CN108249311B - 起重机抗大风智能控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
起重机抗大风智能控制系统,包括风速传感器：用于采集起重机所在位置的风速，输出风速信号；风向传感器：用于采集起重机所在位置的风向角度，输出风向信号；臂架方位传感器：用于采集起重机的起重臂中心线水平投影与参考方向的夹角角度，输出方位信号；臂架长度和角度传感器：用于采集起重机的起重臂的起升角度和起重臂长度值L，输出起重臂参数信号；控制输出继电器：控制吊钩起升、起重臂变幅和起重臂水平回转动作；智能控制器：接收输出自动控制信号、风速信号、风向信号、方位信号和起重臂参数信号，与预设值进行比较，输出报警提示信号、语音播报信号、起重机操作状态信号和控制输出继电器的控制信号。控制起重机运行到抗风最安全状态。
Description
技术领域
本发明涉及起重设备控制技术领域，具体涉及起重机抗大风智能控制系统。
背景技术
起重机械在建设中起着举足轻重的作用。从起重机械事故的结果分析来看，有些机械事故的主要原因是直接或间接受大风影响而造成。每年都会有类似事故发生，主要集中在塔机，因为塔机的受风面大且吊臂长，容易倾覆。
目前行业内对于大风对起重机的安全，采用的方式都是按照国标在起重机臂架顶部或塔顶安装瞬时风速仪，来测定瞬时风速，然后换算成风级，大于多少风级后停止起重作业，夹轨器夹住，将吊车停止不动，来应对大风的到来。
现在的处理方式原理很简单，购买风速传感器和仪表，实时显示瞬时风速，计算风级，然后大于预设(比如6级)风后，提醒声光报警，或者输出控制信号，切断起重机的起升机构电源，限制起重机的吊重工作。作为有经验的司机，会将起重机吊重卸下，收起吊钩，夹轨器处于夹轨状态，然后就只有等待。这样处理只是解决了起重机不工作，以免产生更大的危险(比如大风下还在吊重，有可能钢丝绳晃动，重物掉下来的危害和事故)，但是即便起重机停止工作，如果是持续大风，同时风向正好吹的是整个起重机的臂架面，有些起重机特别是一些塔式起重机，由于高度高、塔吊平衡臂较长，而塔吊本身平衡性就差，正常工作和有小风时，塔吊就晃得非常厉害，如果是持续大风，是无法避免危险和事故发生，还是会将吊车吹倒吹折弯，造成人员和财产损失。而吊车司机的迅速离开也是不现实的，于是事故发生时，吊车司机在司机室里，只能眼睁睁看着吊车倾覆而束手无策，更加保证不了自己的人身安全。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了起重机抗大风智能控制系统，解决起重机械在大风环境下的避险控制问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：起重机抗大风智能控制系统,包括：
风速传感器：用于采集起重机所在位置的风速V1，输出风速信号；
风向传感器：用于采集起重机所在位置的风向角度φ1，输出风向信号；
臂架方位传感器：用于采集起重机的起重臂中心线水平投影与参考方向的夹角角度φ2，输出方位信号；
臂架长度和角度传感器：用于采集起重机的起重臂的起升角度φ3和起重臂长度值L，输出起重臂参数信号；
避风手动/自动切换按钮：产生自动控制信号；
液晶显示器：用于显示起重机操作状态；
语音报警：用于报警提示和语音播报；
控制输出继电器：控制吊钩起升、起重臂变幅和起重臂水平回转动作；
智能控制器：接收输出自动控制信号、风速信号、风向信号、方位信号和起重臂参数信号，与预设值进行比较，输出报警提示信号、语音播报信号、起重机操作状态信号和控制输出继电器的控制信号。
进一步的，所述避风手动/自动切换按钮动作时，输出自动控制信号，智能控制器运用控制输出继电器自动控制起重机动作。
