1 岸邊集裝箱起重機安全監控管理系統功能

岸邊集裝箱起重機安全監控管理系統通過專用的數據采集設備，對岸橋關鍵機構的視頻和音頻數據以及來自岸橋控制器的關鍵運行數據進行采集和處理，以實現對岸橋運行安全的監控和管理。該系統可以在不間斷電源供電的情況下監測運行3h以上，其各個功能模塊之間通過內部通信接口傳輸數據，系統功能通過友好的客戶端軟件界面來展現。

1.1視頻監控模塊

（1）視頻監控  通過高清攝像機采集關鍵部位的實時圖像數據并進行編碼，利用專業視頻軟件處理圖像碼流數據，保證圖像信息穩定流暢。視頻軟件處理圖像碼流的功能作為客戶端軟件功能的一部分，與整個監管系統的管理客戶端功能相容。

（2）語音檢測  主要通過拾音器采集、錄制司機室等現場的語音信息，通過客戶端軟件對語音信息進行回放，并使之與當時的視頻圖像信息匹配。

1.2 GPS檢測模塊

GPS檢測模塊主要檢測設備的位置和運行速度等信息，其檢測過程如下：通過快速以太網將檢測到的數據信息傳輸到工控機；工控機裝有OPC服務器程序，利用GPS驅動程序對GPS數據信息進行處理；處理后的數據與其他數據統一存儲，供客戶端顯示、分析及回顯使用。

1.3風速檢測模塊

數字風速儀通過485控制線將檢測到的風速、風向等數據信息傳輸到工控機，由專門的數字風速儀驅動程序對風速、風向等數據信息進行處理，供客戶端綜合分析使用。

1.4機械狀態監控管理系統分析模塊

機械狀態監控管理系統分析模塊以歷史正常工作狀態為健康評估基態，在小概率沖擊條件下以基態為相對標準，采用動態跟蹤法進行實時工作狀態評價。岸邊集裝箱起重機安全監控管理系統利用岸橋上安裝的機械狀態監控管理系統，采用專用的數據通信驅動器，通過以太網通信并采集部分機械安全數據（如關鍵機構電機和減速箱的振動烈度、應力沖擊系數和溫度變化等）實現對重要機械數據的實時監測，并按需提供岸橋機械安全分析報告，評估設備的實時健康狀態。

1.5安保監控模塊

在岸橋登機口處安裝安保門禁系統，通過員工磁卡數據采集設備和專用數據讀取驅動程序，實現對岸橋操作人員的信息管理。門禁系統作為岸邊集裝箱起重機安全監控管理系統的獨立子系統，為用戶提供一定時間內操作人員信息查詢，方便分析故障或事故原因，有利于改進安全管理制度。

1.6數據監視記錄模塊

通過安裝專用的數據分析監視器，對岸橋關鍵運行數據進行嚴密監視，最快采樣周期達到20ms；通過設置相關觸發點，通知并記錄發生故障時岸橋所有外圍點、驅動器模擬量點及司機室操作臺輸入輸出點；采用岸橋關鍵運行數據回看界面，重點分析故障發生前后各個數據的臨界狀態，查找故障原因。

1.7歷史數據存儲模塊

利用歷史數據存儲模塊存儲0Pc服務器采集的數據。這些數據包括GPS位置信息、風速和風向信息、司機室煙感探頭輸出報警信息、機械狀態監控管理系統提供的實時機械安全數據以及可編程邏輯控制器提供的岸橋關鍵運行數據等。歷史數據的存儲時間默認為12個月。

1.8實時監視及回放模塊

通過在岸橋的機器房、梯形架、司機室、俯仰操作室和電氣房內加裝高清攝像機，將關鍵機構的運行監控視頻記錄下來并保存到岸橋安全監管黑匣子中；此外，通過安裝在司機室的音頻裝置，記錄對講機通話信息，所有數據通過光纜或無線方式傳送到工控機儲存，歷史記錄至少保存3 d。利用專用數據采集和監視控制系統軟件開發專用的起重機安全監管黑匣子(即實時監視及綜合信息回放系統)，其實時監視畫面包括大車位置及速度監視畫面、司機室監控畫面、機械安全監測畫面、各機構監視畫面、風速和風向監視畫面、關鍵數據查看界面(數據來自數據分析監視記錄)、視頻和音頻實時監視畫面以及特定氣候條件下監視記錄畫面等。

