车辆动态监控系统解决方案 工业车辆安全监控系统功能及技术分析

马 超1,2 汤秀丽1,3

1 北京起重运输机械设计研究院有限公司 北京 100007

2 北京市自动化物流装备工程技术研究中心 北京 100007

3 机械工业起重机械轻量化技术重点实验室 北京 100007

摘 要：通过对工业车辆安全技术发展趋势、国内外相关标准分析等，提出工业车辆安全监控系统的功能需求，并重点分析了工业车辆安全监控系统的关键技术要点，对相应的监控系统信息范围及采集要求给出具体建议，以期进一步推进工业车辆安全监控技术的开发及推广应用。

关键词：工业车辆；安全监控系统；功能需求；技术要点

中图分类号：TH24 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2020）16-0032-04

0 引言

工业车辆品种繁多应用广泛，包括平衡重式叉车（电动车型和内燃车型）、前移式叉车、侧面式叉车（电动车型和内燃车型）、插腿式叉车、托盘堆垛车、三向堆垛车等，为我国国民经济的发展发挥重要的作用。工业车辆属于特种设备，由于其使用的特殊性与专业性，应用中存在着各种安全隐患。根据国家质检总局的事故统计分析，工业车辆每年均有一定数量的安全事故发生，不容忽视，其中大部分事故是使用中操作不当和使用单位管理不到位造成，因此，工业车辆安检监控功能的配置日趋重要。

1 工业车辆安全技术发展趋势

现代叉车技术发展的主要趋势是安全性、可靠性、舒适性和可维护性。产品以及配套产品的专业化、系列化、多样化，会大量运用新技术，完善操作性，这也是工业车辆行业乃至世界工业产品的大势所趋，而这所有技术应用的适用性必须是在设备本质安全的前提下。工业车辆加装安全监控系统，将提高工业车辆的本质安全性，提升工业车辆行业的整体技术水平，减少工业车辆损车伤人事故的发生，推进工业车辆的自动化、智能化和科技化程度，配合特种设备的安全监察工作，具有重要社会效益和经济效益。

2 工业车辆安全监控功能分析

2.1 工业车辆安全方面相关标准分析

从目前欧盟和美国对工业车辆法规安全要求来看，未见关于叉车安全监控管理系统的标准，但相关指令要求相对较高，主要包括2006/42/EC（机械指令）、2014/30/EU（电磁兼容性指令）、2014/34/EU（ATEX指令）、2014/53/EU（无线电设备指令）等。中国在安全性能的标准方面相对欧盟和美国来比较要求相对薄弱，例如：驻车提醒功能( 不包括步行式仓储车)、行驶OPS 功能（仅指自动档）、站驾式和步驾式车辆运行速度限制、载荷搬运控制、下降速度限制、起重系统OPS 功能、运动部件的防护、乘驾式电动车辆的电池限位装置、视野这些方面都是推荐性要求，而欧盟和美国都是强制性要求。

2.2 工业车辆安全监控功能需求分析

通过调研国内外工业车辆技术及市场现状，工业车辆安全监控功能主要需求有1) 车辆的主动安全：当安全监控管理系统检测到叉车的实际起重量超过额定起重量时，叉车会发出报警；安全监控管理系统会根据检测到的起升高度对叉车做对应最大速度的限制；对于电动叉车，当检测到车辆转弯时会自动降速。2) 人员感应传感器：当叉车与人之间的距离小于安全监控管理系统设定的安全距离值时，叉车会发出警示或提醒。3) 视频装置：人员在驾驶车辆，通过安全监控管理系统的视频装置，能够实时检测车辆前后盲区的状态，保证车辆作业安全。4) 停车制动警示、操作者位置感应、倒车状态监测：当车辆停车制动时，安全监控系统能够给出提醒；当操作者离位时，安全监控系统能够对车辆进行锁车操作；当车辆倒车时，能够记录车辆的倒车状态，辅助作业安全。5) 作业区域警示：当车辆处于运行状态时，会发出警示或提醒。6) 电子监控、自动报警及故障自诊：对叉车的电机或发动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的运行状态进行监控，一旦出现异常，能自动报警并能指出故障部位。

3 叉车安全监控关键技术要点

从国内来看，目前主要车型为内燃叉车，要实现安全监控管理功能，如下因素需要考虑：1) 内燃叉车大部分无整车控制器，实现速度控制难度较大。2) 加装叉车控制器，整车改动工作量较大。3) 安全监控功能的开发，如速度限制、座椅开关等，涉及安全功能开发、叉车相应设计、软硬件开发等。

