門式起重機廣泛用于露天作業，作業環境惡劣， 作業過程載荷復雜，加上部分操作人員素質低下，導 致門式起重機脫軌傾覆事故時有發生。

根據最近幾 年國家質檢總局統計的事故數字來看，起重機械的事 故發生率和發生事故導致人員傷亡的絕對數字一直 高居八大類特種設備之首。 根據《國務院關于進一步加強企業安全生產工 作的通知》和《國務院辦公廳印發貫徹落實〈國務院 關于進一步加強企業安全生產工作的通知〉重點工 作分工方案的通知》的要求，國家質檢總局與國家安 全監管總局聯合制定了《大型起重機械安裝安全監 控管理系統實施方案》，建立部門聯動機制，對大型 起重機械安裝安全監控管理系統工作進行有序規劃， 強制執行。其中 200 t 及以上通用門式起重機，320 t 及以上造船門式起重機位于其中，有效抑制以上機型 的門式起重機事故憂。 

為了提高設備的本質安全，提高安全管理和控 制，促進現場操作標準化，實現門式起重機的安全運 行，有必要對安全監控管理系統在門式起重機中全面 推廣及正常使用進行探討。 1 安裝安全監控管理系統的必要性分析 1． 1 事故案例分析 2012 年 7 月 3 日下午，南京地區某儲運公司租 用的鐵路貨場內一臺門吊在突遇斷電司機用鐵鞋固 定后，10 min 后在風雨中傾覆，并導致 1 人死亡。該 事故門吊型號規格: MG16 /10 －32A5，其額定起重量 16 /10t。 2013 年 8 月 9 日下午 5 時 30 分威海俚島鎮北部 某造船廠遭遇一陣風襲擊，廠區內的 8 臺龍門吊和 1 臺塔吊不同程度受損，1 臺自重 440 t 的龍門吊被吹 離了軌道。 門式起重機傾覆事故不僅僅發生在 200 t 及以上 的門式起重機，而是存在于不同噸位不同行業的門式 起重機。必須采取有效措施控制設備運行過程的危 險因素和安全隱患，預防和減少起重機安全生產事故 發生。

據統計，安裝安全監控管理系統后，大小事故 的發生次數降低 30% 以上，大幅度地減少了人身和 財產損失［1］。

 1． 2 設備安全隱患排查結果分析 以下是某物流基地特種設備安全專項檢查情況， 特種設備檢查問題整改情況一覽表中有關現場設備 敘述原文如下: 30 t /10 t 門機 1#3#臺車、主鉤減速器 漏油嚴重; 4#臺車工作制動器、防風制動器液壓推力 器推桿犯卡; 主副鉤卷揚安全圈不足，主副鉤無防脫 裝置; 小車拖線電纜老化龜裂; 兩機間大車限位失效; 大小車防碰橡皮頭應刷安全色; 小車臺面欄桿門應鎖 定。20 t /10 t 門機兩機間大車限位失效，本機無大車限位撞桿; 主副鉤定滑輪無安全防護罩; 主鉤超載 顯示裝置失效; 司機室電壓表失效; 主副鉤無防脫裝 置; 大小車防碰橡皮頭應刷安全色。 從以上不難看出使用過程中設備存在的問題都 是事故隱患。海因里希法則告訴我們: 要防止重大事 故的發生要重視事故的苗頭和未遂事故，否則終會釀 成事故［2］。安全監控系統通過監控作業過程中的相 關的數據顯示相關零部件的情況，并適時發出違規報 警信號，防止門式起重機在危險的狀態下作業，消除 物的危險狀態，提高設備的本質安全。

 1． 3 設備的維護和維修分析 門吊的常見故障發生在控制電器件和相連接的 電線，當發生故障時，門吊維修人員常會化很多時間 檢查才能發現故障的位置，有了安全監控管理系統的 故障自診斷功能，維修大大方便了。 安全監控管理系統提供的完整的數據顯示從根 本上改變了操作人員的工作方式，通過讀取顯示數據 就能事先知道所吊的貨物是否在額度起重量內，工作 位置有沒有超限，操作人員可以有預見的事先處理。 不必等到安全裝置動作后才停止危險動作，有利于設 備的維護。

