CN103395727A

CN103395727A - 高处作业吊篮安全载荷控制方法与称量装置

Info

Publication number: CN103395727A
Application number: CN2013103455822A
Authority: CN
Inventors: 孙文迁; 田华强; 黄楠
Original assignee: Shandong Provincial Academy of Building Research
Current assignee: Shandong Provincial Academy of Building Research
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2013-11-20

Abstract

一种高处作业吊篮安全载荷控制方法，其特征是它包括如下步骤。采样数据读取步骤：采样数据读取步骤完成对吊篮悬吊平台两端的销轴传感器送到A/D转换单元的测重信号进行采样读取操作，读取的两组测重信号数据送至采样数据处理步骤。数据处理步骤：数据处理步骤完成超载判断和偏载判断，并将数据处理结果分别送到数据存储单元存放和“显示单元”显示并发出执行指令。通过对吊篮起升载荷重量的测量，对吊篮提升机运行状态实施有效控制，避免吊篮载荷超载引起的吊篮倾覆坠落和载荷严重失衡引起悬吊平台倾斜等严重安全事故情况的发生，并对荷载接近额载和轻微失衡情况进行预警提示，消除安全隐患，保证施工安全。

Description

高处作业吊篮安全载荷控制方法与称量装置

技术领域

本发明涉及高处作业吊篮起升载荷安全领域，可用于高处施工作业吊篮起升载荷重量及载荷平衡的安全控制。

背景技术

高处作业吊篮又名电动吊篮，是一种通过悬挂机构架设于建筑物或构筑物上，提升机构驱动悬吊平台通过钢丝绳沿立面上下运动的一种非常设悬挂设备，大量应用于建筑业、船舶修造业、采矿及化工等行业。

吊篮整机由悬挂机构、悬吊平台、提升机、安全锁、工作钢丝绳、安全钢丝绳和电控箱及电气控制系统等主要部分组成。为了保证吊篮的施工作业安全，吊篮悬挂机构的抗倾覆力矩与倾覆力矩的比值不得小于2。抗倾覆力矩为配重、插杆、后支架的质量与配重点到悬挂机构前支点的距离的乘积；倾覆力矩为悬吊平台、提升机、电气控制系统、钢丝绳、额定起升载荷重量、风载荷所产生的等效载荷等荷载总和与悬挂机构前梁伸出部分长度的乘积。因此为了保证吊篮的施工作业安全，在施工作业时，吊篮的安全起升载荷（起升载荷重量和载荷平衡）应受到严格的控制，也即起升载荷重量不能超过吊篮的额定起升载重量，荷载在悬吊平台上应均匀布置。如果发生起升载荷超载或载荷布置严重失衡的情况，则可能引起吊篮悬吊平台倾覆坠落或悬吊平台严重倾斜等人身伤亡安全事故的发生。

目前，我国高处作业吊篮在施工使用过程中，对起升载荷重量和载荷平衡的控制依靠的是操作人员目测估计，这在实际使用过程中经常发生较大偏差，引起吊篮倾覆坠落或悬吊平台倾斜等严重安全事故。目前尚未见有对高处作业吊篮的起升载荷重量及载荷平衡的自动测控技术和设备的实际应用。

发明内容

本发明的目的是解决高处作业吊篮因操作人员对起升载荷重量和载荷平衡目测估计失准而引起的吊篮超载倾覆坠落和悬吊平台倾斜等重大安全生产事故，发明了一种对高处作业吊篮起升载荷重量及载荷平衡自动测控的方法与装置。

本发明解决其决技术问题所采用的技术方案如下：

一种高处作业吊篮安全载荷控制方法，其特征是它包括如下步骤：

采样数据读取步骤：采样数据读取步骤完成对吊篮悬吊平台两端的销轴传感器送到A/D转换单元的测重信号进行采样读取操作，读取的两组测重信号数据送至采样数据处理步骤；

数据处理步骤：数据处理步骤完成超载判断和偏载判断，并将数据处理结果分别送到数据存储单元存放和显示单元显示并发出执行指令。

本方案的具体特点还有，所述超载判断是指数据处理步骤将两端测重信号数据累加后与额定载重量进行比较，判定实际载荷的超载情况；如果实际载荷大于额定载荷则数据处理步骤发出上升限制及报警信号指令，上升限制指令通过切断提升机上升控制回路电源，禁止对吊篮上升操作，直至载荷超载情况得到纠正为止；如果实际载荷达到额定载荷的90%，则数据处理步骤发出预警输出信号，预警信号提醒操作人员实际载荷接近额定载荷。

