施工機(jī)械設(shè)備群遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)

施工機(jī)械設(shè)備群遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)中鐵工程機(jī)械研究設(shè)計(jì)院容毅概述鐵路施工特別是架橋機(jī)作業(yè)過程被認(rèn)為是一個(gè)極易出事故的領(lǐng)域，通過對(duì)近年以來(lái)發(fā)生的屢次架橋機(jī)事故統(tǒng)計(jì)分析可以把事故原因歸結(jié)為以下幾方面。1．施工管理原因假設(shè)工程施工單位未嚴(yán)格按照《鐵路路基施工標(biāo)準(zhǔn)》和《鐵路架橋機(jī)架梁規(guī)那么》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(zé)任心、技術(shù)水平、外聘民工素質(zhì)有待提高，還有局部單位抓制度落實(shí)不夠，瞎指揮，亂操作，無(wú)視施工環(huán)境影響、不按標(biāo)準(zhǔn)化施工生產(chǎn)、為趕工期往往省略有關(guān)平安措施等等。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平安措施予以省略，明知有隱患還還抱僥幸心理等。2．設(shè)備自身及維護(hù)保養(yǎng)原因架橋機(jī)是一種工作在野外惡劣環(huán)境、高度機(jī)動(dòng)、維護(hù)保養(yǎng)難以標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)管理困難的大型復(fù)雜設(shè)備。其機(jī)體長(zhǎng)、自重大、軸重大、重心仍較高，且作業(yè)工序多，其中某個(gè)關(guān)鍵部位運(yùn)轉(zhuǎn)失靈或某個(gè)關(guān)鍵工序操作失誤就可能導(dǎo)致架橋機(jī)的重大事故。而且結(jié)構(gòu)本身沒有防護(hù)裝置，一旦發(fā)現(xiàn)架橋機(jī)傾斜后，毫無(wú)方法，只能眼看著其傾覆。國(guó)家質(zhì)檢總局與國(guó)家平安監(jiān)管總局聯(lián)合制定了《大型起重機(jī)械安裝平安監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)施方案》，堅(jiān)持“以人為本，平安開展”的原那么和“平安第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針，應(yīng)用觀代物聯(lián)網(wǎng)信息管理技術(shù)，以生產(chǎn)單位和使用單位為主體，提高大型起重機(jī)械本質(zhì)平安性能，促進(jìn)產(chǎn)品升級(jí)換代，防范事故發(fā)生，保障從業(yè)人員和公眾的生命平安。質(zhì)監(jiān)部門會(huì)同安監(jiān)部門等相關(guān)部門對(duì)經(jīng)確定的產(chǎn)和使用單位各選擇1至2臺(tái)新制造和1至2臺(tái)在用的大型起重機(jī)械，在單機(jī)上安裝平安監(jiān)控管理系統(tǒng)，通過監(jiān)視、控制、管理等手段，實(shí)觀操作平安控制、危險(xiǎn)臨界報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示和數(shù)據(jù)記錄保存等功能，同時(shí)到達(dá)運(yùn)用視頻和音頻技術(shù)實(shí)時(shí)顯示和記錄工作狀態(tài)、事后回放的成效。在此根底上，在有條件的單位可根據(jù)具體情況和工作需要，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程管理、遠(yuǎn)程效勞，數(shù)據(jù)、視頻和音頻查詢，數(shù)據(jù)、視頻和音頻統(tǒng)計(jì)與分析等功能，逐步建立基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的起重機(jī)械平安監(jiān)控管理的局域監(jiān)控平臺(tái)和遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)。系統(tǒng)簡(jiǎn)介該系統(tǒng)是是一種基于Internet技術(shù)、面向工程施工平安管理的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺(tái)。系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確、生動(dòng)形象、真實(shí)全面地反映廣域網(wǎng)內(nèi)監(jiān)控對(duì)象的即時(shí)工況?？呻S時(shí)再現(xiàn)設(shè)備不同時(shí)段的關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫(kù)，提供可追溯的客觀歷史記錄，還可以通過遠(yuǎn)程操控及語(yǔ)音等手段對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備施工進(jìn)行管理干預(yù)。系統(tǒng)由企業(yè)集團(tuán)級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)工程級(jí)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)等三層網(wǎng)絡(luò)組成〔見下列圖〕?？蓪?duì)全國(guó)范圍內(nèi)的多個(gè)施工工地同時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程平安監(jiān)控管理，每個(gè)工地由任意不同設(shè)備組成的設(shè)備群作為控制對(duì)象。該系統(tǒng)為大型工程設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)施工提供了一種全新的平安監(jiān)管手段。本系統(tǒng)最大特點(diǎn)是不受環(huán)境影響，可在電信、信號(hào)覆蓋不到的地方應(yīng)用。也可通過廣域網(wǎng)傳送實(shí)時(shí)圖像信號(hào)，具有良好的實(shí)時(shí)性。