进一步提出起重机抗大风控制方法：包括以下步骤：
S1：初始化数据，设定安全最高运行风速VMIN、实时参数操作阈值、实时参数自动操作阈值和最小风险风速VMAX；
S2：采集起重实时参数；实时参数包括：起重机所在位置的风速V1、起重机所在位置的风向角度φ1，起重机的起重臂中心线水平投影与参考方向的夹角角度φ2、起重机的起重臂的起升角度φ3和起重臂长度值L；
S3：当VMIN＜V1＜VMAX时，将起重实时参数分别与初始化中相应的实时参数操作阈值进行比较，超出实时参数操作阈值时，发出语音提示和显示相应的设置范围；
S4：当V1＞VMAX时，将起重机的起重臂的起升角度φ3和起重臂长度值L降到相应的实时参数自动操作阈值内，再驱动起重臂水平回转，将起重机的起重臂中心线水平投影与参考方向的夹角角度φ2调整到与风向角度φ1相同。
风向角度φ1与夹角角度φ2的参考方向相同。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：解决起重机械在大风环境下的避险控制问题，实现了对起重机械的实时监控和自动控制。
增加风向、起重机吊臂方位、实际臂长的检测传感器，利于综合判断起重机的最安全受风状态。
加装起重机抗风智能控制器，由单片机为处理核心，外带显示和语音提示。其核心是，能在触发危险后，根据风速、风向、起重机吊臂方位、臂长等信号，显示和语音方式提醒司机操作，以免司机在危险来临时，或因为新手经验不足，或因为瞬间失去判断，不知下一步该如何操作起重机构来避免危险。该控制器会一直循环采集各类信号和起重机当前实际状态对比，来提示调整或主动操控起重机向安全方向运行。
带有自动/手动切换按钮，正常工作时由司机控制起重机的起升、变幅、回转操作，紧急状态下一旦切换到自动状态，由起重机抗风智能控制器输出控制信号，引导电气回路操作，将起重机运行到抗风最安全状态。有限保护生命和财产安全。
附图说明
图1为本发明结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明所述的一种起重机抗大风智能控制系统,包括：
风速传感器：用于采集起重机所在位置的风速V1，输出风速信号；
风向传感器：用于采集起重机所在位置的风向角度φ1，输出风向信号；
臂架方位传感器：用于采集起重机的起重臂中心线水平投影与参考方向的夹角角度φ2，输出方位信号；
臂架长度和角度传感器：用于采集起重机的起重臂的起升角度φ3和起重臂长度值L，输出起重臂参数信号；
避风手动/自动切换按钮：产生自动控制信号；
液晶显示器：用于显示起重机操作状态；
语音报警：用于报警提示和语音播报；
控制输出继电器：控制吊钩起升、起重臂变幅和起重臂水平回转动作；
智能控制器：接收输出自动控制信号、风速信号、风向信号、方位信号和起重臂参数信号，与预设值进行比较，输出报警提示信号、语音播报信号、起重机操作状态信号和控制输出继电器的控制信号。
进一步的，所述避风手动/自动切换按钮动作时，输出自动控制信号，智能控制器运用控制输出继电器自动控制起重机动作。
进一步提出起重机抗大风控制方法：包括以下步骤：
S1：初始化数据，设定安全最高运行风速VMIN、实时参数操作阈值、实时参数自动操作阈值和最小风险风速VMAX；
S2：采集起重实时参数；实时参数包括：起重机所在位置的风速V1、起重机所在位置的风向角度φ1，起重机的起重臂中心线水平投影与参考方向的夹角角度φ2、起重机的起重臂的起升角度φ3和起重臂长度值L；
S3：当VMIN＜V1＜VMAX时，将起重实时参数分别与初始化中相应的实时参数操作阈值进行比较，超出实时参数操作阈值时，发出语音提示和显示相应的设置范围；