 1． 4 安全管理分析 當管理者不在現場，司機作業過程是管理者沒有 辦法監控的，也就是說，管理者不能在任何時刻約束 司機的違章操作。有不少起重現場為了爭取效益的 最大化，斷開起重量限制器強行超載起吊，有的歪拉 斜吊，有的用限位器當停車手段，這些違規操作行為 造成了很大的安全隱患，從而影響起重機的正常運 行。安裝安全監控管理系統通過定期讀取記錄數據 對頻繁危險作業的人員進行安全教育，可起到防微杜 漸的作用，在一定程度預防人的不安全行為可能導致 事故發生。 同時安全監控管理系統能收集較全的信息并對 設備的使用過程進行不間斷的監管，同時給各級管理 部門和監管部門提供管理平臺，有利全方位的監管和 控制。

 2 安全監控管理系統的基本原理和技術

 2． 1 安全監控管理系統的基本原理 門式起重機安全監控管理系統是起重機械電氣 控制系統的一部分，由硬件和軟件組成。圖 1 為工作 原理框圖。信息采集單元采集相應的信息源; 信號處 理單元通過帶邏輯控制及運算功能的裝置對采集的 信息源進行處理; 控制輸出單元是信息處理后通過該 輸出單元輸出控制信號和應有的報警信號等; 信息存 儲單元實時存儲所需采集的信息，以備查用，一旦事 故發生，可以進行事故追溯分析; 信息顯示單元向司 機和管理人員顯示起重機械的工作狀態和各類參數; 信息導出接口單元用來傳輸信息。遠程傳輸單元主 要用于起重機械的信息化平臺的構建，方便故障分析 和日常監管，遠程平臺既可以從信息處理單元讀取數 據，也可以向信息處理單元寫入數據［3］。

 2． 2 安全監控管理系統的相關技術 門式起重機安全監控管理系統是指對門式起重 機工作過程進行監控，能夠對重要運行參數和安全狀 態進行記錄并管理的系統［4］。系統實時記錄的運行 參數、操作記錄當滿足故障條件和設置預警值時，系 統及時提醒和記錄各種事件信息，為起重機的操作人 員和維護人員提供實時、詳盡的歷史數據和分析報 表。安全監控管理系統是綜合應用現代傳感技術、嵌 入式技術、遠程通訊技術的高科技智能產品。

 2． 2． 1 系統安裝內容 ( 1) 系統信息采集源包括: 起重量限制器; 起升 高度限位器; 風速儀裝置; 同一或不同一軌道運行機 構防碰撞裝置; 超速保護裝置; 起升機構制動器。 ( 2) 監控參數包括: 起重量; 起升高度; 起升、小 車運行、大車運行等運行行程; 風速; 大車運行偏斜; 水平度; 同一或不同一軌道運行機構安全距離; 支腿 垂直度; 操作指令; 工作時間; 累計工作時間; 每次工 作循環。 ( 3) 監控狀態包括: 起升機構的制動狀態; 抗風 防滑狀態; 聯鎖保護( 門限位和機構之間的運行聯 鎖) ; 工況設置狀態; 供電電纜卷筒狀態; 視頻系統。 以上監控狀態至少需觀察到吊點。 圖 1 工作原理框圖 

2． 2． 2 系統功能 

( 1) 系統具有信息實時監控功能。通過對門式 起重機的起升機構、大車走行機構、小車走行機構等 各系統的電壓、電流、速度、負荷等參數及控制各點的 檢測，系統實現對起重機各機構運行狀態的實時監 控，將各主要機構的運行狀態以圖形方式顯示出來。 起重機作業、各機構狀態、各制動器的狀態清晰監控。 

( 2) 系統有故障報警記錄。系統準確、及時地將 設備發生的故障、故障原因、報警提示、按時間順序排 · 811 · 應用與試驗 2014 年第 2 期 ( 第 27 卷，總第 130 期) ·機械研究與應用· 列顯示在其列表中，并進行及時更新、記錄。報警故 障內容包括: 實時報警故障、報警故障信息顯示( 包 括故障時相關參數的實時值記錄) ，歷史記錄查詢。 系統能夠自動統計，還可以對一定時間內連續發生同 樣的故障進行記錄提醒，以便維護人員對故障進行分 析解決。設備管理人員在辦公室終端上也能了解設 備的情況，分析設備的問題。

 ( 3) 系統有安全事件分析記錄功能。系統能準 確記錄并存儲發生故障前后一段時間安全裝置的狀 態和電流、電壓、電機轉速等相關參數，據此分析判斷 哪些參數是正常的，哪些是非正常的，出現安全事件 后，以記錄為依據，判斷是違規操作還是設備自身故 障的原因，為事故原因分析提供第一手資料。 

