架桥机安全监控管理系统试点工作汇报(PPT 50页)
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 ③《图形数据库终端》
④《远程RTU组件》
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 ⑤故障报警短信自动编辑、自动群发模块。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
四
在用架桥机(其它单位生产)安装安全监控管理系统
②坚持强调监测参数全面参控的原则。
③在监控界面里设置监测参数输入交互接口，以便于在验证过程中 全面清晰地评估系统的建议。
④ 对于新标准非强制的一些推荐措施，将根据用户要求酌情处理， 如远程监控等。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
● 测试模式界面
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
后载荷仪
前车测距传感 后车测距传感
小车位置
前车高度传感 后车高度传感
起升高度
倾角传感器
柱垂直度
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
JQ900B型架桥机系我院生产设备;虚线框内为原电气系统 的安全保护部分。由于熟悉整个电气线路并持有系统的全 部软件源代码，所以实施起来效率较高，各方面开销相对 较小。其特点是： ① 可以通过修改原设备的软硬件来实现国家新标准所要 求的全部功能。最大限度地利用新旧系统的资源共享。对 上位机数据处理工作站要求不高。特别是接口通信相对简 单得多。
4
验证与优化
● 为了保证圆满完成这次前期示范试点工作。研制方中铁工程机 械研究设计院始终与相关各方密切配合。认真听取各方的意见。 特别是按照国家起重运输机械质量监督检验中心拟定的验收准 则严格把关。具体体现在；
①鉴于架桥机种类繁多，针对新标准规定的每一种监测参数都根据 不同机型进行了细化（如垂直度、水平度等）。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 •安全监控系统传感器及设备 a)风速仪：采用风速仪，实时检测现场风速。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
b)整机水平检测：利用水平传感器， 测量机臂纵向的坡度，显示整机架梁 时水平状态。
c)支腿垂直度检测：利用水平传感器， 测量前支腿的水平度，可表示支腿的 垂直度，检测支腿是否垂直受力，工 作过程中是否有倾倒趋势。
架桥机安全监控管理装 置
装置内核
装置与原 系统软硬
件接口
原架桥机 电气系统
（对新设备而言，两者应该是合二为一的）
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
● 从上述框图不难看出，外挂装置与原电气系统的软硬 件接口界面既不清晰，也暂时做不到规范化。因而， 至少在目前，架桥机安全监控装置并非独立系统产品。 对于旧设备的改造工作，更多的是通过有针对性的个 体设计与配制来实现与原设备电气系统的无缝连接， 这样才能形成一个完整的安全智能系统，从而使原设 备全面满足《起重机械 安全监控管理系统》国家标 准的各项要求。
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主要技术指标：
3
架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
系统技术参数
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
中铁工程机械研究设计院
架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
一
架桥机安全监控管理装置概述
二
新制造架桥机安装安全监控管理系统
中铁一局武夷山工地JQDS900型架桥机(中铁科工制造)
三 在用架桥机(本单位生产)安装安全监控管理系统 中铁十局大西线工地JQ900B型架桥机(中铁科工制造)
四 在用架桥机(其它单位生产)安装安全监控管理系统 中交二局西宝线工地HZQ900型架桥机(华中建机制造)
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
二
新制造架桥机安装安全监控管理系统
中铁一局武夷山工地JQDS900型架桥机(中铁科工制造)
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
本次试验的大型起重机械为中铁科工集团有限公司生 产的JQDS900型架桥机。该架桥机用于福建省建阳市京福 客专项目施工。该设备为我院新研制生产的设备，在新标 准制定的同时，我们把安全监控系统融入到电气系统设计 中，结合新的标准增加了相关的设备。与此同时，中铁工 程机械研究设计院和中铁科工集团有限公司根据产品需求 完成元件采购和系统程序设计和调试。2012年8月初，中 铁工程机械研究设计院和中铁科工集团有限公司共同完成 安全监控管理系统的现场结构安装以及电气制作和安装， 并于9月上旬开始进行现场调试。9月下旬，国家起重运输 机械质量监督检验中心现场验收。而后使用正常，效果良 好，客户认可。
一 往往造成机毁人亡的重大后果。一旦发生事故，不仅救援、修
