[实用新型]基于超声传感网络的塔式起重机失稳在线监测预警装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种塔式起重机安全监测装置，尤其涉及一种基于超声传感网络的塔式起重机失稳在线监测预警装置。

背景技术

塔式起重机(以下简称塔机)是建筑行业应用范围最广的一类起重机械，主要用于建筑工地上的水平和垂直吊装，它的工作特点是起吊高度高、工作幅度大，属高空作业。近年来，随着国民经济的快速发展和建筑业规模的扩大，塔机创造了很好的经济和社会效益。

由于城市建设的发展和高层建筑结构的增多，塔机满载率加大，工作繁忙程度加重，塔机在使用过程中出现的倒塌、断臂、碰撞等机毁人亡的重大事故也日益增多。为此，国家相关部门对塔机安全监管十分重视，相继制定了《塔式起重机操作使用规程》、《建筑起重机械安全监督管理规定》、《建筑施工特种作业人员管理规定》等相关国家标准和安全法规，这些规定的出台对保障建筑起重设备安全使用起到了重要作用。但是，近年来塔机事故还是时有发生，并呈上升趋势。据国家安全生产监督管理总局政府网站事故查询系统不完全统计，从2004年1月至2008年12月，国内一次性死亡3人以上的塔机较大安全事故就有34起，造成124人死亡，47人受伤。这些塔机事故的发生造成了严重的人员伤亡和经济损失。有资料对国内120余例塔机事故进行了统计分析，塔机整机倾覆事故所占比例达一半以上，其次是碰撞及塔身、起重臂折断。

塔机的失稳是整机倾覆事故发生的主要原因，对失稳状态的监测显得尤为重要。造成塔机失稳的因素较多，例如载荷的作用性质、作业环境以及作业人员的操作等。现有塔机安全保护系统通常可以监测塔机的实际起升重量、力矩幅值、小车幅度、吊钩高度、回转角度、风速等运行参数，获取塔机的各部分工作状态信息，依靠司机进行整体失稳状态判断。这种监测方法不仅监测参数多，同时也增加了塔机司机劳动强度，大大降低了塔机的工作效率和安全水平。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于，提供一种基于超声传感网络的塔机失稳在线监测预警装置。

为了实现上述任务，本实用新型采用如下的技术方案：

一种基于超声传感网络的塔式起重机失稳在线监测预警装置，其特征在于，该装置包括：

一个主控制器模块，用于完成塔身及水平臂监测点的摆动和扭动计算，与失稳模型匹配并进行失稳评价，结果存储并将可能失稳通过人机接口通知塔机司机及时采取有效预防措施；

一个以上的监测点模块，分别布置在塔身和水平臂若干位置，用于观测点的摆动及扭动原始位移监测，并将结果上传主控制器模块；

一个以上的参考点模块，为监测点的原始位移监测提供绝对参考源和相对参考源；

主控制器模块以无线网络方式与监测点模块和参考点模块通信，监测点模块和参考点模块之间距离采用超声形式进行测量。

所述主控制器模块包括：CPU处理单元、存储单元、无线通信单元、人机接口单元和电源等。主控制器模块的CPU处理单元通过无线通信单元实时收集装置监测点与参考点的距离信息并对其进行分析，得出塔机上部摆动和扭动特征信息，输入失稳模型计算得出塔机稳定状态量值，将其结果存储并将可能失稳通过人机接口通知塔机司机。

所述监测点模块包括：CPU处理单元、存储单元、无线通信单元、超声信号接收单元、补偿单元和电源等。监测点模块通过无线通信单元和超声信号接收单元实时接收参考点模块发出的超声信号，进行计算获取其本身与参考点的距离信息，并将该信息实时上传主控制器模块。

所述参考点模块包括：CPU处理单元、存储单元、无线通信单元、超声信号发射单元和电源等。参考点模块通过无线通信单元和超声信号发射单元实时发射超声信号，协同监测点模块进行距离测量。

本实用新型的基于超声传感网络的塔式起重机失稳在线监测预警装置及其方法，具有抗干扰能力强、实时性好、简单易用的特点，能够有效降低塔机司机劳动强度，提高塔机失稳监测水平，降低塔机倾覆事故的发生，使塔机安全、高效运行。

附图说明

图1为本实用新型的在线监测装置组成框图；

图2为本实用新型的摆动、扭动参考点及监测点布置示意图；

图3为本实用新型的主控制器模块组成框图；

图4为本实用新型的监测点模块组成框图；

图5为本实用新型的参考点模块组成框图；

图6为本实用新型的主控制器模块软件结构图；

图7为本实用新型的主控制器模块装置管理程序工作流程；

图8为本实用新型的监测点模块工作流程；

图9为本实用新型的参考点模块工作流程。