( 4) 系統具有運行管理的功能。系統自動記錄 設備的作業情況，并能夠對作業量進行統計、查詢。 可以進行工班統計和設備的運行統計，作為制定維修 保養計劃的依據，實現量化管理。同時結合錄入編制 的維修保養周期表，系統還會給出各部件的相應維保 提示和警告。

 ( 5) 系統通過授權進行系列參數的設置。限位 保護、大車、小車、起升機構的基準位置、設備性能參 數、報警與停機的參數的設置只有相關的授權人才能 進行設置更改。 

( 6) 系統實現統計、打印運行報告。系統能提供 作業情況、運行統計、故障報表、操作報告、重復性故 障率、設備作業率、維修記錄等相關數據。 

2． 2． 3 安全使用技術 安裝了安全監控管理系統，還得在應用中有相關 完善的安全管理支持才能正常運行并發揮作用。主要 應注意以下方面: 采購的系統必須符合相關的技術要 求、符合有關的強制性規定和設計、制造要求并附相關 的文件; 充實安全監控專業技術人員，定人定崗管理安 全監控管理系統，保證該系統有效可靠; 加強安全技 術培訓，使使用人員會使用會辨別會合理處理; 完善 門式起重機安全監控管理系統使用過程的監管工作， 確保系統在線; 各方責任主體應派專人負責安全監控 系統信息的維護和處理，掌握運行時的實時信息，及 時處理各類報警信息，確保安全運行; 建立相關的符 合技術規范要求的的安全技術檔案; 使用單位應按規 定使用、維護安全監控管理系統并處于良好工作狀 態; 設備在運行過程中，監控設備、軟件、線路等發生 故障，應及時與安裝單位聯系維修，不得擅自處理。 

3 應 用 

3． 1 在某造船廠船用 300 t 龍門吊的改造 

( 1) 16 路六種信號的采集如下。 重量 4 路信號采集: 經現場檢查，原 4 個傳感器 仍正常，直接采用作為 300 t 吊車主副鉤的重量信號 采集傳感器。 高度 4 路信號采集: 主副現有的 4 臺高度限制器 未帶電位器，改成具有機械高度限制，又可保證系統 即時顯示高度信息的高度限制器。 風速 1 路信號采集: 該龍門吊沒有安裝風速傳感 器，需新裝風速傳感器，將傳感器安裝在龍門吊司機 操作室上面的最頂端。 防碰撞 2 路信號采集: 該吊機沒有安裝防碰撞傳 感器，現重新安裝激光紅外線防碰撞傳感器，在對應 前后相鄰的300 t 龍門吊的主梁上同標高處安裝傳感 器進行檢測，報警距離根據現場定。 抗風防滑 2 路信號采集: 該龍門吊已有抗風防滑 的夾軌器裝置，采集該電信號作為開關信號即可。 安全門 1 路信號采集: 該龍門吊安全門已有自鎖 開關，采集該電信號即可。 設置對主要吊裝場地的對應視頻: 吊車上可設置 2 個攝像鏡頭，作為特殊情況下回放當時現場情景用。 

( 2) 信號顯示: 將采集的信號集成到 7 寸液晶屏 上顯示，根據現場，可以加設專門的顯示屏。

 ( 3) 信號控制: 當相應的參數報警時，對應的繼 電器由常閉轉為常開狀態，此時起到控制作用。

( 4) 數據存儲: 在 SD 卡中記錄相應的信息，包 括信號參數、30 個工作日的時間、吊裝頻次等。 

( 5) 數據讀取及導出: 通過 SD 卡讀取并可打印 相關數據，記錄下載的數據; 數據儲存滿后提示起重 機操作者進行數據備份。 

( 6) 遠程監控及實時控制: 龍門吊的主要數據可 以通過無線網絡或互聯網傳輸，在管理者的電腦上可 進行監控，通過授權在軟件上實時查看、控制、管理。 

3． 2 安全監控管理系統的應用 安全監控管理系統不僅能用在新制造的門式起 重機上，而且能對舊設備進行改造，如以上船用 300 噸門吊安全監控管理系統為舊設備的改造。安全監 控管理系統能廣泛推廣應用于門式起重機，實現用科 技的手段提升設備的安全，強化安全管理。