复架桥机需花费较长时间和大量资金，还会严重影响桥梁架设 及铁路建设进度。特别是我国发展高速铁路进程逐渐加快，架 桥机在高速铁路建设中的使用将会更加频繁，如果发生倾覆事 故其后果不堪设想。
我院积极贯彻国家两局相关通知的精神，按照通知的指示和 工作要求，在已有《大吨位箱梁运架设备群安全施工远程监控 系统》工作的基础上根据《起重机械 安全监控管理系统》（审 批稿）布置和安排工作内容。
五
百度文库
工作总结
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一
架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
架桥机安全监控管理装置概述
1
现状及背景
2
技术设计与装置研发
3
系统技术参数
4
验证与优化
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
1
现状及背景
架桥机是一种高度机动的起重机械；工作在野外恶劣环境， 现场管理困难而且维护保养难以规范。随着铁路建设的发展， 使用日益频繁，架桥机倾覆事故时有发生。架桥机脱轨、倾覆，
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
2
技术设计与装置研发
严格遵循《起重机械 安全监控管理系统》国家标准，结合架桥 机本身特点进行技术设计。
贯彻新标准的核心任务就是要通过安全功能设计与改造，使得后 期出厂的新设备、各类在役的大型起重设备完全满足新标准提出的 各项安全性能。从技术上而言，新标准出台以后生产的设备可以在 在电气系统设计过程中同步进行安全性设计，实现起来相对方便。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
三
在用架桥机(本单位生产)安装安全监控管理系统
中铁十局大西线工地JQ900B型架桥机(中铁科工制造)
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
JQ900B型架桥机安全监控装置。监控装置的系统框图如下：
数据处理工作站 （显示终端）
短信模块
网络交换机
外部存储器
数据记录仪
水平姿态
水平传感器
风速仪表 报警单元
风速传感器
声光报警 停机指令
工业监视器 硬盘录像机 远程监控DTU
摄像头1 摄像头2 摄像头3
通
信 模
架桥机控制器
块
原 电气 系统
（安保部分 ）
前左压力传感 前右压力传感
前载荷仪
后左压力传感 后右压力传感
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
•数据挖掘：对原系统内部的数据挖掘是此类改造的难点之一。有 时为了得到某些数据如运行状态，可能要外加装大量的硬件I/O阵 列。而过多的硬件冗余又会带来仲裁机构的繁琐。 •接口协议转换单元：前面已经提到，对于此类改造过程，难免会 遇到通信接口协议转换的问题。在本案例中，就涉及到了CANopen 接口与Modbus接口的协议转换。多数情况下，设计者会选择购买成 品网关。但是，并非每一种转换都能买到成品。况且，实践证明， 不少国内厂家生产的协议转换产品实用性极差。这时，系统设计者 要么修改设计；要么自己开发协议转换接口。在微电子技术高度发 展的今天，要做到后者并不太难。我们这次就是用ARM单片机自行 研制了本装置专用的CANopen与Modbus协议转换接口模块。长时间 运行非常稳定可靠。
水平传感器
风速传感器 声光报警
停机指令显示
工业监视器
硬盘录像机
摄像头1 摄像头2 摄像头3
项目部远端无线监视接口
外部存储器 数据记录仪
接口协议转换单元
原 电气 系统
通
信 接
架桥机控制器
口
停机执行逻辑
架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
在此案例中，我们采用了如下措施： •硬件冗余：根据模块化设计原理，从责任划分、操作维护的方便 性与延续性来考虑，要尽可能保持原系统的相对独立性。对于其它 厂商的设备，可能会更多地应用到硬件冗余设计技术。因为无法掌 握对方设备的完整资料如源代码等。所以，除了后增加的功能必须 由新系统完成以外，在必要的场合，一些由原系统执行的功能也可 通过硬件冗余方式由新系统来完成。 •仲裁机制：仲裁机构设在新系统。由于存在硬件冗余，可靠的仲 裁机制是必须的。仲裁机制包含两个方面内容；一是数据仲裁，主 要由软件来实现。二是停机仲裁，是由软硬件共同来实现。必须指 出，这里所说的停机是指工作停机。一级紧急停机仍由原系统完成 ，并不在仲裁范围之内。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 d)称重检测：根据结构特点，采用三点称重系统，可测量起重量及 偏载，检测设备是起重载荷。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 e)卷筒测速高度及超速检测：利用卷筒低速端的编码器，可以计算 出卷筒的速度和吊具的高度。检测卷筒的运行情况，起到超速保护 的作用。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 f)整机过孔速度、距离检测：在后支 腿走行电机端安装编码器，可计算出 整机走行的速度和距离。 g)卷筒低速端钳盘制动检测：利用 接近开关，检测液压盘式制动器工 作情况。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 2、视频监视系统 采用了高清的摄像机，对关键部位和架梁工况进行视频采集，使用 硬盘录像机将其记录下来。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
