鑄造起重機安全監控系統的開發與應用

陳翔杰

（福建三鋼閩光股份有限公司 安全環保部，福建 三明 365000）

鑄造起重機是煉鋼工序生產過程中重要的起重運輸機械，承擔著鐵水、鋼水吊運任務，以滿足轉爐、精煉爐煉鋼及連鑄機澆注的需要，具有自重大、額定起升載荷大、安裝高度高等特點。［1］三鋼閩光股份有限公司煉鋼廠現有12 部鑄造起重機，其中一煉鋼車間加料跨有額定載荷140/40T 起重機3 部、鋼水接收跨有額定載荷160/40T 起重機2 部，二煉鋼車間加料跨有額定載荷200/75T 起重機4 部，鋼水接收跨有額定載荷225/80T起重機3 部。

高溫熔融金屬吊運工序連續生產、高負荷運行，1500℃的鐵水、粉塵、噪聲等惡劣環境，以人員經驗、素質和應急判斷為主的操作模式，必將帶來高昂的人力成本投入、效率提升瓶頸和巨大的安全隱患。因此，開發使用鑄造起重機的安全監控系統，實現簡單、高效、低成本、高質量發展，成為煉鋼廠當務之急。

1 安全監控系統的構成

1.1 系統的建設目標

安全監控系統在煉鋼廠粉塵、高溫、振動大等實際使用環境條件下，系統應具備自動記錄運行行程、操作指令、工作時間、累計工作時間、監控吊點安全、視頻管理、起重機械作業狀態的實時顯示等功能。記錄的起重機運行狀態、工作參數、領行人員命令及跟蹤司機的操作步驟，通過液晶顯示器以圖形、圖像、圖表、文字、聲音等方式展示，并通過網絡設置可以輸出及回放觀看，有助于事后進行責任追溯。

硬盤錄像機中存儲的數據至少能保存7 天以上不被覆蓋，在電源和網絡關閉或中斷的情況下，設備仍可正常工作一段時間，待電源和網絡恢復后，系統的信息存儲單元應能夠保留已采集的所有信息，保證數據不會丟失。

1.2 系統的基本構成

本系統的結構圖如圖1 所示，利用網絡攝像機與半球形攝像機相互搭配，形成多方位、立體交叉監控體系。

圖1 系統網絡結構圖

如圖2 所示，每一部起重機的視頻監控系統包括運行區域監控和駕駛室監控兩部分。運行區域監控包括起重機西側左右欄桿上各安裝1 個網絡攝像機，駕駛室監控包括1 個室內攝像機、液晶顯示器及硬盤錄像機，敷設相應的管線連接，同時在起重機大梁、對著鐵水罐耳軸的地面位置安裝照明燈，確保起重機司機能夠通過監控系統清晰地觀察確認。

圖2 安全監控系統安裝位置簡圖

（1）駕駛室監控。如圖3 所示，將?？低旸S-2 SM23-3ZYJ 半球形攝像機、2T（2048G）容量的硬盤錄像機及22 寸液晶顯示器等安裝在駕駛室內。攝像機將采集到視頻信號編碼壓縮成數字信號后，通過高效壓縮芯片壓縮，存儲到到硬盤錄像機上。如圖4 所示起重機司機通過觀看顯示器畫面可直觀的了解當前吊運鐵水罐狀態。

圖3 駕駛室監控

圖4 液晶顯示器實時畫面

（2）運行區域監控如圖5 所示。

圖5 運行區域監控

1.3 系統的性能特點

本系統充分考慮煉鋼廠實際，綜合傳輸條件、經濟性、易用性、可靠性和設計需求、未來的系統迭代升級等多方面因素，具有以下特點：

（1）能夠快速、經濟、合理、靈活地組網。

（2）操作簡便。本系統采用模塊化設計，硬盤錄像機USB 接口可連接鼠標、鍵盤、USB 存儲設備、光驅等，操作簡便，界面人性化，可自由設定顯示方式、錄像回放、查詢時間等，拷貝、回放與錄像監控存儲可同時進行互不干擾。