總部級(jí)LAN現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)平臺(tái)負(fù)責(zé)把特定一臺(tái)運(yùn)架設(shè)備的所有監(jiān)控管理數(shù)據(jù)處理打包后傳送到工程部級(jí)設(shè)備平臺(tái)，并接收工程部級(jí)及總部級(jí)下傳的控制信號(hào)，完成遠(yuǎn)程停機(jī)等控制功能?，F(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備與瘦效勞器組成工程部級(jí)實(shí)時(shí)控制WLAN，它能掌握各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)〔實(shí)時(shí)圖像和數(shù)據(jù)〕，對(duì)設(shè)備之間的平安運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)所監(jiān)控的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、打包并通過有線或無(wú)線寬帶入網(wǎng)發(fā)送到上級(jí)平臺(tái)。集團(tuán)總部級(jí)平臺(tái)對(duì)各工地設(shè)備群進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理，可實(shí)時(shí)掌握各工程部所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)〔實(shí)時(shí)圖像和數(shù)據(jù)〕，也可對(duì)單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，并能與工程部級(jí)平臺(tái)進(jìn)行語(yǔ)音通話，對(duì)所有設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。同時(shí)在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心形成集團(tuán)級(jí)平安運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。應(yīng)用案例下面通過一個(gè)實(shí)例來(lái)闡述本系統(tǒng)功能。為某大型企業(yè)集團(tuán)〔如工程局等〕設(shè)計(jì)的《施工機(jī)械設(shè)備群遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)》；㈠工程分析工程局管轄內(nèi)各工程部地理位置分散在全國(guó)各地，生產(chǎn)作業(yè)流動(dòng)性大，野外施工環(huán)境惡劣。同時(shí)，大型工程設(shè)備數(shù)量眾多，新員工、外聘民工亦占相當(dāng)比例。如何能及時(shí)掌握工程設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)信息，對(duì)其平安狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估及監(jiān)管，成為提高施工工程平安生產(chǎn)率的關(guān)鍵。以往單純依靠手工現(xiàn)場(chǎng)收集數(shù)據(jù)的方式不僅不能滿足鐵路建設(shè)的生產(chǎn)需要，而且成為制約企業(yè)快速開展的瓶徑。

目前遠(yuǎn)程監(jiān)控已經(jīng)在很多領(lǐng)域有比擬廣泛成熟的應(yīng)用，利用《施工機(jī)械設(shè)備群遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)》，可以大大地提高鐵路建設(shè)的平安生產(chǎn)效率和信息化管理水平。系統(tǒng)總體框架如下：《施工機(jī)械設(shè)備群遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)》有別于傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，除了對(duì)所有工地設(shè)備群的硬件局部進(jìn)行全面監(jiān)控與數(shù)據(jù)庫(kù)記錄備案以外，還突出了局部管理功能，所以稱監(jiān)控管理系統(tǒng)。具體表達(dá)在以下幾個(gè)方面：⒈提供監(jiān)管窗口；方便上級(jí)平安部門主管通過本系統(tǒng)直接監(jiān)督全國(guó)各地所屬施工工地。隨時(shí)掌握各工地情況，及時(shí)處理。⒉與現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行語(yǔ)音交流；宏觀統(tǒng)籌。⒊必要時(shí)直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施干預(yù)停機(jī)手段。⒋平安數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析、在線決策判斷。⒌配備故障報(bào)警短信自動(dòng)編輯、自動(dòng)群發(fā)功能。⒍集團(tuán)行政主管不管身處國(guó)內(nèi)那個(gè)地方，都可以通過便攜電腦終端〔也可特殊定制智能終端〕隨時(shí)進(jìn)入本系統(tǒng)來(lái)掌控全局，實(shí)施指揮。㈡總部級(jí)平臺(tái)在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、工程部級(jí)和總部級(jí)三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，總部級(jí)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)處于最頂端，企業(yè)集團(tuán)所有施工中的設(shè)備數(shù)據(jù)都匯總到這里?？偛考?jí)平臺(tái)一般設(shè)在專用的監(jiān)控控制指揮中心，由遠(yuǎn)程集中監(jiān)控終端效勞器對(duì)各施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，并在監(jiān)控終端大屏幕上實(shí)時(shí)模擬各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的施工狀況；監(jiān)控終端可以與各現(xiàn)場(chǎng)終端交換數(shù)據(jù)，也可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)終端發(fā)出專用指令，進(jìn)行語(yǔ)音交流。