数据处理工作站 （显示终端）
短信模块
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超速保护 起升高度 小车位置
后载荷仪 前载荷仪 水平姿态 风速仪表 报警单元
网络交换机
超速开关 前车高度传感 后车高度传感 前车测距传感 后车测距传感
后左压力传感 后右压力传感 前左压力传感 前右压力传感
中交二局西宝线工地HZQ900型架桥机(华中建机制造)
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
HZQ900型架桥机安全监控装置(陕西宝鸡中交二局西宝线工地) HZQ900型架桥机由其它厂商所生产。不能采取上述两种设备改造 方案。这里面涉及到不同厂家设备电气系统接口数据交换（主要是 应用层等高层协议）的问题，这对安全监控装置的设计者来说是一 种挑战，无疑增加额外棘手的工作量。虽然说国家新标准一再强调 设备通信协议的开放性，然而这对于占施工主导地位的现役老设备 却意义不大，绝大多数现役900吨级架桥机的电气系统设计都很先 进，都无一例外地采用了常见的工业总线标准接口，但客观上也只 能做到底层接口协议（如物理层、链路层、网络层等）的一致性。 并不具备用户程序交流的可能性。在尚未建立安全监控管理系统用 户层接口通用规范细则之前，是即使是新出厂的设备，不同厂商的 产品也难以直接通过标准接口进行数据交换。必须采用一些特定的 技术。监控装置的系统框图如下：
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
② 在这套装置里，通过一个远程通信DTU接口，专门设计 了一种基于Internet技术、面向工程施工安全管理的架桥 机远程监控管理终端。这一方面是与我院研制的《大吨位 箱梁运架设备群远程监控管理系统》相连接（相关内容参 见2011年第10期“工程机械”杂志）。另一方面则是国家 新标准实施方案的通知中明确指出；“在有条件的单位可 根据具体情况和工作需要，进一步实现远程传输、远程监 控、远程管理、远程服务，数据、视频和音频查询，数据、 视频和音频统计与分析等功能，逐步建立基于物联网技术 的起重机械安全监控管理的局域监控平台和远程监控平 台。”
而在旧设备上执行新标准要麻烦得多，这里又可以分为两种不同 的类型；一是在厂家自己生产的设备上加装安全装置，其二是针对 非自家生产的设备进行改造。我们的3个试点正好囊括了上述所有 类型（3个试点内容将在后三节分别介绍之）。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 架桥机安全监控管理系统组成框图
架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 ③《图形数据库终端》
④《远程RTU组件》
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 ⑤故障报警短信自动编辑、自动群发模块。
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四
在用架桥机(其它单位生产)安装安全监控管理系统
②坚持强调监测参数全面参控的原则。
③在监控界面里设置监测参数输入交互接口，以便于在验证过程中 全面清晰地评估系统的建议。
④ 对于新标准非强制的一些推荐措施，将根据用户要求酌情处理， 如远程监控等。
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● 测试模式界面
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后载荷仪
前车测距传感 后车测距传感
小车位置
前车高度传感 后车高度传感
起升高度
倾角传感器
柱垂直度
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JQ900B型架桥机系我院生产设备;虚线框内为原电气系统 的安全保护部分。由于熟悉整个电气线路并持有系统的全 部软件源代码，所以实施起来效率较高，各方面开销相对 较小。其特点是： ① 可以通过修改原设备的软硬件来实现国家新标准所要 求的全部功能。最大限度地利用新旧系统的资源共享。对 上位机数据处理工作站要求不高。特别是接口通信相对简 单得多。
4
验证与优化
● 为了保证圆满完成这次前期示范试点工作。研制方中铁工程机 械研究设计院始终与相关各方密切配合。认真听取各方的意见。 特别是按照国家起重运输机械质量监督检验中心拟定的验收准 则严格把关。具体体现在；
①鉴于架桥机种类繁多，针对新标准规定的每一种监测参数都根据 不同机型进行了细化（如垂直度、水平度等）。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 •安全监控系统传感器及设备 a)风速仪：采用风速仪，实时检测现场风速。
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b)整机水平检测：利用水平传感器， 测量机臂纵向的坡度，显示整机架梁 时水平状态。
c)支腿垂直度检测：利用水平传感器， 测量前支腿的水平度，可表示支腿的 垂直度，检测支腿是否垂直受力，工 作过程中是否有倾倒趋势。
架桥机安全监控管理装 置
装置内核
装置与原 系统软硬
件接口
原架桥机 电气系统
