CN110482406A - 一种起重机械动态运行的轨道监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种起重机械动态运行的轨道监测系统和方法，通过定点集音罩对车轮与轨道的摩擦声响进行定点音轨的实时动态收集，并通过定位仪进行实时定位，再通过CPU与设定的母音轨进行比较，以实时检测异常情况，并报警。本发明能够根据目前大型起重设备在少人以及无人化状态下对行车轨道进行动态监控，是具有完整性的一整套系统，在实际生产中能有效解决起重机轨道出现异常的问题，提高起重安全作业率，防止异常事故，有效控制生产物流的安全，达到解决生产安全问题的效果。

Description

一种起重机械动态运行的轨道监测系统和方法

技术领域

本发明涉及轨道异常变形检测技术，更具体地说，涉及一种起重机械动态运行的轨道监测系统和方法。

背景技术

起重机轨道是由钢轨铺设而成的起重机运行路线，是保证起重机沿规定线路运行，并向基础传递车轮压力。由于长时间处在高压以及高负荷状态下的轨道会出现开裂、松脱变形等现象，致使起重机运行时不平稳造成异常抖动等情况。

目前轨道的安全检查包括:检查轨道、螺栓、夹板有无裂纹、松脱和腐蚀。如发现裂纹应及时更换，如有其余缺陷应及时修复。主要检查工具是用轨道探伤仪，探伤仪利用超声波法进行钢轨伤损探测，能够探测钢轨的轨头和轨腰范围内(包括接头附近)的疲劳缺陷和焊接缺陷，还能检测擦伤、轨头压溃和波浪形磨耗，以及轨底锈蚀和月牙掉块。这种车辆装有自动记录设备，能把钢轨伤损信号、里程信号和线路特征信号(桥梁、隧道、接头、轨枕类别等)等记录在同一纸带或胶片上。根据记录可分析确定伤损的大小和在钢轨内的位置，也可确定伤损所在的线路里程。而轨道探伤工作一般是定期进行(3-6个月/次)，并受到局限性影响，而且探伤仪较大，需要停机以后方能进行探伤工作，无法做到实时监控轨道的健康状态。在起重机无人化、自动化逐步推进的形势下，需要对起重机运行轨道进行有效检测与控制，确保安全生产是非常重要的控制要素。起重机的运行轨道的安全状态。例如，某行车主要负责铁水包的吊放、兑铁入炉等作业，负载约为420吨(液态铁水及铁水包的重量)左右，同时同跨内还有其它行车在紧邻作业，多台重载行车不可避免地运行到同一区域时，造成轨道载重超标。此种情况对此跨区域内的运行轨道带来严重的负荷，轨道断裂导致的危害会致使起重机铁水包内的铁水倾翻倒出，造成严重的火灾事故。

某钢铁企业原有对起重机运行轨道的监控是以点检人员每班对轨道各部件进行表观性的巡视点检，以肉眼辨别和直尺作为参照来确认(表观性缺陷是发现行车轨道状态突变和开裂等各种事故的预兆和隐患重要手段)。但在测量超长度的轨道时都很难准确测量整个轨道的状况，效果不甚理想。另一种是定期(3-6个月)为轨道安排做定期的探伤检测，这个弊端在于一年只有2次的探伤检查无法确保轨道的安全状况。而在实际生产中，由于起重机动、停频繁，并且长期处于高强度负载的状态下动态运行对轨道的伤害非常高，这样给点检人员带来非常大的工作量，并且无法做到实时监控轨道安全状态，在轨道出现开裂，即可能发生起重机运行时异常跳动的严重后果，更甚者将造成起重器将铁水溅出的事故发生。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种起重机械动态运行的轨道监测系统和方法，能够对起重机动态运行时震动音波进行收集以判断异常，并进行报警，以避免。

一方面，一种起重机械动态运行的轨道监测系统，包括:

定点集音罩，设于起重机械上并随之同步移动，包括一喇叭状罩体及设于罩体内的数个麦克风、包括有音频放大器和信号处理芯片的电路板，罩体的小直径端对准起重机械的车轮与轨道的贴合处，对转动中的车轮与轨道产生的摩擦声响进行定点音轨的收集；

