CN103030069B - 船坞起重设备自动防撞系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了船坞起重设备自动防撞系统，包括：中央控制系统，数据通讯模块，以及安装于各个起重设备上的数据采集模块，旋转机构保护装置，电控系统以及上位机，所述数据采集模块将检测到的起重设备的信息通过数据通讯模块传递给中央控制系统，经中央控制系统处理得到起重设备的具体位置和状态再通过数据通讯模块传送给上位机，所述上位机根据该信息，针对电控系统作出对应的处理，所述旋转机构保护装置包括设定起重设备的危险警示区域的位置检测装置和雷达测距装置，数据采集模块采集两者的信息传输给中央控制系统。解决船坞起重设备各作业过程中可能发生的碰撞问题，具有高安全性和高可靠性的特点。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制系统，具体涉及船坞起重设备自动防撞系统。
背景技术
在修造船厂的正常生产作业过程中,围绕船坞布置的门座机和龙门吊是主要的生产设各。由于这些设备的大型化,司机在操作时视线受阻而出现盲区,无法得知周边临近设各的具体位置,仅靠经验来操作,而且由于门座机的回转半径较大,很容易就会造成位于同一轨道上的龙门吊之间、门座机与龙门吊之间发生相互碰撞,造成事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供船坞起重设备自动防撞系统，既能够主动防止碰撞的事故，又能够在司机视线受堵的情况下，进行预报警提醒司机，防止碰撞事件的发生，解决船坞起重设备各作业过程中可能发生的碰撞问题，具有高安全性和高可靠性的特点。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
船坞起重设备自动防撞系统，包括：
中央控制系统，数据通讯模块，以及安装于各个起重设备上的数据采集模块，旋转机构保护装置，电控系统以及上位机，
所述数据采集模块将检测到的起重设备的信息通过数据通讯模块传递给中央控制系统，经中央控制系统处理得到起重设备的具体位置和状态再通过数据通讯模块传送给上位机，所述上位机根据该信息，针对电控系统作出对应的处理，
所述旋转机构保护装置包括设定起重设备的危险警示区域的位置检测装置和雷达测距装置，数据采集模块采集两者的信息传输给中央控制系统。
优选的，所述上位机还包括有防撞报警模块和显示模块，防撞报警模块用于对司机进行报警，通知司机注意有障碍物在附近，显示模块用于显示起重设备周围的环境信息，并提示司机进行避让操作。
优选的，防撞系统还包括有设置起重设备上的若干个球型摄像头，并将采集的信息传输给显示模块，设置驾驶室的显示模块内能实时观测到周围的环境信息。
优选的，位置检测装置安装于起重设备的回转主轴或旋转大齿轮内侧，一旦超出设定的起重设备的危险警示区域后，防撞报警模块报警，同时上位机给电控PLC发出动作指令，起重设备的电机停车。
优选的，所述位置检测装置设定一基准旋转角度，在设备作业过程中,防撞系统会根据电机的正、反转信号来计算旋转角度的即时角度。
优选的，电机旋转时，位置检测装置检测到电机旋转信号就是旋转角度信号，电机正转时为旋转角度加法计算，反之为旋转角度减法计算，通过中央控制系统，实现旋转机构的后备保护。
优选的，所述雷达测距装置有效检测距离不低于6m，当障碍物小于3.00m时报警模块报警且起重设备减速至10%，当障碍物小于1.50m时，起重设备的电机停车。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明既能够主动防止碰撞的事故，又能够在司机视线受堵的情况下，进行预报警提醒司机，防止碰撞事件的发生，解决船坞起重设备各作业过程中可能发生的碰撞问题，具有高安全性和高可靠性的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工作原理图。
