CN106348173B - 一种起重机跨障碍吊装工况推荐系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种起重机跨障碍吊装工况推荐系统及其方法，包括控制器和与其电连接的传感器单元、声光报警装置、显示器，其中传感器单元由多组安装在障碍吊装设备的臂架上的长度传感器和角度传感器组成。通过在系统中增加跨障碍吊装工况推荐人机交互功能模块、跨障碍吊装数学模型计算功能模块、性能表查询对比功能模块、推荐工况展示功能模块、跨障碍吊装警示功能模块，联合实现起重机跨障碍吊装工况推荐系统功能。根据障碍物、吊装物的一些信息，经过跨障碍吊装系统数学模型计算，给出满足吊装要求的工况信息，当吊装作业过程中接近障碍物时报警提示。本发明减少人工计算，降低劳动强度，提高工作效率和吊装安全性，有效解决了现有技术的不足。

Description

一种起重机跨障碍吊装工况推荐系统及其方法
技术领域
本发明涉及吊装技术领域，尤其涉及一种起重机跨障碍吊装工况推荐系统及其方法。
背景技术
起重机障碍吊装设备主要用于流动式起重机，比如汽车起重机、全地面起重机、越野轮胎起重机、履带起重机等，它们有一共同特点：通过改变臂架长度/角度来改变工作幅度，同时额定吊重量也随之改变。如今，各类起重机现已大量应用于城市建筑建设、工厂设备吊装、桥梁施工等场合。起重机吊装作业环境较为复杂，旁边可能会有高压线、墙体等，常常出现跨障碍吊装作业的情况。
对于跨障碍的吊装作业，往往需要操作者预估吊臂长度、吊臂俯仰角度等工况，既要保证满足吊装要求，又要防止吊臂与障碍物发生碰撞。所以跨障碍吊装之前，正确的计算出吊装作业工况是十分重要的。
目前跨障碍吊装工况计算主要靠操作者人工计算或估算，与操作者的经验、数学计算能力息息相关，存在以下缺陷：首先，操作者人工计算或估算满足跨障碍吊装作业的工况，根据得到的工况与性能表进行对比，验证是否满足吊装要求，易出现计算错误的情况，可靠性低；其次，人工计算或估算所需工况，根据工况人工查阅、对比性能表，验证是否满足吊装要求，耗时长，工作效率低；最后，跨障碍吊装过程中，吊装作业和防止与障碍物碰撞需同时兼顾，对操作者要求高，作业安全性不高。
因此，为操作者提供一套用于跨障碍吊装作业的工况推荐系统是十分必要的。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种起重机跨障碍吊装工况推荐系统及其方法，以起重机跨障碍吊装作业之前的工况选择、跨障碍吊装作业中防止起重机臂架与障碍物发送碰撞为研究对象，通过在起重机上增加跨障碍吊装工况推荐系统，满足操作者跨障碍吊装作业的相关需求。
为实现上述目的，本发明提供了一种起重机跨障碍吊装工况推荐系统，其特征在于，包括：
传感器单元，由多组安装在障碍吊装设备的臂架上的长度传感器和角度传感器组成，用于起重机状态相关信号采集；
控制器，用于对采集到的传感器信号进行处理，并输出控制信号控制其外围模块运行；
声光报警装置，用于异常状态报警；
显示器，可实现人机交互功能，用于障碍物信息输入、推荐工况显示输出的功能；
所述控制器与传感器单元、声光报警装置、显示器电连接。
上述的一种起重机跨障碍吊装工况推荐系统，其特征在于：所述显示器为触摸屏，具有人机交互功能的显示器，触摸屏为现有常用的显示器，可能还有带语音识别、无线遥控（蓝牙/WIFI遥控）等功能的显示器。
一种起重机跨障碍吊装工况推荐方法，其特征在于，包括跨障碍吊装工况推荐子系统和跨障碍吊装警示子系统，所述跨障碍吊装工况推荐子系统具体包括跨障碍吊装工况推荐人机交互模块、跨障碍吊装数学模型计算模块、性能表查询对比模块、推荐工况展示模块。
上述的一种起重机跨障碍吊装工况推荐方法，其特征在于，跨障碍吊装工况推荐子系统工作流程包括：
1、首先，操作者通过跨障碍吊装工况推荐人机交互模块将障碍物距离、障碍物高度、吊装物距离、吊装物重量信息参数输入系统；
2、其次，通过跨障碍吊装数学模型计算模块，将输入信息转换为性能表可识别的参数，即可查询、可对比的工况性能参数；
3、然后，通过性能表查询对比模块，按照设定好的优先模式，在整车性能表中筛选出满足要求的性能工况；
4、最后，通过推荐工况展示模块，用于将满足要求的工况以工况代码及其基本配置信息的形式显示在人机交互界面的推荐工况区，此时操作者可以查看到推荐的最多N个工况信息。
上述的一种起重机跨障碍吊装工况推荐方法，其特征在于，所述跨障碍吊装工况推荐子系统工况推荐完成后，操作者进行以下任意一种或者多种操作：
1、操作者选择推荐的某一工况进行工况查询，查询此工况下起重机的具体性能信息；