S4：当V1＞VMAX时，将起重机的起重臂的起升角度φ3和起重臂长度值L降到相应的实时参数自动操作阈值内，再驱动起重臂水平回转，将起重机的起重臂中心线水平投影与参考方向的夹角角度φ2调整到与风向角度φ1相同。
在大风报警触发时，显示出当前的风向(比如为东南29度)、当前的吊臂实际角度(比如为西北37度)。起重机机构抗大风智能控制器会根据实际风速、风向、吊臂方位、臂长等参量，计算和判断当前最安全的状态，通过现实仪表给予司机操作提示，将起重机置于抗风最安全状态。例如提示司机卸掉起重物，收起吊钩，变幅到最小锁定，将吊臂回转到东南29度方向，处于顺风状态，使得起重臂受风面最小。为了保持平衡，提示司机卸掉起重物，吊钩收一半在空中，变幅到中间或最大位置，将吊臂回转到东南29度，处于顺风状态，使得起重臂受风面最小。司机按仪表提示和语音逐步操作，并对比仪表显示状态调整，直到所以操作基本完成。但是如果起重机处于非常危险状态，司机瞬间已经不能思路清晰的操作这类控制机构，可以将按钮置于抗风自动按钮，以上操作由起重机机构抗大风智能控制器发出电控指令自动完成，最终将大风对于起重机的危害降低到最低状态。
同时大风的风向有可能是会有变化的，起重机机构抗大风智能控制器会根据实际采集检测到的风向数据，对比起重机当前的方位等数据，随时发出调整或转动的命令，来持续保护安全，而不是原来被动锁机等待不调整起重设备相对位置。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.起重机抗大风控制方法，其特征在于，起重机抗大风智能控制系统包括：
风速传感器：用于采集起重机所在位置的风速V1，输出风速信号；
风向传感器：用于采集起重机所在位置的风向角度φ1，输出风向信号；
臂架方位传感器：用于采集起重机的起重臂中心线水平投影与参考方向的夹角角度φ2，输出方位信号；
臂架长度和角度传感器：用于采集起重机的起重臂的起升角度φ3和起重臂长度值L，输出起重臂参数信号；
避风手动/自动切换按钮：产生自动控制信号；正常工作时由司机控制起重机的起升、变幅、回转操作，紧急状态下一旦切换到自动状态，由智能控制器输出控制信号，引导电气回路操作，将起重机运行到抗风最安全状态；
液晶显示器：用于显示起重机操作状态；
语音报警：用于报警提示和语音播报；
控制输出继电器：控制吊钩起升、起重臂变幅和起重臂水平回转动作；
智能控制器：接收输出自动控制信号、风速信号、风向信号、方位信号和起重臂参数信号，与预设值进行比较，输出报警提示信号、语音播报信号、起重机操作状态信号和控制输出继电器的控制信号；
所述控制方法包括以下步骤：
S1：初始化数据，设定安全最高运行风速VMIN、实时参数操作阈值、实时参数自动操作阈值和最小风险风速VMAX；
S2：采集起重实时参数；实时参数包括：起重机所在位置的风速V1、起重机所在位置的风向角度φ1，起重机的起重臂中心线水平投影与参考方向的夹角角度φ2、起重机的起重臂的起升角度φ3和起重臂长度值L；
S3：当 VMIN＜V1＜VMAX时，将起重实时参数分别与初始化中相应的实时参数操作阈值进行比较，超出实时参数操作阈值时，发出语音提示和显示相应的设置范围；
S4：当V1＞VMAX时，将起重机的起重臂的起升角度φ3和起重臂长度值L降到相应的实时参数自动操作阈值内，再驱动起重臂水平回转，将起重机的起重臂中心线水平投影与参考方向的夹角角度φ2调整到与风向角度φ1相同。
2.如权利要求1所述起重机抗大风控制方法，其特征在于，所述避风手动/自动切换按钮动作时，输出自动控制信号，智能控制器运用控制输出继电器自动控制起重机动作。
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