基于5G网络的起重机集中控制系统分析

基于 5G网络的起重机集中控制系统分析

戴 晶

江苏省特种设备安全监督检验研究院；江苏 扬州 225000

摘要：随着国际经济贸易的迅速发展，港口在国民经济发展中的地位越来越重要，在工业生产及货物运输领域，起重机属于非常重要的机械设备，在集装箱以及散杂货等码头装卸生产当中使用非常广泛。随着科技的不断进步，5G通信技术逐渐被应用与起重机的控制中，这也极大提升了起重机作业的安全性和准确性。基于此，文章对基于5G网络的起重机集中控制系统的应用进行了研究，以供参考。

关键词：5G网络；起重机；控制系统

1. 5G移动通信网络内涵

移动通信网络技术在不断推进发展，5G技术的发展也预示着我国移动通信网络技术的逐渐成熟。作为新一代移动通信网络应用的重点，5G是以4G移动通信技术为基础，兼具了4G的所有优势，并对4G技术的进一步完善和扩展，是对通信网络技术的创新应用模式，是一个质变的过程。5G技术能够提供高速的处理效率以及更大的系统容量，更好地满足移动网络的通信应用需求。物联网和移动互联网都是以5G移动网络通信技术为基础的升级应用，5G移动网络通信主要是围绕这两个方面来进行展开，比如虚拟现实之间的连接、云计算处理等方面。传统的移动通信服务范围是人与人之间的连接，随着5G技术的不断成熟，将会推动人与人、物和物、人与物之间的相互传递信息，为人们的信息传输和沟通提供更加便捷的服务，以期真正实现万物相连。5G移动网络可以与生活中的各个领域实现链接，进行更加深层次的融合与互动，以更好地推动新兴产业与技术的发展。

2. 5G移动通信网络主要特点

2.1网络功能更加丰富

面对丰富的移动互联网、物联网需求，在核心网方面已经有更加高效灵活的控制系统。5G网络能够确保技术灵活快速的适应多样化的发展应用，数据传输时能够保证安全性和隐私性，可以支持更多新产业方面的应用。5G技术高频段振动谱利用效率提升，综合了宽带技术、光载无线组网等技术，实现网络处理效率更快、管理更优化、功能更加全面。

2.2网络性能更优，体验感更强

网络性能的高低对于用户使用体验有着非常重要的影响，5G网络的开发目标就是为了给用户带来更好的体验。5G技术可以实现更大范围的网络全覆盖，随时实现与网络的高效连接。在未来使用移动网络的人数只会越来越多，要能够有超高的接入效率，超低的时间延长，更低的运营成本，能为用户带来更加可靠满足的体验。

2.3网络运营更加智能

计算机网络可以通过大数据智能化分析，对人的各种特性进行研究。5G网络应该能够提高智能决策能力，从而实现全面的为人类服务，比如，借助5G的智能化软件可以通过个人的地理位置，用户的喜好以及状态等进行实时监控分析，通过分析了解现状、问题，提出解决的方案，实现精细化的管理。

2.4网络生态更加友好

移动通信网络虽然为日常工作与生活带来了便利，提供了交流平台。在移动网络的应用中一旦出现数据丢失、数据泄露等，就可能会导致一个企业或者国家数据库安全问题。个人用户在使用移动网络时会出现网络卡顿，消息传递延迟，就会影响用户使用感受。5G移动网络技术的发展过程中，网络流量将会更快，信息传递与信息保护方面将会有更好的改观。各大移动商都非常注重网络处理问题，处理移动数据问题。通过5G技术的发展成熟，能够对这些问题进行优化处理，保证整体安全。