2、操作者选择推荐的某一工况进行工况确认，此时起重机控制系统自动进入此工况模式，无需再人工进入工况选择界面进行工况确认；
3、操作者修改输入参数，重新进行工况推荐操作；
4、操作者不再进行其他操作，返回上级界面或主界面，退出此功能。
上述的一种起重机跨障碍吊装工况推荐方法，其特征在于：所述跨障碍吊装警示子系统工作包括以下步骤：
1、系统读取操作者输入的不限于障碍物距离、障碍物高度、吊装物距离、吊装物重量的信息；
2、通过数学模型计算出边界条件下起重机所对应的警示边界性能参数；
3、在边界性能参数上增加预警范围，做成预警、报警二级警示功能；
4、通过起重机上的传感器获取起重机状态参数，实时比较起重机状态参数与边界条件的性能参数，当起重机状态达到预警、报警范围时进行相应的声光警示，提示操作者注意操纵安全，防止起重机与障碍物碰撞危险的发生。
本发明的有益效果是：
1、本发明工作可靠性高，控制系统中固化跨障碍吊装数学模型，计算精度高、可靠性高，有效避免人为计算出错的情况；
2、本发明工作效率高，计算速度快、性能表查询对比速度快，有效的提高工作效率；
3、本发明工作安全性高，具有跨障碍吊装警示功能，防碰撞警示，提高操纵安全性。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的跨障碍吊装工况推荐系统硬件连接示意图。
图2是本发明的跨障碍吊装示意图。
图3是本发明的跨障碍吊装工况推荐系统方框图。
图4是本发明的跨障碍吊装工况推荐功能方框图。
图5是本发明的跨障碍吊装工况推荐完成后续操作方框图。
图6是本发明的跨障碍吊装工况推荐人机交互示意图。
图7是本发明的跨障碍吊装警示系统方框图。
具体实施方式
如图1所示，一种起重机跨障碍吊装工况推荐系统，其特征在于，包括：
传感器单元1，由多组安装在障碍吊装设备的臂架上的长度传感器和角度传感器组成，用于起重机状态相关信号采集；
控制器2，用于对采集到的传感器信号进行处理，并输出控制信号控制其外围模块运行；
声光报警装置3，用于异常状态报警；
显示器4，可实现人机交互功能，用于障碍物信息输入、推荐工况显示输出的功能；
所述控制器2与传感器单元1、声光报警装置3、显示器4电连接。
本实施例中，所述显示器4为触摸屏。
如图3所示，一种起重机跨障碍吊装工况推荐方法，其特征在于，包括跨障碍吊装工况推荐子系统和跨障碍吊装警示子系统，所述跨障碍吊装工况推荐子系统具体包括跨障碍吊装工况推荐人机交互模块、跨障碍吊装数学模型计算模块、性能表查询对比模块、推荐工况展示模块。
如图4所示，跨障碍吊装工况推荐子系统工作流程包括：
1、首先，操作者通过跨障碍吊装工况推荐人机交互模块将障碍物距离、障碍物高度、吊装物距离、吊装物重量信息参数输入系统；
2、其次，通过跨障碍吊装数学模型计算模块，将输入信息转换为性能表可识别的参数，即可查询、可对比的工况性能参数；
3、然后，通过性能表查询对比模块，按照设定好的优先模式，在整车性能表中筛选出满足要求的性能工况；
4、最后，通过推荐工况展示模块，用于将满足要求的工况以工况代码及其基本配置信息的形式显示在人机交互界面的推荐工况区，此时操作者可以查看到推荐的最多N个工况信息。
如图5所示，所述跨障碍吊装工况推荐子系统工况推荐完成后，操作者进行以下任意一种或者多种操作：
1、操作者选择推荐的某一工况进行工况查询，查询此工况下起重机的具体性能信息；
2、操作者选择推荐的某一工况进行工况确认，此时起重机控制系统自动进入此工况模式，无需再人工进入工况选择界面进行工况确认；
3、操作者修改输入参数，重新进行工况推荐操作；
4、操作者不再进行其他操作，返回上级界面或主界面，退出此功能。
如图7所示，所述跨障碍吊装警示子系统工作包括以下步骤：
1、系统读取操作者输入的不限于障碍物距离、障碍物高度、吊装物距离、吊装物重量的信息；
2、通过数学模型计算出边界条件下起重机所对应的警示边界性能参数；
3、在边界性能参数上增加预警范围，做成预警、报警二级警示功能；
4、通过起重机上的传感器获取起重机状态参数，实时比较起重机状态参数与边界条件的性能参数，当起重机状态达到预警、报警范围时进行相应的声光警示，提示操作者注意操纵安全，防止起重机与障碍物碰撞危险的发生。
如图6所示，为跨障碍吊装工况推荐人机交互示意图，其工作原理如下：
