重要价值。所以，有必要研究物联网环境下的起重机械检验检测问题。

1 概述

物联网是利用红外传感器、激光扫描设备、射频识别设备来感知和收集信息，并通过预定义的协议将感知到的对象信息连接到互联网上，从而使用户能够访问任何对象。任何信息都被感知、交换和通信，这样网络就能够定位、监视、跟踪、识别和管理任何对象。物联网具有传输可靠、处理智能化、传感全面等特点。在物联网中，射频识别技术是其核心技术。射频识别技术被称为RFID 技术，即电子标签技术。所有电子信息标签包含目标的所有信息数据，这些信息数据可以通过电信号传递。识别电子标签，读写目标相关信息数据。目前，RFID 技术已成为物联网的主要应用模式。它具有安全环保、识别速度快、保密性好、实时通讯等诸多优点，在物流、服务、制造等领域得到了广泛的应用。

2 物联网技术与检验检测结合的意义

起重机检验时，要求有关检验人员现场填写原始记录，了解并确认现场情况。如果现场情况不符合检验条件，应中止或终止检验工作。具备检验条件时，检验人员将根据安全技术规范对起重机的相关信息、设备和现场情况进行检验和判断，形成检验结果和结论。检验过程中发现的设备隐患和存在的问题将已检验意见通知书或联络单告知使用单位，提出整改要求。然而，由于起重机械结构使用工况的复杂性和检验项目的繁多，使得起重机械的检验检测工作要求专业性强，工作强度大。在记录和测试过程中，对检验效率和质量提出了一定挑战。检验中，如能提前全面获知起重机使用、维护、历史检验及故障信息，以物联网安全监控数据为参考，将有助于检验人员快速准确地判断起重机当前的安全状态，引导快速精准检验。

3 具体可应用场景

（1）起重机减速箱检验。减速箱是起重机重要传动部件，也是物联网监控系统的重要部署位置。适用于旋转机械故障诊断的加速度传感器捕获振动信号后，可由无线或有线方式，传输至远程综合诊断平台，分析模态参数，判断可能的故障类型，进行诊断处理。起重机运行监控模块主要实现与数据采集端的通信以及以文本框数据、图形数据、实时监测曲线等方式显示、记录起重机监控对象的监测数据。当监测数据达到预先设定的违规报警值时，系统进行相应报警并记录违规信息。同时，用户可以查看起重机监控对象的历史运行曲线，功能结构图如图1 所示。

图1 功能结构图

系统以用户设定的监控量违规值为判别依据，在起重机出现违规运行时记录、显示违规信息。用户可点击界面上的“监控视频査看”启动安装的视频监控软件监控起重机的关键部位。同时，系统以图形方式速度盘、温度计、压力计等或实时监测曲线操作电流、工作电压、振动曲线等直观地显示监测量数据的变化。

（2）起重机安全防护装置检验。在物联网监测条件下，可以实时掌握起重机安全防护装置的状态，对故障或事故的发生起到预防及追溯作用。可视化监控平台能够及时展示起重机的动态运行信息数据，大小车运行位置、安全保护开关动作状态等。此外，物联网系统甚至可以根据操作需要，通过手机APP 终端或短信将故障或隐患情况发送到现场的一线人员和技术人员，提醒及时处理。行车、小车定位中RFID系统的使用。本文设计采用RFD 技术对行车、小车实时位置实现精确定位，同步跟踪行车、小车的运行路径，确保行车的科学调度。根据对行车定位精度的要求，沿行车运行轨道按一定间隔设置定位电子标签。在炼钢炉、连铸机等重点设备选代表位置设置电子标签，在行车上对应位置(行车宽度方向中心线)安装识别装置。所有埋设的电子标签本身具有唯一的EPC 码且存储有互不重复的位置编码，当行车经过或到达系统所设的电子标签位置时，车载阅读器读出该定位电子标签位置编码并将信息传送至数据采集系统。系统采用无源电子标签，且所有用来定位的电子标签相互独立。行车RFID 定位示意图如图2 所示。

图2 大车定位示意图

（3）起重机现场检验管理系统。基于物联网技术的起重机现场检验管理系统由智能手持终端、应用软件、RFID电子标签和远程数据库四大部分组成。可将电子固定标签粘贴到起重机及其结构的最重要部分，包括起重设备注册代码、制造单位、出厂时间、额定起重量、起升高度、上次检验时间等相关信息。智能手持终端可以识别，读取和更新RFID电子标签中大型起重机信息的内容。在手机端的应用中，不仅可以帮助检验人员对起重机的基本数据信息进行查询，还可以显示安全技术规范、国家标准对此类起重机的检查内容和项目，同时进行分类。比如，基于物联网技术的起重机结构应力实时监测与故障诊断系统如图3 所示。

图3 起重机结构应力实时监测与故障诊断系统

4 分析与讨论

（1）智能手持终端不仅可以显示起重机械设备的检验项目，包括相应检验作业文件的要求，还可以生成检验原始记录，便于检验人员无纸化操作并记录。

（2）所有智能化终端不仅能快速、全面地了解起重机设备的基本信息，还可以利用物联网监测的故障信息辅助参考，同时根据历年检验报告，重点检查以往隐患问题，提高检查检验的针对性。

（3）物联网监测下的直接输入数据可以经过传输系统，远程或本地传输至分析平台，完成自动分析诊断，在人工智能手段的引入下对于故障和隐患的发现具有更大优势，甚至可能预测设备未来发展趋势，传统检验检测将更具智能化。

（4）未来仍要充分利用物联网技术优势，更加详细地收集起重设备故障数据和运行数据，初步建立起大型起重机故障数据库系统，使分析数据源更加科学全面、准确，提升数据质量。

（5）物联网安全监控管理系统在起重设备中的应用，安全技术规范和标准中已有要求，对于传统检验项目，如何结合物联网技术和起重机检测技术，总结故障经验，明确起重机风险点，开发以物联网技术为核心的更加科学合理的起重机检测方法，是未来可探索的方向。

（6）不仅仅是起重机定期检验，在起重机安全评估过程中，也有物联网技术的良好应用场景。应加强起重机隐患风险数据的收集，并利用大数据分析手段，进行科学的统计和分析，制定更加合理的安全评估流程，确保其安全性、可靠性和稳定性，也确保起重机的检验、试验和评估结果的合理科学。