1.9安全分析報告

安全分析報告主要包括機械狀態監控管理系統健康數據分析報表、災害性天氣后機械安全分析報告、重大故障分析報告等。機械狀態監控管理系統健康數據分析報表的數據主要由機械狀態監控管理系統自動生成，數據報表可以定期或按需生成。災害性天氣后機械安全分析報告有效結合機械狀態監控管理系統的機械數據(如岸橋大梁、拉桿、梯形架上端梁等區域的應力和振動數據等)，輔以風速、風向數據及手動輸入的部分數據(如機構馬達絕緣數據等)，為災害性天氣后設備迅速恢復生產提供技術依據。重大故障分析報告指利用數據分析監視系統記錄的岸橋關鍵機構運行數據，通過固定的報表格式模板，使相關故障名稱、發生時間、故障前后關鍵數據趨勢圖表以及手動輸入的故障分析及故障處理形成固定格式的故障分析報告。

2 岸邊集裝箱起重機安全監控管理系統構建

2.1硬件架構

岸邊集裝箱起重機安全監控管理系統的硬件架構(見圖1)主要包括硬件終端、數據采集、網絡通信、管理端等。

（1）硬件終端  硬件終端包括數字風速儀、GPS設備、門禁設備、監控攝像機、煙感探頭以及其他主要電氣設備傳感器和限位器等。

（2）數據采集  過工控機采集數字風速儀、GPS設備、門禁設備等信息數據；通過可編程邏輯控制器采集煙感探頭信息數據；通過拾音器采集語音信息數據；通過數字視頻錄像機采集監控攝像機圖像信息數據；通過可編程邏輯控制器及數據分析監視專用設備采集電氣設備傳輸器和限位器等信號參數信息；通過機械狀態監控管理系統工控機采集岸橋關鍵機構機械安全數據。

（3）網絡通信  采用快速以太網傳輸數據，并通過過485接口控制線控制信號。

（4）管理端  管理端硬件系統主要指岸橋安全監管設備。

（5）供電方式  為保證岸邊集裝箱起重機安全監控管理系統網絡的安全性、穩定性和可靠性，采用不間斷電源供電方式，保證設備在斷電情況下持續供電，以確保所采集數據信息的完整性，為事后分析提供全面、準確的數據。

2.2軟件架構

（1）司機室黑匣子  司機室黑匣子主要記錄、處理和存儲岸橋的視頻、音頻信號，采用穩定性和可靠性較高的Windows CE操作系統，并部署記錄信息的專用服務器程序，提供對外發布數據的專用數據通信接口。

（2）安全監控管理工控機  安全監控管理工控機布置在電氣房，采用Windows XPe操作系統，部署OPC服務器、數據采集和監視控制程序以及岸橋機械安全監管系統。

（3）遠程安全監管服務器  遠程安全監管服務器布置在碼頭集控室內，采用標準版Windows Server 2008操作系統，部署OPC服務器軟件、關系數據庫管理系統、數據采集和監視控制系統以及岸橋遠程安全監管系統等程序。

（4）遠程安全監管工作站  遠程安全監管工作站布置在碼頭集控室內，采用Windows7操作系統，部署程序包括數據采集和監視控制軟件以及岸橋遠程安全監管系統等。

3 岸邊集裝箱起重機安全監控管理系統的應用效果

通過開發和應用岸邊集裝箱起重機安全監控管理系統，上海滬東集裝箱碼頭岸橋運行的安全性提升，岸橋故障和事故發生率降低。岸邊集裝箱起重機安全監控管理系統運用監視、控制、管理等手段，實現操作安全控制、危險臨界報警、現場實時顯示和數據記錄保存等功能，并通過網絡遠程傳輸、監控、管理和服務以及數據、視頻和音頻的查詢、統計和分析功能，逐步建立基于物聯網技術的起重機械安全監控管理的局域監控平臺和遠程監控平臺。此外，該系統通過網絡實現岸橋管理系統與岸橋機械狀態監控管理系統互聯，形成以資源共享和信息交換、共享、處理為核心的有機整體。該系統全面涵蓋岸橋安全管理的主體，實現對設備安全的多元化管理，形成完備的安全管理檔案，能夠對設備健康狀況進行定性、定量的評價和分析，實現安全管理信息化、系統化和規范化，從而推動岸橋設備安全管理邁上新臺階。