所述偏载判断是指数据处理步骤在确定吊篮实际载荷小于额定载荷的情况下，通过对检测的吊篮两端测重信号数据进行比较，判断吊篮载荷的平衡情况；设定载荷偏载系数为两端测重数据之比，如果载荷偏载系数＞1.25或偏载系数＜0.8，表明载荷严重失衡，则数据处理步骤发出上升限制及报警信号指令，上升限制指令通过切断提升机上升控制回路电源，禁止对吊篮上升操作，直至吊篮载荷失衡情况得到纠正为止；如果偏载系数≤1.25或偏载系数≥0.8，表明载荷轻微失衡，则数据处理步骤发出预警输出指令，预警信号提醒操作人员实际载荷轻度失衡，但不限制对吊篮上升操作；如果吊篮载荷及荷载分布均满足规定要求，则吊篮可以正常上升操作。

一种高处作业吊篮安全载荷控制方法，在吊篮提升机上对吊篮重量进行称量，其特征是采用销轴传感器测量吊篮平台两端的悬吊重量，两个销轴式传感器输出两个测重信号，通过A/D转换单元转换，由微控制单元MCU（如MCS51系列单片机）对两个转换后的测重信号进行比较分析，确定吊篮起升载荷的超载情况和载荷平衡情况，从而对吊篮提升机发出相应的控制指令，确保对吊篮载荷安全控制。

本方案具体特点还有，设置有显示单元，显示单元分别显示吊篮两端吊重和总重量，并显示载荷的百分比和偏载系数值。

一种实施前述的高处作业吊篮安全载荷控制方法的称量装置，其特征是所述称量装置用于装有提升机的吊篮，两台吊篮提升机分别通过销轴传感器与提升机下安装支架连接，提升机下安装支架固定在悬吊平台两侧面，销轴传感器作为提升机与悬吊平台之间的承重受力轴，销轴传感器测量信号送到中央控制器。

本方案具体特点还有，所述中央控制器设有微控制单元（MCU）、A/D信号转换单元、输出控制单元、显示单元、操作按键、数据存储单元及通讯单元。

本发明具有以下有益效果：

1．采用销轴传感器测量吊篮起升重量，吊篮的承载结构不需改变，安装方便，节省安装、维护费用。销轴传感器与高处作业吊篮结合，开创了吊篮载重测量技术的新应用，提高了吊篮载重测量精确度；通过将两个吊篮测重信号累加后与额定载重量比较，判定吊篮荷载的超载状况；

2．提出吊篮载荷偏载系数，通过两个测重信号的比值大小，判定吊篮载荷偏载状况；

3．系统中，中央控制器实现了吊篮安全载荷测控的自动化处理；中央控制器根据吊篮载荷的超载和偏载状况，分别对提升机运行状态实施有效控制，避免吊篮载荷“超载”和“严重失衡”情况的发生，并对荷载“接近额载”和“轻微失衡”情况进行预警提示，消除安全隐患，保证施工安全。

附图说明

图1为本发明中控制原理框图。图2为本发明中程序流程图。图3为本发明中数据流图。图4为本发明中各主要设备安装位置示意图。图5为本发明中销轴传感器安装正立面示意图。图6为本发明中销轴传感器安装侧立面示意图。

图中：1—安全锁；2—安全钢丝绳；3—工作钢丝绳；4—提升机辅助安装孔；5—提升机；6—销轴传感器；7—提升机安装耳板；8—悬吊平台；9—电控箱；10—提升机下安装支架；11—提升机上安装支架。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

实施例1

一种高处作业吊篮安全载荷控制方法，程序控制流程如图2所示，数据流程如图3所示，它包括如下步骤：采样数据读取步骤：采样数据读取步骤完成对吊篮悬吊平台两端的销轴传感器送到A/D转换单元的测重信号进行采样读取操作，读取的两组测重信号数据送至“采样数据处理”步骤。数据处理步骤：数据处理步骤完成超载判断和偏载判断，并将数据处理结果分别送到“数据存储单元”存放和“显示单元”显示并发出执行指令。

所述超载判断是指数据处理步骤将两端测重信号数据累加后与额定载重量进行比较，判定实际载荷的超载情况；如果实际载荷大于额定载荷则数据处理步骤发出上升限制及报警信号指令，上升限制指令通过切断提升机上升控制回路电源，禁止对吊篮上升操作，直至载荷超载情况得到纠正为止；如果实际载荷达到额定载荷的90%，则数据处理步骤发出预警输出信号，预警信号提醒操作人员实际载荷接近额载。