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)平臺(tái)的配置情況，顯示運(yùn)架設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)時(shí)視頻圖像或模擬的實(shí)景動(dòng)畫。總部級(jí)設(shè)備主要包括：⒈終端效勞器；數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)處理中心，同時(shí)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)布。終端效勞器在中心路由器之后，各施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，并負(fù)責(zé)在監(jiān)控終端大屏幕上實(shí)時(shí)模擬各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的施工狀況；監(jiān)控終端可以與各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，也可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制器發(fā)出專用指令，實(shí)現(xiàn)總部級(jí)與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)平安監(jiān)控；同時(shí)在遠(yuǎn)程監(jiān)控終端形成完整的總部級(jí)平安運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。⒉大屏幕顯示器；中心控制室顯示終端。大屏幕顯示器是最終的顯示終端，管理人員主要通過它了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的情況。采用大屏幕能逼真的模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的動(dòng)作狀態(tài)及各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，有身臨其境的效果?？梢詭椭笓]管理人員全面直觀的把握現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的平安狀況，從而高效合理的安排決策，極大提高設(shè)備的使用效率。⒊數(shù)據(jù)庫(kù)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間不應(yīng)少于30個(gè)工作日?！矅?guó)家標(biāo)準(zhǔn)〕⒋局機(jī)關(guān)內(nèi)部局域網(wǎng)授權(quán)終端；⒌遠(yuǎn)程維護(hù)中心、工程局上級(jí)主管、國(guó)家監(jiān)管部門等廣域網(wǎng)授權(quán)終端；⒍網(wǎng)授權(quán)終端用戶可同步觀看終端效勞器的所有信息，而且每個(gè)終端可獨(dú)立選擇所需頁(yè)面，并不受限制。⒎網(wǎng)授權(quán)終端總數(shù)標(biāo)配為10點(diǎn)?？筛鶕?jù)實(shí)際需要增減。⒏故障報(bào)警短信自動(dòng)編輯、自動(dòng)群發(fā)模塊。⒐中心路由器；整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)年P(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。中心路由器是總部級(jí)設(shè)備平臺(tái)的核心，所有工程部的路由設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)與中心路由器建立連接，建立加密傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通道組成總部級(jí)網(wǎng)絡(luò)。各工程部網(wǎng)絡(luò)是總部級(jí)網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)，工程部路由設(shè)備都是總部級(jí)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)。中心路由器是整個(gè)大型監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)年P(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，需要大吞吐量的數(shù)據(jù)傳輸處理才能保證總部級(jí)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，必須選擇專用的企業(yè)級(jí)設(shè)備才能保證性能。㈢工程級(jí)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)平臺(tái)該工程局要利用本系統(tǒng)對(duì)麾下三個(gè)工地聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控管理，根據(jù)工地設(shè)備分布現(xiàn)狀，按照系統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。三個(gè)工地級(jí)系統(tǒng)分別設(shè)計(jì)為：〔三個(gè)工地的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)平臺(tái)結(jié)構(gòu)根本類似；如下列圖所示〕⒈工程部一〔以山西清徐工地為例〕：工程現(xiàn)場(chǎng)所有施工設(shè)備與工程部終端平臺(tái)組成工程部級(jí)WLAN；對(duì)管轄范圍內(nèi)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理和記錄。根據(jù)分析的數(shù)據(jù)結(jié)果和平安標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的要求，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備處于危險(xiǎn)工況或運(yùn)行參數(shù)異常時(shí)報(bào)警，提醒有關(guān)工程管理人員及時(shí)處置。