（对新设备而言，两者应该是合二为一的）
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● 从上述框图不难看出，外挂装置与原电气系统的软硬 件接口界面既不清晰，也暂时做不到规范化。因而， 至少在目前，架桥机安全监控装置并非独立系统产品。 对于旧设备的改造工作，更多的是通过有针对性的个 体设计与配制来实现与原设备电气系统的无缝连接， 这样才能形成一个完整的安全智能系统，从而使原设 备全面满足《起重机械 安全监控管理系统》国家标 准的各项要求。
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主要技术指标：
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系统技术参数
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中铁工程机械研究设计院
架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
一
架桥机安全监控管理装置概述
二
新制造架桥机安装安全监控管理系统
中铁一局武夷山工地JQDS900型架桥机(中铁科工制造)
三 在用架桥机(本单位生产)安装安全监控管理系统 中铁十局大西线工地JQ900B型架桥机(中铁科工制造)
四 在用架桥机(其它单位生产)安装安全监控管理系统 中交二局西宝线工地HZQ900型架桥机(华中建机制造)
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二
新制造架桥机安装安全监控管理系统
中铁一局武夷山工地JQDS900型架桥机(中铁科工制造)
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本次试验的大型起重机械为中铁科工集团有限公司生 产的JQDS900型架桥机。该架桥机用于福建省建阳市京福 客专项目施工。该设备为我院新研制生产的设备，在新标 准制定的同时，我们把安全监控系统融入到电气系统设计 中，结合新的标准增加了相关的设备。与此同时，中铁工 程机械研究设计院和中铁科工集团有限公司根据产品需求 完成元件采购和系统程序设计和调试。2012年8月初，中 铁工程机械研究设计院和中铁科工集团有限公司共同完成 安全监控管理系统的现场结构安装以及电气制作和安装， 并于9月上旬开始进行现场调试。9月下旬，国家起重运输 机械质量监督检验中心现场验收。而后使用正常，效果良 好，客户认可。
一 往往造成机毁人亡的重大后果。一旦发生事故，不仅救援、修
复架桥机需花费较长时间和大量资金，还会严重影响桥梁架设 及铁路建设进度。特别是我国发展高速铁路进程逐渐加快，架 桥机在高速铁路建设中的使用将会更加频繁，如果发生倾覆事 故其后果不堪设想。
我院积极贯彻国家两局相关通知的精神，按照通知的指示和 工作要求，在已有《大吨位箱梁运架设备群安全施工远程监控 系统》工作的基础上根据《起重机械 安全监控管理系统》（审 批稿）布置和安排工作内容。
五
百度文库
工作总结
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一
架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院
架桥机安全监控管理装置概述
1
现状及背景
2
技术设计与装置研发
3
系统技术参数
4
验证与优化
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1
现状及背景
架桥机是一种高度机动的起重机械；工作在野外恶劣环境， 现场管理困难而且维护保养难以规范。随着铁路建设的发展， 使用日益频繁，架桥机倾覆事故时有发生。架桥机脱轨、倾覆，
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2
技术设计与装置研发
严格遵循《起重机械 安全监控管理系统》国家标准，结合架桥 机本身特点进行技术设计。
贯彻新标准的核心任务就是要通过安全功能设计与改造，使得后 期出厂的新设备、各类在役的大型起重设备完全满足新标准提出的 各项安全性能。从技术上而言，新标准出台以后生产的设备可以在 在电气系统设计过程中同步进行安全性设计，实现起来相对方便。
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三
在用架桥机(本单位生产)安装安全监控管理系统
中铁十局大西线工地JQ900B型架桥机(中铁科工制造)
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JQ900B型架桥机安全监控装置。监控装置的系统框图如下：
数据处理工作站 （显示终端）
短信模块
网络交换机
外部存储器
数据记录仪
水平姿态
水平传感器
风速仪表 报警单元
风速传感器
声光报警 停机指令
工业监视器 硬盘录像机 远程监控DTU
摄像头1 摄像头2 摄像头3
通
信 模
架桥机控制器
块
原 电气 系统
（安保部分 ）
前左压力传感 前右压力传感
前载荷仪
后左压力传感 后右压力传感