在内燃叉车上加装安全监控，技术上存在挑战，可以以电动叉车为切入点，逐步扩展到机械式内燃车型。随着市场及国家安全意识的加强，参照国外先进标准，根据市场成熟度，首先完成基本安全功能和监控的需求，逐步实现更丰富的安全及监控功能开发。通过对企业计划增加安全监控系统功能趋势的了解，结合国内外安全监控系统技术特点及应用状况，目前叉车安全监控管理系统开发存在以下技术要点。

3.1 可靠的安全监控系统

信息采集单元采集输入端口的开关量、模拟量、脉冲量、总线数据信号、无线数据信号、操作者信息等接口信息，获取满足车辆安全要求的运行参数和状态；利用信息处理单元单片机、可编程控制器等带逻辑控制及运算功能的装置，将采集到的信息根据叉车工作要求执行逻辑控制，完成工作要求，控制输出单元输出控制信号和应有的报警信号；由信息显示单元向操作者和管理人员显示叉车的工作状态和各类参数。

安全监控系统具有信息存储单元，可实时存储所需采集的信息，以备查用。对于大数据信息采集可进行云端存储。对于重要场合特定要求的叉车，安全监控系统还可通过远程传输单元与远程监控中心进行信息交互，由远程监控中心整合车辆的各种信息，进行监视和管理并进行数据分析和处理，构成信息化平台，方便故障分析与日常监管。

3.2 监控系统信息采集范围及要求

工业车辆种类繁多，通过对各厂家设备调研，对平衡重式叉车、前移式叉车、侧面式叉车、插腿式叉车、托盘堆垛车、三向堆垛车等叉车，综合考虑安全技术、应用情况、使用工况、综合成本、不同机型情况等因素，拟定安全监控系统采集的数据信息和图像信息范围：起重量、起升高度、门架倾斜角度、运行速度、人员感应距离、轮胎转向角度、人员警示、前后盲区图像、停车制动状态、操作者站/ 坐姿、倒车状态、操作者权限信息采集状态等，对相应的监控系统信息采集要求提出建议。

结合叉车现状，对标ISO3691 的标准、美国B56.1标准中对安全的要求项目，适当调整中国在产品强制标准的设置，减少安全事故的发生，利于产业化的发展，以平衡重式叉车、前移式叉车、侧面式叉车为例，监控采集范围及要求如表1。

3.3 对外开放的通讯协议

叉车安全监控系统的信息通讯网络必须在一个具有交互操作性的统一的信息平台上进行安全监控管理，通讯协议要对外开放，实现跨设备间的数据稳定交互，规范系统通讯接口层数据协议，更快更直接地确保系统间的相互兼容，奠定系统高效运行的基础, 不主张自行开发一个系统。

3.4 安全监控系统控制要求

通过加装安全监控系统对车辆的参数信息进行采集和处理，实时监测和记录车辆的运行状态，并对超出正常使用范畴的行为进行控制和提醒，主要包括以下方面的内容：

1）监控系统自身发生故障而影响正常使用时，应立即发出报警信号。

2）当监控系统检测到操作者离开操作位置且工业车辆处于非停车制动状态时，监控系统应发出报警。

3）当监控系统检测到叉车实际起重量超过额定起重量时，工业车辆应发出报警。

4）对于前移式叉车、插腿式叉车、托盘堆垛车和三向堆垛车，监控系统应根据检测到的起升高度，对工业车辆运行速度做对应最大速度限制。

5）对于电动叉车，当监控系统检测到车辆转弯时，应能实现自动降速。

6）当监控系统检测到操作者离开操作位置时，车辆的行走动作和作业动作应被锁止, 机械换挡内燃工业车辆除外。

7）当监控系统感应到人员与工业车辆的距离小于所设定的安全作业距离时，工业车辆应发出报警，并能实现自动降速。

参考文献

[1] 李进卫. 叉车现代技术的发展趋势[J]. 建筑机械，2015(6):22-29，4.

[2] 戚士君, 李金辉, 王田, 等. 托盘堆垛车检验分析与探讨[J]. 特种设备安全技术2020（3）：45,46.

[3] 刘世宏，介绍叉车及仓储安全新技术[J]. 西部特种设备，2018（4）：18-20.