图2中，“初始化”是主控程序开机初始化子程，主要完成各硬件设备的开机状态自检、系统时钟的初始化及主控参数的预置。“初始化”完成后，主控程序进入到对吊篮安全载荷循环测控状态。

首先，主控程序检测是否有“按键操作”，如果“有”则自动转到“按键操作”处理子程，“按键操作”处理程序主要完成部分主控参数的修改及吊篮系统“零点”、“自重”的自检，执行完“按键操作”后转回到主控程序。

然后，主控程序进入“采样显示”，完成对吊篮悬吊平台两端的测重传感器送到A/D转换单元的测重信号进行采样读取操作，读取的两组测重信号数据经“采样数据处理”后分别送到“数据存储单元”存放和“显示单元”显示，“采样数据处理”是保证得到的测重数据真实、有效。由于“数据存储单元”的有限性，存放于其中的“测重数据”按照时间顺序有序存放，并且按照“先进先出”的原则存放，保证存储于其中的数据是最近、最新的数据。

下一步，主控程序进入“超载判断”，主控程序先将读取的两端测重数据累加后作为吊篮实际载荷总重量，并与额定载重量进行比较，判定实际载荷的超载状况。如果实际载荷大于额定载荷则主控程序发出“上升限制”及“报警信号”指令，“上升限制”子程通过“输出控制单元”切断提升机上升控制回路电源，禁止对吊篮“上升操作”，直至载荷“超载”情况得到纠正为止；如果实际载荷达到额定载荷的90%，则主控程序发出“预警输出”信号，预警信号提醒操作人员实际载荷接近额载。

在主控程序确定吊篮实际载荷小于额定载荷的情况下，通过对检测的吊篮两端测重数据进行比较，判断吊篮载荷的平衡情况。设定载荷偏载系数为两端测重数据之比，如果载荷偏载系数＞1.25或偏载系数＜0.8，表明载荷“严重失衡”，则主控程序发出“上升限制”及“报警信号”指令，“上升限制”子程通过“输出控制单元”切断提升机上升控制回路电源，禁止对吊篮“上升操作”，直至吊篮载荷“失衡”情况得到纠正为止；如果偏载系数≤1.25或偏载系数≥0.8，表明载荷“轻微失衡”，则主控程序发出“预警输出”指令，预警信号提醒操作人员实际载荷轻度失衡，但不限制对吊篮“上升操作”。

如果吊篮载荷及荷载分布均满足规定要求，则吊篮可以正常“上升操作”。

如图3所示，控制程序的“数据流程”是采用数字信号完成的。吊篮左测重传感器L和右测重传感器R输出的0～5V模拟信号经“采样”转换成计算机识别的数字信号D_L和D_R后送到“数据处理”程序，“数据处理”是保证得到的测重数据真实、有效，“数据处理”完的测重数据D_L和D_R分别送到“存储器”存储和显示单元“显示”，并将从“存储器”读取的额载数据D_E送到显示单元“显示”。

吊篮的“超载”判定是根据两端测重数据累加后作为吊篮实际载荷总重量（D_L+D_R）与额定载重量（D_E）进行比较，判定实际载荷的超载状况，即根据[（D_L+D_R）/D_E]的比值情况给出不同的控制输出。当（D_L+D_R）＞D_E，则判定吊篮载荷“超载”，主控程序输出“上升限制”和“报警输出”指令；当（D_L+D_R）＞0.9D_E，则判定吊篮载荷“接近额载”，主控程序发出 “预警输出”指令；主控程序同时将[（D_L+D_R）/D_E]的比值百分数送到显示单元“显示”。

吊篮的“偏载”判定是根据载荷偏载系数大小，判定实际载荷的平衡状况。偏载系数为吊篮两端测重数据之比，即D_L/D_R。当D_L＞D_R，表示“左偏”，当D_L＜D_R，表示“右偏”；当（D_L/D_R）＞1.25或（D_L/D_R）＜0.8，表明载荷“严重失衡”，当（D_L/D_R）≤1.25或（D_L/D_R）≥0.8，表明载荷“轻微失衡”。当主控程序发现D_L＞1.25D_R或D_L＜0.8D_R，则判定吊篮载荷“严重失衡”，输出“上升限制”和“报警输出”指令；当主控程序发现D_L≤1.25D_R或D_L≥0.8D_R，判定载荷“轻微失衡”，发出“预警输出”指令；主控程序同时将“偏载系数”送到显示单元“显示”。