①跨障碍吊装工况推荐人机交互模块：输入参数包括障碍物距离R1/m、障碍物高度H1/m、吊装物距离R2/m、障碍物重量Mg/t等信息；优先模式配置参数包括臂架工况（主臂工况、副臂工况、塔臂工况等）、配重工况（零配重、全配重等）、支腿工况（全伸支腿、半伸支腿等）；输出内容包括推荐出的工况代码，以及工况代码对应的配置信息（臂架工况、配重工况、支腿工况）；操作按键实现的功能包括：返回上一级界面、返回主界面、帮助说明、工况推荐开始、工况推荐停止、工况查询、工况确认等；在工况推荐过程中，会有工况推荐进度提示（进度条提示、百分比提示）；若工况推荐过程中想人为停止，可通过点击“推荐停止”按键手动将工况推荐功能停止。
②跨障碍吊装数学模型计算模块：起重机的工况性能以某一臂长对应不同工作幅度下的额定吊重量的形式给出。所以与性能表对比的参数也应该以臂长、工作幅度、吊重量等参数体现。故需要将输入的障碍物距离、障碍物高度、吊装物距离、障碍物重量等作为边界条件，通过跨障碍吊重数学模型转换为可与性能表对比的参数。边界条件下计算出的边界参数如下：
臂架臂长LB=F1(R1,R2,H1)......（公式1-1）
工作幅度RB=F2(R1,R2,H1)......（公式1-2）
吊重量 MB=F3(R1,R2,H1,Mg)......（公式1-3）
③性能表查询对比模块：根据人机交互界面中配置的优先模式确定性能表参数查询对比顺序。例如某起重机工况内臂架工况有主臂、副臂工况，配重工况有0吨、10吨、20吨，支腿工况有全伸支腿、半伸支腿；若优先模式默认配置为主臂模式、零配重、全伸支腿，此时查询对比顺序为主臂→副臂、0吨→10吨→20吨、支腿全伸→支腿半伸；若优先模式配置为副臂模式、全配重、半伸支腿，此时查询对比顺序为副臂→主臂、20吨→10吨→0吨、支腿半伸→支腿全伸。
性能表中满足要求的工况作为可推荐的工况，推荐最多N个工况信息，若有满足要求的工况数量n范围在N≥n≥1内，全部显示；若n>N个，此时会主动停止性能表查询对比功能，仅显示完成的前N个工况。若性能表中无满足要求的工况，则不再进行下一步处理，进行“无满足要求工况”提示。
④推荐工况展示模块：起重机系统中通常以工况代码的形式体现工况信息，所以以工况代码的形式将上一步满足要求的工况展示出来是最直接的。但工况代码不能形象直观的表达出此工况的配置情况，比如臂架、配重、支腿等信息。本发明在展示工况代码的同时，也会根据工况代码解析出所对应的配置信息并展示出来。使得操作者快速直观的了解满足跨障碍吊装作业要求工况的工况代码及其基本配置信息，便于开展下一步工作。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种起重机跨障碍吊装工况推荐方法，其特征在于，包括跨障碍吊装工况推荐子系统和跨障碍吊装警示子系统，所述跨障碍吊装工况推荐子系统具体包括跨障碍吊装工况推荐人机交互模块、跨障碍吊装数学模型计算模块、性能表查询对比模块、推荐工况展示模块；跨障碍吊装工况推荐子系统工作流程包括：
1、首先，操作者通过跨障碍吊装工况推荐人机交互模块将障碍物距离、障碍物高度、吊装物距离、吊装物重量信息参数输入系统；
2、其次，通过跨障碍吊装数学模型计算模块，将输入信息转换为性能表可识别的参数，即可查询、可对比的工况性能参数；
3、然后，通过性能表查询对比模块，按照设定好的优先模式，在整车性能表中筛选出满足要求的性能工况；
4、最后，通过推荐工况展示模块，用于将满足要求的工况以工况代码及其基本配置信息的形式显示在人机交互界面的推荐工况区，此时操作者可以查看到推荐的最多N个工况信息。
2.如权利要求1所述的一种起重机跨障碍吊装工况推荐方法，其特征在于，所述跨障碍吊装工况推荐子系统工况推荐完成后，操作者进行以下任意一种或者多种操作：
1、操作者选择推荐的某一工况进行工况查询，查询此工况下起重机的具体性能信息；
2、操作者选择推荐的某一工况进行工况确认，此时起重机控制系统自动进入此工况模式，无需再人工进入工况选择界面进行工况确认；
3、操作者修改输入参数，重新进行工况推荐操作；
4、操作者不再进行其他操作，返回上级界面或主界面，退出此功能。
3.如权利要求2所述的一种起重机跨障碍吊装工况推荐方法，其特征在于：所述跨障碍吊装警示子系统工作包括以下步骤：
（1）、系统读取操作者输入的不限于障碍物距离、障碍物高度、吊装物距离、吊装物重量的信息；
（2）、通过数学模型计算出边界条件下起重机所对应的警示边界性能参数；
（3）、在边界性能参数上增加预警范围，做成预警、报警二级警示功能；
（4）、通过起重机上的传感器获取起重机状态参数，实时比较起重机状态参数与边界条件的性能参数，当起重机状态达到预警、报警范围时进行相应的声光警示，提示操作者注意操纵安全，防止起重机与障碍物碰撞危险的发生。
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