在工程部級(jí)監(jiān)控終端形成完整的工程部平安運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。架橋機(jī)架橋機(jī)提梁機(jī)搬運(yùn)機(jī)運(yùn)梁車其他設(shè)備Internet工程級(jí)人機(jī)界面瘦效勞器工程級(jí)平臺(tái)主要設(shè)備包括：工程部終端瘦效勞器；是工程部級(jí)設(shè)備平臺(tái)的核心，所有工程部管轄的施工機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)圖像都匯總到效勞器上?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)的分析處理都在效勞器上完成，并在效勞器的顯示屏上以各種圖形符號(hào)和圖表顯示，同時(shí)在效勞器上建立工程部級(jí)平安運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。工程部瘦效勞器采用工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)，具有體積小功耗低的特點(diǎn)，采用了防塵防潮防靜電等防護(hù)措施，可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，滿足工程部瘦效勞器較為苛刻的性能要求。控制傳輸節(jié)點(diǎn)設(shè)備；工程部級(jí)網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)子網(wǎng)通過它組成工程部級(jí)網(wǎng)絡(luò)，所有的現(xiàn)場(chǎng)控制傳輸設(shè)備都是工程部級(jí)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)?？刂苽鬏敼?jié)點(diǎn)設(shè)備與工程部瘦效勞器連接，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所有上傳的數(shù)據(jù)都通過它進(jìn)入效勞器處理。有線/無(wú)線路由設(shè)備；負(fù)責(zé)將工程部瘦效勞器處理的整個(gè)工程部設(shè)備數(shù)據(jù)上傳至總部。根據(jù)工程部所在地域的Internet建設(shè)情況，可采用有線或者無(wú)線3G方式接入互聯(lián)網(wǎng)。選擇帶有加密協(xié)議的有線/無(wú)線路由器等通訊設(shè)備，與總部核心路由器建立可靠的加密傳輸通道，最大限度保證在互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠桨?。通訊天線〔室內(nèi)、室外〕；采用信號(hào)增益高的室外天線。天線的架設(shè)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)和工程部地勢(shì)選擇合理的位置。工程部級(jí)人機(jī)界面；顯示的是同一施工工地的設(shè)備。工程部實(shí)時(shí)/模擬監(jiān)控畫面采用多畫面分割，在屏幕上形成不同子畫面監(jiān)控顯示區(qū)域。⒉工程部二〔以山西勁松工地為例〕：工程部二與工程部一明顯的差異是勁松工地要少一臺(tái)提梁機(jī)，所以為了節(jié)省本錢，直接采用其中一臺(tái)設(shè)備加以改良后兼作現(xiàn)場(chǎng)效勞器用，該工程部可以通過申請(qǐng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布終端的方式觀看畫面。其它局部構(gòu)造與工程部一根本相同。架橋機(jī)架橋機(jī)運(yùn)梁車其他設(shè)備Internet〔瘦效勞器〕搬運(yùn)機(jī)⒊工程部三〔JQ165架橋機(jī)工地〕：這一局部比擬特殊，由于JQ165架橋機(jī)這類架橋機(jī)缺少平安保護(hù)裝置，所以要進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，必須先要符合最新《起重機(jī)械平安監(jiān)控管理系統(tǒng)》國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)?？上劝惭bPJJK-1型架橋機(jī)平安監(jiān)控裝置〔參見該裝置說明書〕，直接就可很方便地接入行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)。⒋工程部四〔PG28鋪軌機(jī)工地〕：情況與JQ165架橋機(jī)完全一樣，解決方案也完全一樣。施工機(jī)械設(shè)備群遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)：名稱技術(shù)指標(biāo)工作電壓電壓輸入為AC220V；DC24V現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)ModBus/RTU或其它標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議協(xié)議轉(zhuǎn)換通信接口；傳感器層ZigBee網(wǎng)；數(shù)據(jù)傳輸速率不低于19.2Kbps；數(shù)據(jù)采集局部精度3.0％；工作溫度：-25～+70℃。；系統(tǒng)通訊誤碼率不大于1.5％；現(xiàn)場(chǎng)工程部級(jí)基于私有協(xié)議的實(shí)時(shí)控制WLAN組網(wǎng)工程部級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)；工程部級(jí)圖形終端；〔可選〕現(xiàn)場(chǎng)可控施工設(shè)備類型不限，數(shù)量為1~255臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸速率不低于512kbps；〔可傳送實(shí)時(shí)圖像〕有線Internet、3G、GPRS、CDMA或性能更優(yōu)越的通訊形式工作溫度：-25～+70℃。；載波功率0.1～5W〔20～37DB〕27db傳輸距離24KM采用定向天線和中繼可提高距離工作頻率336～344MHZ338MHZ傳輸速率512kbps〔max〕可傳輸圖像啟動(dòng)時(shí)間10s7s～30s企