基于物联网技术的起重机远程监控系统

李 鹏，钟大正，赵连远，宗 浩

（1.山东丰汇设备技术有限公司，山东 济南 250200；2.中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司，山东 济南，250102）

为了保证起重机设备的安全运行，现有的起重机已经配置了安全装置，具体包括力矩限制器、GB/T 28264-2017《起重机械 安全监控管理系统》要求的安全监控系统、限位器等。起重机的电控系统和监控系统构成较为分散，各部件相互独立，无深层次的信息交互，“监”而不“控”仍是目前大多数起重机的现状[1]。起重机控制系统各项核心技术的开发没有统一规划，虽然现在安全监控厂家可以提供远程数据传输服务，但成本高且可靠性不高，增加了服务人员调试维修的复杂度；配套部件厂家综合实力不足，产品品质参差不齐，给起重机生产厂家提升电气控制技术水平造成了障碍。因此，如何对现有的起重机控制系统进行改进，利用物联网技术将各种重要的零部件与采集器、传感器进行匹配，实现自我可控的远程数据传输系统，建立自己的工业云网络监控系统，从而保障起重机的安全运行，提升起重机的智能化、信息化水平，对本行业的发展导向具有重要意义。

1 数据采集

图1 为物联网远程监控设计框图，其中起重机原车电控系统包括PLC 控制系统和本地安全监控系统。PLC 控制系统包括西门子系列、欧姆龙系列、三菱系列等PLC 控制器并可记录司机实时操作指令、变频器工作状态参数、起重机各限位开关等数据；所述本地安全监控系统采集重量传感器、高度传感器、幅度传感器、风速传感器、角度传感器的数据，传输至显示屏显示并记录到信息存储模块，如有超载、超力矩等情况发生可输出报警信号。

图1 物联网远程监控设计框图

2 物联网模块

IOT 物联网监控模块，其上部设有云服务状态指示灯、本地串口状态指示灯、故障报警指示灯、信号强度指示灯；中部安装有以太网口（RJ45 通讯接口）、4G 通讯天线、WiFi 天线、GPS 定位等接口，下部安装有工业接口端子，用于接通24V 电源以及与RS-485、RS-232 通讯接口用于连接本地控制器；内部设有4G 物联网通讯卡，支持联通、移动、电信4G 网络或萤石云通讯，将获取的数据传输至物联网平台，支持远程升级和远程维护；模块体积小，采用通用导轨（DIN）安装便于集成。

3 IOT物联网云平台

IOT 物联网云平台是一套完整的端到端的工业设备物联网开发解决方案，为设备提供安全可靠的连接通信能力，实现设备数据采集上云；可为用户提供远程监控、远程调试、故障检测、数据统计、历史记录、云组态等基础功能，以及个性化高级功能，用户可通过简单组网以及系统配置可快速实现专属物联网系统的搭建，现场吊钩和卷扬的视频画面通过4G 网络或萤石云接入IOT 物联网工业云，所用摄像头为网络摄像头。

3.1 系统的注册与登录

用户注册自己的物联网系统，拥有自定义的域名、系统名称和系统风格。借助IOT 物联网平台的监控配置和云组态功能，可搭配出实用美观的物联网系统，并可通过手机终端App、计算机终端及微信公众号等登录方式方便快捷地进行数据监控。

3.2 物联网远程动态监管

IOT 物联网云平台搭载的远程监控管理实时在线监测主要有四个方面的功能，即实时追踪监控功能，远程故障诊断功能，远程调试下载PLC程序以及数据分析处理[2]。

1）实时追踪监控 每个物联网起重机都有对应物联网功能的唯一ID。在联网状态下，服务器可管理、监管并控制起重机设备的当前工作状态。

2）远程故障诊断 当起重机使用状态出现故障，故障信息会自动上传到物联网云平台，进行报警显示和记录。

3）远程调试下载PLC 程序 自动监控每次工作循环的数据记录并可在线监控和下载PLC 程序，若管理人员发现起重机设备故障、司机操作异常、调试设备功能等情况，可远程下发指令、输出报警、远程开/关机等操作进行人为辅助管控。

4）数据统计处理 物联网云平台显示和统计起重机吊重、幅度、高度、风速、风级、回转角度等以及PLC 程序中的各类限位、变频器等的设备状态信息并提供相关数据的读取和分析处理及历史数据记录等功能。

以塔机为例，设计了基于物联网技术的塔机监管系统（图2）。

图2 塔机物联网远程监控系统图

4 结语

本文提出的基于物联网的塔机监管系统保留了起重机原车控制系统，增加了物联网远程监控功能，可实现对起重机进行实时监管控制，办公室监管人员可以随时随地通过手机终端App、计算机终端及微信公众号等方式方便快捷地查看被监管起重机的运行状态及历史记录等相关信息，保障设备安全稳定运行，提升起重机的智能化、信息化水平，可广泛应用于基于物联网技术的各种起重机远程监控场合。