图2为本发明的门座式起重机的结构示意图。
图3为本发明的门座式起重机的局部放大图。
图4为本发明的检测装置的工作原理图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参照图1，防撞系统独立成系统，不受主机断电的影响，采用独立控制系统。
参照图1，船坞起重设备自动防撞系统，包括：中央控制系统，数据通讯模块，以及安装于各个起重设备上的数据采集模块，旋转机构保护装置，电控系统以及上位机，
旋转机构保护装置包括：设定起重设备的危险警示区域的位置检测装置和雷达测距装置；
在易发生碰撞门机的相关位置安放雷达测距装置,此雷达测距装置(含数据采集模块)可输出模拟量或相应的开关量给中央控制系统做统一处理,结合检测装置判断出当前门座机的姿态信息做统一的控制判断。同时向机上的PLC发出相应的预警信息,便于门座机的集中控制。雷达测距装置也可安装在摄像头附近便于实施检测周围龙门吊的状态。
有效检测距离不低于6m,灵敏度可调；可设定门机减速,停止点，当障碍物小于3.00m时报警且大车机构减速至10%，当障碍物小于1.50m时，大车机构正常停止。
在旋转机构上还有一套位置检测装置，可以设立危险警示区域,进入区域后系统通过处理，自动报警和停车，起到双重保护。位置检测装置为一接近开关，安装于门座机的回转主轴或旋转大齿轮内侧，接近开关系统会根据检测到的状态识别门座机的旋转位置,并对危险区域进行识别,从软件和硬件上进行双重的保护,此信号作为依据进入中央控制系统统一处理,并联锁整个电控系统进行预警或者产生相应的停车过程。
中央控制系统：中央控制系统为专业数据处理单元,通过采集检测装置和雷达测距装置及电机正机正、反转等综合信息加以计算,通过建立详细的数据模型,计算、分析,并最终生成控制指令,送入上位机，以锁定机上电控系统并发出相应的报警及停车动作。
上位机：上位机与原门机电控系统无缝连接。将防撞危险区域及及相关预警信息处理在上位机上。同时,将增加此门座机的全面故障诊断信息,便于门座机电控系统日后的保养及维护,有效降低使用成本。
防撞报警模块：报警信号被触发后,该装置向司机进行声光报警和画面提示。在系统的半自动操作模式下,专用数据通讯模块的控制输出信号驱动声光报警装置,并通过上位机系统提示司机进行一些相关的避让和停车操作。
控制信号发生时,该装置向司机进行声光报警和LED指示。在系统的半自动操作模式下,专用数据通讯模块的控制输出信号驱动声光报警装置,并通过LED提示司机进行反向行驶、减速、回转等相关避让操作。
数据通讯模块：数据采集通过模块的DI通道、高速计数通道及Rs4gs串口实现，用来采集接近开关、编码器及电机正、反转等信号。DI和高速计数通道端口可以根据系统需要自由配置。
还包括有摄像系统，摄像系统包括若干个摄像头，可以让操作人员很方便、清楚的看到后方的图像,实时监控后方的情况。摄像系统可以自动记录监视画面,可以记录超过一个月的画面数据。
为了防止门座机机房后部分与龙门吊发生碰撞,在门座机的相关部分安装球型摄像头。同时在司机室内正前方安装一个便于司机观察的显示装置。此套摄像系统同时包含便于放大和缩小的控制键盘,便于实施对画面的监视。
以上几部分系统即能够主动防止碰撞的事故,又能够在司机视线受堵的情况下被动防止碰撞事件的发生。
参照图2，起重设备包括门座式起重机和龙门吊，门座式起重机的中部旋转部位安装有旋转机构保护装置1，
参照图3，旋转机构保护装置1包括安装支架2，在安装支架2的两侧安装有位置检测装置3，在安装支架2的下部还设置有雷达测距装置4，安装雷达测距装置4的固定杆5平行于龙门吊轨道。
位置检测装置3为一磁感应接近开关6，磁感应接近开关6的对应处设置有永磁铁7，永磁铁7固定于门座式起重机的主塔架8上，位置检测装置3实时为防撞系统提供旋转角度信号以及停车动作信号。