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•数据挖掘：对原系统内部的数据挖掘是此类改造的难点之一。有 时为了得到某些数据如运行状态，可能要外加装大量的硬件I/O阵 列。而过多的硬件冗余又会带来仲裁机构的繁琐。 •接口协议转换单元：前面已经提到，对于此类改造过程，难免会 遇到通信接口协议转换的问题。在本案例中，就涉及到了CANopen 接口与Modbus接口的协议转换。多数情况下，设计者会选择购买成 品网关。但是，并非每一种转换都能买到成品。况且，实践证明， 不少国内厂家生产的协议转换产品实用性极差。这时，系统设计者 要么修改设计；要么自己开发协议转换接口。在微电子技术高度发 展的今天，要做到后者并不太难。我们这次就是用ARM单片机自行 研制了本装置专用的CANopen与Modbus协议转换接口模块。长时间 运行非常稳定可靠。
水平传感器
风速传感器 声光报警
停机指令显示
工业监视器
硬盘录像机
摄像头1 摄像头2 摄像头3
项目部远端无线监视接口
外部存储器 数据记录仪
接口协议转换单元
原 电气 系统
通
信 接
架桥机控制器
口
停机执行逻辑
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在此案例中，我们采用了如下措施： •硬件冗余：根据模块化设计原理，从责任划分、操作维护的方便 性与延续性来考虑，要尽可能保持原系统的相对独立性。对于其它 厂商的设备，可能会更多地应用到硬件冗余设计技术。因为无法掌 握对方设备的完整资料如源代码等。所以，除了后增加的功能必须 由新系统完成以外，在必要的场合，一些由原系统执行的功能也可 通过硬件冗余方式由新系统来完成。 •仲裁机制：仲裁机构设在新系统。由于存在硬件冗余，可靠的仲 裁机制是必须的。仲裁机制包含两个方面内容；一是数据仲裁，主 要由软件来实现。二是停机仲裁，是由软硬件共同来实现。必须指 出，这里所说的停机是指工作停机。一级紧急停机仍由原系统完成 ，并不在仲裁范围之内。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 d)称重检测：根据结构特点，采用三点称重系统，可测量起重量及 偏载，检测设备是起重载荷。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 e)卷筒测速高度及超速检测：利用卷筒低速端的编码器，可以计算 出卷筒的速度和吊具的高度。检测卷筒的运行情况，起到超速保护 的作用。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 f)整机过孔速度、距离检测：在后支 腿走行电机端安装编码器，可计算出 整机走行的速度和距离。 g)卷筒低速端钳盘制动检测：利用 接近开关，检测液压盘式制动器工 作情况。
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架桥机安全监控管理装置_中铁工程机械研究设计院 2、视频监视系统 采用了高清的摄像机，对关键部位和架梁工况进行视频采集，使用 硬盘录像机将其记录下来。
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数据处理工作站 （显示终端）
短信模块
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超速保护 起升高度 小车位置
后载荷仪 前载荷仪 水平姿态 风速仪表 报警单元
网络交换机
超速开关 前车高度传感 后车高度传感 前车测距传感 后车测距传感
后左压力传感 后右压力传感 前左压力传感 前右压力传感
中交二局西宝线工地HZQ900型架桥机(华中建机制造)
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HZQ900型架桥机安全监控装置(陕西宝鸡中交二局西宝线工地) HZQ900型架桥机由其它厂商所生产。不能采取上述两种设备改造 方案。这里面涉及到不同厂家设备电气系统接口数据交换（主要是 应用层等高层协议）的问题，这对安全监控装置的设计者来说是一 种挑战，无疑增加额外棘手的工作量。虽然说国家新标准一再强调 设备通信协议的开放性，然而这对于占施工主导地位的现役老设备 却意义不大，绝大多数现役900吨级架桥机的电气系统设计都很先 进，都无一例外地采用了常见的工业总线标准接口，但客观上也只 能做到底层接口协议（如物理层、链路层、网络层等）的一致性。 并不具备用户程序交流的可能性。在尚未建立安全监控管理系统用 户层接口通用规范细则之前，是即使是新出厂的设备，不同厂商的 产品也难以直接通过标准接口进行数据交换。必须采用一些特定的 技术。监控装置的系统框图如下：
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② 在这套装置里，通过一个远程通信DTU接口，专门设计 了一种基于Internet技术、面向工程施工安全管理的架桥 机远程监控管理终端。这一方面是与我院研制的《大吨位 箱梁运架设备群远程监控管理系统》相连接（相关内容参 见2011年第10期“工程机械”杂志）。另一方面则是国家 新标准实施方案的通知中明确指出；“在有条件的单位可 根据具体情况和工作需要，进一步实现远程传输、远程监 控、远程管理、远程服务，数据、视频和音频查询，数据、 视频和音频统计与分析等功能，逐步建立基于物联网技术 的起重机械安全监控管理的局域监控平台和远程监控平 台。”
而在旧设备上执行新标准要麻烦得多，这里又可以分为两种不同 的类型；一是在厂家自己生产的设备上加装安全装置，其二是针对 非自家生产的设备进行改造。我们的3个试点正好囊括了上述所有 类型（3个试点内容将在后三节分别介绍之）。
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