实施例2

一种高处作业吊篮安全载荷控制方法，在吊篮提升机上对吊篮重量进行称量，采用销轴传感器测量吊篮平台两端的悬吊重量，两个销轴式传感器输出两个测重信号，通过A/D转换单元转换，由MCU对两个转换后的测重信号进行比较分析，确定吊篮起升载荷的超载情况和载荷平衡情况，从而对吊篮提升机发出相应的控制指令，确保对吊篮载荷安全控制。

中央控制单元设置有显示单元，显示单元分别显示吊篮两端吊重和总重量，并显示载荷的百分比和偏载系数值。

如图1所示，中央控制器设有微控制单元MCU、A/D信号转换单元、输出控制单元、显示单元、操作按键、数据存储单元及通讯单元。

实施例3

如图4、图5和图6所示，一种实施高处作业吊篮安全载荷控制方法的称量装置，所述称量装置用于装有提升机的吊篮，两台吊篮提升机分别通过销轴传感器与提升机下安装支架连接，提升机下安装支架固定在悬吊平台两侧面，销轴传感器作为提升机与悬吊平台之间的承重受力轴，销轴传感器测量信号通送到中央控制器。

图5为测重销轴传感器安装正立面图，图6为测重销轴传感器安装侧面图。图中提升机5安装孔位于两提升机安装耳板7中间，提升机安装耳板7与提升机下安装支架10相连，提升机5上部通过提升机辅助安装孔4与提升机上安装支架11相连。销轴传感器6通过提升机安装耳板7及提升机安装孔将提升机5与提升机下安装支架10连接固定。

Claims

1.一种高处作业吊篮安全载荷控制方法，其特征是它包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的高处作业吊篮安全载荷控制方法，其特征是所述超载判断是指数据处理步骤将两端测重信号数据累加后与额定载重量进行比较，判定实际载荷的超载情况；如果实际载荷大于额定载荷则数据处理步骤发出上升限制及报警信号指令，上升限制指令通过切断提升机上升控制回路电源，禁止对吊篮上升操作，直至载荷超载情况得到纠正为止；如果实际载荷达到额定载荷的90%，则数据处理步骤发出预警输出信号，预警信号提醒操作人员实际载荷接近额定载荷。

3.根据权利要求1所述的高处作业吊篮安全载荷控制方法，其特征是所述偏载判断是指数据处理步骤在确定吊篮实际载荷小于额定载荷的情况下，通过对检测的吊篮两端测重信号数据进行比较，判断吊篮载荷的平衡情况；设定载荷偏载系数为两端测重数据之比，如果载荷偏载系数＞1.25或偏载系数＜0.8，表明载荷严重失衡，则数据处理步骤发出上升限制及报警信号指令，上升限制指令通过切断提升机上升控制回路电源，禁止对吊篮上升操作，直至吊篮载荷失衡情况得到纠正为止；如果偏载系数≤1.25或偏载系数≥0.8，表明载荷轻微失衡，则数据处理步骤发出预警输出指令，预警信号提醒操作人员实际载荷轻度失衡，但不限制对吊篮上升操作；如果吊篮载荷及荷载分布均满足规定要求，则吊篮可以正常上升操作。

4.一种高处作业吊篮安全载荷控制方法，在吊篮提升机上对吊篮重量进行称量，其特征是采用销轴传感器测量吊篮平台两端的悬吊重量，两个销轴式传感器输出两个测重信号，通过A/D转换单元转换，由微控制单元对两个转换后的测重信号进行比较分析，确定吊篮起升载荷的超载情况和载荷平衡情况，从而对吊篮提升机发出相应的控制指令，确保对吊篮载荷安全控制。

5.根据权利要求4所述的高处作业吊篮安全载荷控制方法，其特征是设置有显示单元，显示单元分别显示吊篮两端吊重和总重量，并显示载荷的百分比和偏载系数值。

6.一种实施权利要求4所述的高处作业吊篮安全载荷控制方法的称量装置，其特征是所述称量装置用于装有提升机的吊篮，两台吊篮提升机分别通过销轴传感器与提升机下安装支架连接，提升机下安装支架固定在悬吊平台两侧面，销轴传感器作为提升机与悬吊平台之间的承重受力轴，销轴传感器测量信号送到中央控制器。

7.根据权利要求6所述的高处作业吊篮安全载荷控制方法的称量装置，其特征是所述中央控制器设有微控制单元、A/D信号转换单元、输出控制单元、显示单元、操作按键、数据存储单元及通讯单元。