（3）擴展性強。本系統預留相應的接口，可根據需要隨時增加攝像機，方便靈活進行組網擴充，保證未來的適應性，降低投資成本，提高使用效率。

（4）存儲周期長。安裝在駕駛室內的硬盤錄像機能夠存儲長達7*24 小時的視頻錄像，當存儲容量達到設定的存儲時間時，系統會循環覆蓋前期已采集的視頻數據。同時可利用USB 接口將視頻文件拷貝到其他便攜式存儲設備或者手機上備份。

1.4 注意事項

（1）運行區域監控的攝像機應考慮作業現場高溫、粉塵環境、熔融金屬紅外線等影響因素，優先選擇耐高溫、防塵、具備過濾紅外線、接口豐富的高清攝像機。

（2）要獲取高清視頻，除了選用高清攝像機外，包括線纜、硬盤錄像機、視頻編碼器等都必須滿足帶寬和壓縮的要求，才能達到高清晰度的實際效果。例如光纜的帶寬大、衰減小、高抗干擾，可保證視頻圖像傳輸的各項指標。因此，僅僅考慮攝像機而忽視其他配套設備是達不到預期效果。

（3）起重機大梁、對著鐵水罐耳軸的地面位置安裝的照明燈光線不宜過亮或過暗，應保證周圍作業人員能清晰地觀察及目測，不易引發疲勞，造成視覺損傷。

（4）鑄造起重機長時間吊運鐵水、鋼水包，行車過程與鋼軌接縫處摩擦，產生的晃動及振動容易導致攝像頭固定螺桿松動，影響攝像頭穩定性，需要定期對其進行點檢維護，確保畫質清晰穩定。

（5）系統應具備抗電磁干擾能力且不應干擾其他設備。

（6）系統應保證顯示信息在各種環境下清晰可辨，不干擾司機視線，不刺目。［2］

2 安全監控系統的應用

三鋼煉鋼廠的12 臺鑄造起重機在升級改造前是沒有設置安全監控系統的，倘若發生事故，調查人員不能通過影音圖像等技術手段還原當時現場情形，難以判別是設備引起，還是操作不當或是指揮失誤引起的事故［3］。煉鋼廠安裝本系統后，能對駕駛室內起重機司機的操作行為、精神狀態進行監控，對標高溫熔融金屬吊裝作業標準，為各種異常情況進行實時取證、復核，及時考核相關作業人員。

3 后續改進

近年來，政府監管部門、起重機生產制造企業和冶金企業日益重視起重機的安全性和可靠性，國家相繼發布了《起重機械 安全監控管理系統》（GB/T 28264-2017） 和《高溫熔融金屬吊運安全規程》（AQ7011-2018），對鑄造起重機安全監控系統提出更高的要求，目前國內僅有少數鋼鐵企業的鑄造起重機作了試點配備了完整的起重機監測系統。

目前三鋼的安全監控系統對于采集的圖形、圖像數據只能進行簡單的記錄、儲存和和管理，其中的數據不能直接使用，對于數據的分析主要還是通過人工處理的方式進行。隨著攝像機點位的增加，系統中儲存的數據量大幅度的增長，如果繼續采用人工方式對數據進行處理，很難將其中具有應用價值的數據進行高效的利用，勢必造成企業成本的增加。

針對現狀，運用智能傳感器設備、大數據信息處理技術、工業互聯網技術、云計算等多種先進技術取代人工處理，將國標要求采集的起重機制動器的開閉狀態、聯鎖保護、超速保護、工況設置、操作指令等信息整合進現在的系統中，為操作人員和管理人員提供實時的監控數據和報警信息，提高動態監測水平，實現從“連得上、看得見”向智能化監測預警的躍升是今后系統改造升級的主要方向。

4 結 語

安全監控系統在設計之初就將高溫熔融金屬吊裝作業過程中涉及的“人—機—料—管—環”等環節作為參照，既參考了其中的單個環節，又研究了它們之間的相互關系。針對煉鋼廠需求，按照上述的設計方案施工后，本系統能夠對煉鋼廠鑄造起重機作業人員和吊裝全過程進行有效的監控和管理，使得12 臺鑄造起重機安全、可靠、高效地運行，在運行階段沒有發現重大技術問題，公司、分廠、車間對于系統的使用情況反映良好，滿足了設計要求，達到了預期目的。