CN108052055A - 基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法及系统，涉及桥梁施工领域。所述方法获取当前时刻正处于过孔过程中架桥机导梁间偏位T和前支腿倾角α；根据T和α确定架桥机当前时刻施工危险状态；当T≥5cm或α≥3°时为极高风险状态；当3cm≤T＜5cm或2°≤α＜3°时为高度风险状态；当1cm≤T＜3cm或1°≤α＜2°时为中度风险状态；当T＜1cm或α＜1°时为低度风险状态。所述系统包括上位机和下位机；上位机运行预警方法及展示预警方法的监测数据；下位机包括MCU、测距传感器和倾角传感器。本发明实现在架桥机过孔移动中对实施对象主梁的运行姿态平稳性以及墩顶偏位进行时程的实时动态监测，预防过孔移动时架桥机倾覆、垮塌。

Description

基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法及系统

技术领域

本发明涉及桥梁施工领域，尤其涉及一种基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法及系统。

背景技术

由于架桥机控制系统复杂、监控点多，采用人工监视方式无法对架桥机控制系统实行全面且实时地监控，因此，针对架桥机施工安全隐患已建立监测预警系统以减少架桥机事故造成的巨大损失。现有架桥机监测系统根据国标《起重机械安全监控管理系统》的要求构建，主要针对架桥机工作危险区域进行视频监控、运行参数监测以及架桥机电气系统监测，从而实现对重要运行参数和安全状态的记录和管理，更详细的说：现有架桥机监测系统多是针对架桥机行走到位、静态吊装作业下的运行参数及电气化系统的监测，应用范围局限。

虽然现有架桥机监测系统在国标的基础上，实现了具有特定要求架桥机的监控，但并没有具体公开在监控过程中涉及到监测参数及其测量方法，为解决这个问题，往往需要在使用者某种特定要求的基础上，扩展出适合该特定要求的监测参数。故，现有架桥机监测系统存在应用受限、使用不便捷的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法及系统，从而解决现有架桥机监测系统存在应用受限、使用不便捷的问题。

为了实现上述目的，本发明所述基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法，所述方法包括：获取当前时刻正处于过孔过程中架桥机的导梁间偏位T和前支腿的倾角α；根据导梁间偏位T和前支腿的倾角α确定所述架桥机在当前时刻的施工危险状态；当T≥5cm或α≥3°时，所述架桥机在当前时刻的施工危险状态为极高风险状态；当3cm≤T＜5cm或2°≤α＜3°时，所述架桥机在当前时刻的施工危险状态为高度风险状态；当1cm≤T＜3cm或1°≤α＜2°时，所述架桥机在当前时刻的施工危险状态为中度风险状态；当T＜1cm或α＜1°时，所述架桥机在当前时刻的施工危险状态为低度风险状态。

优选地，获取当前时刻正处于过孔过程中架桥机的导梁间偏位T，具体为：在架桥机工作前，将测距传感器安装在所述架桥机的一个导梁A上，在另一个导梁B上安装斜置标靶，所述测距传感器与所述斜置标靶成中心对称，斜置靶标与导梁B呈θ角；通过测距传感器，获取当架桥机处于初始位置时，测距传感器到斜置标靶中心的距离，记为L；通过测距传感器，获取当架桥机正处于过孔过程中时，当前时刻测距传感器到斜置标靶中心的距离，记为L₁；计算当前时刻架桥机两个导梁间间距的变化值ΔL＝|L-L₁|；根据公式(1)计算当前时刻正处于过孔过程中架桥机的导梁间偏位T；T＝ΔL×tanθ＝|L-L₁|×tanθ(1)。

更优选地，θ角＝45°。

优选地，所述测距传感器为激光测距仪。

优选地，获取当前时刻正处于过孔过程中架桥机的前支腿的倾角α，具体为：在架桥机工作前，在架桥机的前支腿的顶端设置倾角传感器；倾角传感器实时获取前支腿的倾角。

本发明所述实现基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法的系统，所述系统包括上位机和与所述上位机无线通讯连接的下位机，所述下位机包括MCU和均分别与所述MCU数据通信的测距传感器和倾角传感器，所述上位机运行所述基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法及展示所述方法的监测数据；所述测距传感器安装在架桥机的一个导梁上，所述倾角传感器安装在所述架桥机前支腿的顶端；所述MCU与所述上位机无线通信连接。

优选地，所述测距传感器为激光测距仪。

本发明的有益效果是：

针对架桥机施工过程中存在的垮塌、倾覆等风险，本发明所述系统结合架桥机过孔作业中显著风险源的分析，提出基于运行姿态的动态监测指标，完善架桥机监测系统的功能扩展，填补空白。

现有架桥机监测系统是针对架桥机行走到位、静态吊装作业下的运行参数及电气化系统的监测，而，本申请所述系统针对的实施对象为斜桥、弯桥以及具有较大纵坡的桥梁，本发明所述系统实现了在架桥机过孔移动中对实施对象主梁的运行姿态平稳性以及墩顶偏位进行时程的实时动态监测，从而预防过孔移动时架桥机倾覆、垮塌。

附图说明

图1是导梁间相对偏位监测原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

架桥机在过孔运动过程中由于桥面超高、纵坡的影响可能会发生倾覆、垮塌的事故，针对架桥机过孔中的动态风险监测，提出双导梁间相对偏位的监测指标，从而掌握架桥机过孔中运行姿态的平稳性。