定位仪，设于起重机械上，实时获取起重机械的位置及相应时间；

CPU，获取定点集音罩检测的定点音轨及定位仪检测的相应位置、时间，并与设定的母音轨进行比较，用以判断轨道异常状态，并进行报警。

所述的麦克风均匀设于定点集音罩的大直径端内壁，输出端依次连接至音频放大器和信号处理芯片。

所述的麦克风的数量为六个。

所述的定位仪集成于电路板上。

另一方面，一种起重机械动态运行的轨道监测方法，包括：

在起重机械上设置定点集音罩并随之同步移动，该定点集音罩包括一喇叭状罩体及设于罩体内的数个麦克风、包括有音频放大器和信号处理芯片的电路板，罩体的小直径端对准起重机械的车轮与轨道的贴合处，对转动中的车轮与轨道产生的摩擦声响进行定点音轨的收集；

在起重机械上设置定位仪，实时获取起重机械的位置及相应时间；

将定点集音罩检测的定点音轨及定位仪检测的相应位置、时间输入至CPU，与设定的母音轨进行比较，用以判断轨道异常状态，并进行报警。

所述的母音轨包括正常轨道运行的重载母音轨M1和空载母音轨M2，当检测的定点音轨E与母音轨比较，若E＝M1或E＝M2，判断轨道为正常，若否，则判断轨道异常。

所述的报警包括声、光报警。

采用本发明的技术方案，能够根据目前大型起重设备在少人以及无人化状态下对行车轨道进行动态监控，是具有完整性的一整套系统，在实际生产中能有效解决起重机轨道出现异常的问题，提高起重安全作业率，防止异常事故，有效控制生产物流的安全，达到解决生产安全问题的效果。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本发明的轨道监测系统的原理框图；

图2为本发明的定点集音罩的结构示意图；

图3为本发明的监测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明的起重机械动态运行的轨道监测系统主要包括定点集音罩、定位仪和CPU，其中：

定点集音罩如图2所示，设于起重机械上并随之同步移动，包括一喇叭状罩体1及设于罩体1内的数个麦克风2、包括有音频放大器和信号处理芯片的电路板，罩体1的小直径端对准起重机械的车轮3与轨道4的贴合处，对转动中的车轮3与轨道4产生的摩擦声响进行定点音轨的收集。安装在此处，可以有效对单点轨道进行音频收集，由于其精度高，为了有效的收集信号，并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上，对这种收集音频波段并需要尽可能摒弃外界噪音干扰的情况，所配置了被称为联动效果的该集音罩。

作为一个实施例，所述的麦克风可采用六个，均匀设于定点集音罩的大直径端内壁，输出端依次连接至音频放大器和信号处理芯片，通过音频放大器和信号处理芯片对收集的音频信号进行放大和处理，以获得定点音轨(子音轨E)；

定位仪，也设于起重机械上，实时获取起重机械的位置及相应时间。该定位仪可以采用内部使用磁性结构，可靠磁铁吸附在集音外壳等任意的地方。其主要作用：

1、实时定位，结合地图给出被定位起重机所在位置的标点，定位时间及所在位置描述信息。2、轨迹跟踪，记录起重机械在工作时间段内的活动走向和轨迹。给出每个标点的起重机械名称、定位时间及当时所在位置描述信息。

该定位仪的特点：定位系统支持通过多种终端进行监控，包括PC等客户端、手机终端，并具备远程视频浏览、远程控制、多画面监视、等功能。是基于电子地图和GPS定位技术，技术成熟完善，平台稳定性强，GIS地图引擎，查询速度快。GIS/GPS和无线通信的结合，使得工作在不同地方的起重设备变得透明而且可以控制，一方面能够获取移动设备实时位置信息，这样人们就可以通过计算得出最佳的运行路线，减少起重机械运行时间，降低运行费用，有效避免车辆的空载现象。另一方面结合轨道监测预警系统可以有效获取轨道异常信息的具体位置，以便点检人员快速寻找到轨道异常所在。