参照图4，防撞系统的回转检测主要针对门座机，当检测装置检测到安装在回转主轴或齿轮箱上的旋转角度信号时，系统会根据初始化后的初始角度计算出门座机的回转角度，从而判断在回转半径内是否可能发生碰撞。这种检测方法不需要采集电机的编码器信号。
当防撞系统初始化完成后，系统将初始化时的旋转角度作为默认初始角度，在设备作业过程中，系统会根据电机的正、反转信号及检测到的旋转角度信号来计算回转的即时角度。电机旋转时，装置检测到的信号就是回转的角度(电机正转时为旋转角度加法计算，反之为旋转角度减法计算)，通过数据处理单元，从而实现旋转机构的后备保护。
本发明的工作原理：
在每台设备各上安装接近开关等检测元件和雷达测距等数据采集模块,检测到的位置、回转区域等信息传输输入到安装有数据处理软件的后台数据处理单元，
通过数据处理软件的计算分析得到设备的具体位置和状态,并生成控制信号,然后传输到起重设备上的数据处理单元模块,它可以向起重机上的PLC发出两个方向的连锁信号实现自动减速及停止，同时用声光通知司机注意有障碍物在附近,避免设备之间的相互碰撞。
防撞系统选用了安全可靠的检测元件和简单实用的检测方法，能够快速准确地检测出起重设各的实际相对位置。
数据采集模块针对性及适用性强，具有响应速度快、抗干扰能力强、可靠性高等特点。防撞系统占用设备上原控制系统的资源少，接口简单。
在半自动操作模式下，数据采集及数据处理都是相对独立于原控制系统PLC，与原控制系统的接口通过串行通信或硬接线连接，数据通讯量很少，不会对原PLC系统产生任何影响。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.船坞起重设备自动防撞系统，其特征在于，包括：
中央控制系统，数据通讯模块，以及安装于各个起重设备上的数据采集模块，旋转机构保护装置，电控系统以及上位机，
所述数据采集模块将检测到的起重设备的信息通过数据通讯模块传递给中央控制系统，经中央控制系统处理得到起重设备的具体位置和状态再通过数据通讯模块传送给上位机，所述上位机根据该信息，针对电控系统作出对应的处理，
所述旋转机构保护装置包括设定起重设备的危险警示区域的位置检测装置和雷达测距装置，数据采集模块采集两者的信息传输给中央控制系统；
所述上位机还包括有防撞报警模块和显示模块，防撞报警模块用于对司机进行报警，通知司机注意有障碍物在附近，显示模块用于显示起重设备周围的环境信息，并提示司机进行避让操作；
防撞系统还包括有设置起重设备上的若干个球型摄像头，并将采集的信息传输给显示模块，设置驾驶室的显示模块内能实时观测到周围的环境信息；
位置检测装置安装于起重设备的回转主轴或旋转大齿轮内侧，一旦超出设定的起重设备的危险警示区域后，防撞报警模块报警，同时上位机给电控PLC发出动作指令，起重设备的电机停车。
所述位置检测装置设定一基准旋转角度，在设备作业过程中,防撞系统会根据电机的正、反转信号来计算旋转角度的即时角度；
电机旋转时，位置检测装置检测到电机旋转信号就是旋转角度信号，电机正转时为旋转角度加法计算，反之为旋转角度减法计算，通过中央控制系统，实现旋转机构的后备保护；
所述雷达测距装置有效检测距离不低于6m，当障碍物小于3.00m时报警模块报警且起重设备减速至10％，当障碍物小于1.50m时，起重设备的电机停车。；
所述起重设备包括门座式起重机和龙门吊，门座式起重机的中部旋转部位安装有旋转机构保护装置；所述旋转保护装置包括安装支架，在安装支架的两侧安装有所述的位置检测装置，在安装支架的下部还设置有所述的雷达测距装置，安装所述的雷达测距装置的固定杆平行于龙门吊轨道；
所述的位置检测装置为一磁感应接近开关，所述的磁感应接近开关的对应处设置有永磁铁，所述的永磁铁固定于门座式起重机的主塔架上，所述的位置检测装置实时为防撞系统提供旋转角度信号以及停车动作信号。
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