(一)导梁间的相对偏移量的测量

关于对于导梁间的相对偏移量的测量，采用激光测距仪测定导梁间的距离，从而计算出导梁间的相对偏移量，具体为：参照图1，两导梁间距初始值为5米，激光测距仪固定于其中一导梁上，在另一个导梁的相同位置设置斜置标靶，使导梁处于初始位置时，通过可视激光将激光对准斜置标靶原点，标靶设成与导轨成θ＝45°夹角，激光测距仪到标靶中心的距离为L，导梁间偏位为T，当架桥机在过孔过程中，导梁间发生偏位时，激光测距仪到标靶中心的距离为L₁，导梁间间距变化值ΔL＝|L-L₁|；由三角函数可知：T＝ΔL×tanθ＝|L-L₁|×tan45°＝|L-L₁|。

(二)前支腿的倾角

在前支腿顶端布置倾角传感器，测量前支腿的倾角，设为α，前支腿的长度为L′，则前支腿顶端的偏移量为E＝L′×sinα，将倾角传感器采集到的倾角数据通过信息处理与加工后，以前支腿倾角和顶端偏移量的形式输入到无线发送器设备中。接着通过无线发送器将其发送出去，由无线接收器接收。

(三)根据导梁间偏位T和前支腿的倾角α确定所述架桥机在当前时刻的施工危险状态，详见表1。

表1为危险状态预警分级指标

架桥机作为一种大型起重专用设备，其控制系统复杂、监控点多，采用人工监视方式已无法满足对其全面地、实时地监控要求。对架桥机进行远程状态监测及故障分析是一种判别其运行是否正常、监视其发展趋势并分析故障原因的有效手段。釆集架桥机重要参数，并实时上传到上位机远程数据中心，综合分析判断系统的运行状态和潜在的安全隐患，达到及时发现问题，及时解决的目的。本发明监测架桥机前进过程中导梁间相对偏移距离以及前支腿的倾斜角度，确保施工过程中人员的安全、架桥机的完好和工程的整体进度。

因现有架桥机监测系统针对架桥机静态作业下的故障监测，现有架桥机监测系统并未对有纵坡的桥梁施工作业下的监测，又因为过孔作业作为重大风险源经常会导致架桥机的倾覆、垮塌，本发明主要针对架桥机过孔移动中主梁的运行姿态平稳性以及墩顶偏位进行时程动态监测，从而预防过孔移动时架桥机倾覆、垮塌。所以本发明所述系统基于过孔运行姿态的架桥机监测设备及危险状态预警方法填补现有架桥机监测系统的空白，善了现有架桥机监测系统中对架桥机过孔过程中的动态检测。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

针对架桥机施工过程中存在的垮塌、倾覆等风险，本发明所述系统结合架桥机过孔作业中显著风险源的分析，提出基于运行姿态的动态监测指标，完善架桥机监测系统的功能扩展，填补空白。

现有架桥机监测系统是针对架桥机行走到位、静态吊装作业下的运行参数及电气化系统的监测，而，本申请所述系统针对的实施对象为斜桥、弯桥以及具有较大纵坡的桥梁，本申请所述系统实现了在架桥机过孔移动中对实施对象主梁的运行姿态平稳性以及墩顶偏位进行时程动态监测，从而预防过孔移动时架桥机倾覆、垮塌。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法，其特征在于，所述方法包括：

获取当前时刻正处于过孔过程中架桥机的导梁间偏位T和前支腿的倾角α；

根据导梁间偏位T和前支腿的倾角α确定所述架桥机在当前时刻的施工危险状态；

当T≥5cm或α≥3°时，所述架桥机在当前时刻的施工危险状态为极高风险状态；

当3cm≤T＜5cm或2°≤α＜3°时，所述架桥机在当前时刻的施工危险状态为高度风险状态；

当1cm≤T＜3cm或1°≤α＜2°时，所述架桥机在当前时刻的施工危险状态为中度风险状态；

当T＜1cm或α＜1°时，所述架桥机在当前时刻的施工危险状态为低度风险状态。

2.根据权利要求1所述基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法，其特征在于，获取当前时刻正处于过孔过程中架桥机的导梁间偏位T，具体为：

在架桥机工作前，将测距传感器安装在所述架桥机的一个导梁A上，在另一个导梁B上安装斜置标靶，所述测距传感器与所述斜置标靶成中心对称，斜置靶标与导梁B呈θ角；

通过测距传感器，获取当架桥机处于初始位置时，测距传感器到斜置标靶中心的距离，记为L；

通过测距传感器，获取当架桥机正处于过孔过程中时，当前时刻测距传感器到斜置标靶中心的距离，记为L₁；

计算当前时刻架桥机两个导梁间间距的变化值ΔL＝|L-L₁|；

根据公式(1)计算当前时刻正处于过孔过程中架桥机的导梁间偏位T；

T＝ΔL×tanθ＝|L-L₁|×tanθ(1)。

3.根据权利要求2所述基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法，其特征在于，θ角＝45°。

4.根据权利要求1-3任意一项所述基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法，其特征在于，所述测距传感器为激光测距仪。

5.根据权利要求1所述基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法，其特征在于，获取当前时刻正处于过孔过程中架桥机的前支腿的倾角α，具体为：在架桥机工作前，在架桥机的前支腿的顶端设置倾角传感器；倾角传感器实时获取前支腿的倾角。

6.一种实现如权利要求1-5任意一项所述基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法的系统，其特征在于，

所述系统包括上位机和与所述上位机无线通讯连接的下位机，所述下位机包括MCU和均分别与所述MCU数据通信的测距传感器和倾角传感器，所述上位机运行所述基于运行姿态监测的架桥机危险状态预警方法及展示所述方法的监测数据；

所述测距传感器安装在架桥机的一个导梁上，所述倾角传感器安装在所述架桥机前支腿的顶端；所述MCU与所述上位机无线通信连接。

7.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述测距传感器为激光测距仪。