因此，定位仪的配备将提升整个监测预警系统的工作效率，可使位置信息视觉化，使起重设备运作数字化，不仅提高点检的工作效率，同时提升企业形象。

当然，该定位仪还可以通过模块化集成于电路板上。

CPU，获取定点集音罩检测的定点音轨及定位仪检测的相应位置、时间，并与设定的母音轨进行比较，用以判断轨道异常状态，并进行报警。所述的母音轨包括正常轨道运行时录制的重载母音轨M1和空载母音轨M2，而当检测的定点音轨(动态子音轨)E与母音轨比较，若E＝M1或E＝M2，判断轨道为正常，若否，则判断轨道异常。

具体流程结合图3，例如：以设定的母本M1与M2的音轨作为参照，对应每次集音器所收集的E，如果2组E与M1的音轨相同时则进行下一判定E与M2，如两组判定与其一组为相同时则判定为正常状态，检测仪无响应，指示灯不亮。2组判定中如其一组音轨检测出不同时，检测仪则判定轨道出现异常状态，并通过继电器的闭点让对应指示灯亮起，并在发生异常位进行显示，起到警示作用，提醒检查人员尽快对该轨道异常位置点进行局部探伤检查。

另外，考虑到起重机械所处环境的特别性，在生产作业中影响因素较多(高温、粉尘)，因此需做对应的防护措施，首先使用耐高温的电子元件，并结合使用防护罩壳，避免发生剧烈震动时导致定位仪的损坏。

本发明通过起重机在动态运行中对相关设备的简单调整，技术原理成熟，对类似场合如各种起重机械、轻轨、地铁、铁路等轨道交通的轨道异常检测均有较高的应用价值。可在国内各大钢铁企业推广使用，具有非常广阔的应用前景。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种起重机械动态运行的轨道监测系统，其特征在于，包括:

定点集音罩，设于起重机械上并随之同步移动，包括一喇叭状罩体及设于罩体内的数个麦克风、包括有音频放大器和信号处理芯片的电路板，罩体的小直径端对准起重机械的车轮与轨道的贴合处，对转动中的车轮与轨道产生的摩擦声响进行定点音轨的收集；

定位仪，设于起重机械上，实时获取起重机械的位置及相应时间；

CPU，获取定点集音罩检测的定点音轨及定位仪检测的相应位置、时间，并与设定的母音轨进行比较，用以判断轨道异常状态，并进行报警。

2.如权利要求1中的起重机械动态运行的轨道监测系统和方法，其特征在于：所述的麦克风均匀设于定点集音罩的大直径端内壁，输出端依次连接至音频放大器和信号处理芯片。

3.如权利要求2中的起重机械动态运行的轨道监测系统和方法，其特征在于：所述的麦克风的数量为六个。

4.如权利要求1中的起重机械动态运行的轨道监测系统和方法，其特征在于：所述的定位仪集成于电路板上。

5.如权利要求1～4中的起重机械动态运行的轨道监测系统的方法，其特征在于，包括：

在起重机械上设置定点集音罩并随之同步移动，该定点集音罩包括一喇叭状罩体及设于罩体内的数个麦克风、包括有音频放大器和信号处理芯片的电路板，罩体的小直径端对准起重机械的车轮与轨道的贴合处，对转动中的车轮与轨道产生的摩擦声响进行定点音轨的收集；

在起重机械上设置定位仪，实时获取起重机械的位置及相应时间；

将定点集音罩检测的定点音轨及定位仪检测的相应位置、时间输入至CPU，与设定的母音轨进行比较，用以判断轨道异常状态，并进行报警。

6.如权利要求5中的监测方法，其特征在于：所述的母音轨包括正常轨道运行的重载母音轨M1和空载母音轨M2，当检测的定点音轨E与母音轨比较，若E＝M1或E＝M2，判断轨道为正常，若否，则判断轨道异常。

7.如权利要求5中的监测方法，其特征在于：所述的报警包括声、光报警。