3. 基于5G网络的起重机集中控制系统分析

3.1起重机集中控制系统架构

起重机集中控制系统需要充分考虑现场的各类因素，一方面尽可能还原操作人员在现场的视听感观，确保远程操作的安全性；另一方面充分利用自动化技术提升起重机运行自动化程度，减轻操作人员负担。针对生产现场其他可能发生的安全问题也要有充分的考量，合理利用现有检测技术和控制手段。集中调度系统主要实现集中控制的任务分配和设备管理等功能，它能够在接收上级系统下发工作任务的同时，允许操作员手动设定修改当前任务，还可以将新任务分配给当前空闲的操作台和操作员，保证任务的高效执行。安全策略主要负责起重机运行过程中可能遇到的各类特殊情况，进行相应的安全处理，保证系统稳定运行。远程控制系统主要实现远程操作起重机所需的各类控制交互等功能，通过操作模式的选择，可以根据各种工况在手动、半自动、自动操作模式之间灵活切换。完善的报警系统可以对现场发生的情况进行反馈，使操作人员可以有效地了解起重机运行的周边环境。智能人机交互功能包含语音交互、语音对讲、面部识别认证等功能，进一步提升操作人员的操作体验。远程监测系统主要实现起重机运行状态和周围环境的实时监测功能，视频监测系统主要包含起重机行走视频监控、吊钩视频监控、轨道异物监测、电气室火灾监测等内容。声音监测包含司机室异响监测、轨道异响监测等内容。音视频系统可以给操作员提供亲临现场的操作感受，保证生产过程的稳定运行。人员定位是指通过ＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ，超带宽）系统获取车间工作人员位置，确保人员和起重机工作互不影响。控制系统是起重机稳定运行的基础，主要完成起重机自动控制过程，包含ＰＬＣ控制、变频运动控制、防摇摆系统、三维定位、防碰撞和一键巡航等功能。

3.2集中控制系统中的5G网络应用

传统无线ＡＰ（ＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔ，接入点）的网络结构难以满足起重机集中控制的需求，在ＡＰ与ＡＰ衔接处切换无线网络接入点经常会造成控制信号丢失、视频信号卡顿等问题，从而影响远程操作的功能实现。波导管作为港口常用的无线网络传输方式，带宽与无线ＡＰ模式相似，但在大流量视频信号传输需求时存在带宽瓶颈。随着5G技术应用的不断推广，智能起重机5G网络方案逐渐成熟。使用工业级ＣＰＥ（ＣｕｓｔｏｍｅｒＰｒｅｍｉｓｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，客户前置设备）模组可以灵活地将起重机及其他设备接入5G网络。每台起重机的信号通过5G基站传递至ＭＥＣ服务器，再传递至集中控制调度中心，从而实现生产车间地面系统与各起重机的信息互通。5G网络解决方案可以将音视频信号、控制信号等内容进行流畅传递，确保起重机集中控制系统的安全稳定运行。

3.2起重机安全策略

起重机作为特种设备，安全性是集中控制系统最重要的考核内容。集中控制系统需要根据用户的使用情况，对可能存在的安全问题进行全方位考虑。根据现场可能出现的安全事件，集中控制系统将可能存在的安全事件划分为不同等级。针对不同等级的安全事件采取不同的应对办法，从而保护人员、设备不受损失。安全事件由轻至重分为四个等级。第Ⅰ级为较为轻度的预警事件，采用安全响应为报警提示，在当前任务执行结束后或定期检查时对报警问题进行处理。第Ⅱ级为影响起重机正常运行的功能缺失事件，采用安全响应为报警提示并对控制程序进行相应联锁阻止部分操作功能，以防止起重机带病工作而造成损失。第Ⅲ级为起重机运行过程中发生的异常事件，采用安全响应为报警并正常停车，要求维护人员对异常事件进行确认并处理。第Ⅳ级为起重机运行过程中发生的突发事件，采用安全响应为报警并紧急停车，此类事件需生产车间立即对突发情况做出响应，防止发生重大生产事故。

结语

综上所述，伴随着智能化技术的不断发展，起重机智能化水平也在快速提高，今后起重机全自动运行的场景将会逐步增多。在人工智能技术的加持下，起重机还将能够自主处理突发问题、诊断故障并进行故障恢复。随着智能起重机运行工作效率的进一步提升，势必将为中国起重行业带来新一轮的发展动力。

参考文献：

［１］常中龙，刘静，袁哲．桥、门式起重机的轻量化和智能化需求及发展状况［Ｊ］．起重运输机械，２０１７（４）：９－１３．

［２］张兵．抓斗起重机远控系统方案的探索与研究［Ｊ］．现代矿业，２０２０（１）：１７９－１８１．