[发明专利]一种塔式起重机结构形变在线监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及塔式起重机安全监控技术领域，尤其是涉及一种塔式起重机结构形变在线监测系统及方法。

背景技术

塔式起重机（简称塔机）属于一类特种机械设备，主要用于建筑工地上的吊装作业。目前，我国拥有300多个塔机生产厂家，年产塔机数量接近2万台，其中80吨米以下的中小型塔机占80%以上。

塔机工作范围大，工况复杂，组成塔机的大型钢构件常年暴露在外界环境中。由于偶尔撞击、气候突变、材料老化和地基沉陷等因素的作用，这些大型钢构件容易产生形变，导致塔机发生倾斜，甚至导致失稳事故的发生。

塔机的稳定性一直是行业的关注焦点，同时塔机的稳定性也在制约着塔机的发展。在塔机设计规范中，塔机的稳定性验算是塔机设计生产的重要指标。对于塔机的设计，塔机合力矩计算具有明显的指导作用。但是在实际工作中，直接监测塔机的合力矩几乎是不可能的。传统的监测方案是通过监测塔机的运行参数，获取塔机的各部分工作状态信息，依靠司机进行整体状态判断。这种监测方法不仅监测量多，同时增加了塔机司机劳动强度。

申请日为2009年04月20日、申请号为200910022111.1的中国专利公开了一种基于超声传感网络的塔式起重机失稳在线监测预警系统及方法，提出了采用多超声传感器融合技术进行塔机上部结构的摆动和扭动监测。其特点是固定超声探头，利用参考点与多个监测点的超声距离测量，进行塔机形变动态监测。但是，由于远距离作用时，超声传感器具有较强的指向性，当塔机钢结构发生大形变时，该系统及方法的距离测量可能存在失效问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计合理、实现方便、安装布设方便、工作可靠性高的塔式起重机结构形变在线监测系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：包括设置在塔式起重机顶升套架上的监测点模块、设置在塔式起重机下方且与所述监测点模块无线连接并通信的三维超声扫描模块和与所述三维超声扫描模块无线连接并通信的主控制台模块，所述监测点模块包括第一微处理器模块和为监测点模块中各用电模块供电的第一电源模块，以及与所述第一微处理器模块相接的第一无线通信模块和超声波驱动电路模块，所述超声波驱动电路模块的输出端接有超声波发射传感器模块；所述三维超声扫描模块包括第二微处理器模块和为三维超声扫描模块中各用电模块供电的第二电源模块，以及与所述第二微处理器模块相接的数据存储器模块、云台伺服控制器模块和与第一无线通信模块无线连接并通信的第二无线通信模块，所述第二微处理器模块的输入端接有温度传感器模块和信号调理电路模块，所述信号调理电路模块的输入端接有超声波接收传感器模块，所述云台伺服控制器模块上接有三维云台，所述超声波接收传感器模块安装在所述三维云台上；所述主控制台模块包括微型计算机和与所述微型计算机相接且与所述第二无线通信模块无线连接并通信的第三无线通信模块。

上述的一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：所述监测点模块的数量为一个或多个。

上述的一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：所述第一无线通信模块、第二无线通信模块和第三无线通信模块均为ZIGBEE无线通信模块。

上述的一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：所述第一微处理器模块为ARM微处理器。

上述的一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：所述ARM微处理器为芯片LPC1114。

上述的一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：所述第二微处理器模块为FPGA微处理器。

上述的一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：所述FPGA微处理器为芯片CY7C68013。

上述的一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：所述数据存储器模块为RAM存储器模块。

本发明还提供了一种数据处理速度快、实时性强、工作可靠性高、实用性强的塔式起重机结构形变在线监测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、系统初始化：所述监测点模块、三维超声扫描模块和主控制台模块开机初始化；

步骤二、监测点模块与三维超声扫描模块之间距离数据、监测点模块的方位数据的采集与传输，其具体过程为：

步骤201、所述主控制台模块通过第三无线通信模块向三维超声扫描模块发送指定监测点模块监测指令；