CN113074976A - 门座起重机防风状态实时监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一个技术方案是提供了一种门座起重机防风状态实时监测系统，所述门座起重机包括门架，门架由位于底部的四个台车支撑，四个台车带动门架在轨道上行走，其特征在于，所述防风状态实时监测系统包括四个力传感单元，四个力传感单元分别将四个台车与门架连接固定。本发明的另一个技术方案是提供了一种门座起重机防风状态实时监测方法，采用上述的防风状态实时监测系统。本发明提供的一种门座起重机防风状态实时监测系统和方法能对复杂风载荷条件下的门座起重机防风状态进行实时监测，确保设备安全。

Description

门座起重机防风状态实时监测系统和方法

技术领域

本发明涉及一种对门座起重机防风状态进行实时监测的系统以及采用该系统的实时监测方法。

背景技术

门座起重机主要用于港口货物装卸、船厂船体拼接等，是重要的港口机械。海边或江边作业环境恶劣，常有突发性阵风，或遭遇台风等极端天气，门座起重机的倾覆事故时有发生。当前尚无技术手段对受复杂风载荷影响的门座起重机防风状态进行实时监测。

发明内容

本发明要解决的技术问题：当前尚无技术手段对受复杂风载荷影响的门座起重机防风状态进行实时监测。

为了解决上述技术问题，本发明的一个技术方案是提供了一种门座起重机防风状态实时监测系统，所述门座起重机包括门架，门架由位于底部的四个台车支撑，将四个台车分别定义为台车一、台车二、台车三及台车四，四个台车带动门架在轨道上行走，其特征在于，所述防风状态实时监测系统包括：

四个力传感单元，分别定义为力传感单元一、力传感单元二、力传感单元三及力传感单元四，力传感单元一、力传感单元二、力传感单元三及力传感单元四分别设置在台车一、台车二、台车三及台车四与所述门架的连接处，所述门座起重机在所述力传感单元以上部分的重力与所述门架所受外力所形成的合力经由四个力传感单元作用在四个台车上，力传感单元一用于检测所述合力的竖直方向分力F1，力传感单元二用于检测所述合力的竖直方向分力F2、力传感单元三用于检测所述合力的竖直方向分力F3，力传感单元四用于检测所述合力的竖直方向分力F4；

信号传输单元，用于将力传感单元一检测到的竖直方向分力F1、力传感单元二检测到的竖直方向分力F2、力传感单元三检测到的竖直方向分力F3以及力传感单元四检测到的竖直方向分力F4上传至计算及分析单元；

计算及分析单元依据所述信号传输单元上传的数据对所述门座起重机的防风状态做出判断。

优选地，所述力传感单元采用销轴式力传感器，将四个销轴式力传感器分别定义为销轴式力传感器一、销轴式力传感器二、销轴式力传感器三及销轴式力传感器四，销轴式力传感器一、销轴式力传感器二、销轴式力传感器三及销轴式力传感器四作为插销分别将所述台车一、所述台车二、台车三及所述台车四与所述门架连接固定。

优选地，所述信号传输单元包括与所述销轴式力传感器一相连的发射装置一、与所述销轴式力传感器二相连的发射装置二、与所述销轴式力传感器三相连的发射装置三、与所述发射装置四相连的发射装置四。

优选地，所述销轴式力传感器一、销轴式力传感器二、销轴式力传感器三及销轴式力传感器四与所述发射装置一、发射装置二、发射装置三及发射装置四之间采用有线方式连接。

优选地，所述计算及分析单元采用与所述发射装置一、所述发射装置二、所述发射装置三、所述发射装置四建立数据连接的远程监控端。

优选地，根据所述门座起重机的防倾覆设计，在所述计算及分析单元内预设上阈值F_大以及下阈值F_小，则所述计算及分析单元依据所述竖直方向分力F1、竖直方向分力F2、竖直方向分力F3以及竖直方向分力F4与上阈值F_大以及下阈值F_小的关系判定所述门座起重机的防风状态。

本发明的另一个技术方案是提供了一种门座起重机防风状态实时监测方法，采用上述的防风状态实时监测系统，其特征在于，包括以下步骤：

所述计算及分析单元实施获得所述力传感单元一、力传感单元二、力传感单元三及力传感单元四实时上传的所述竖直方向分力F1，所述竖直方向分力F2、所述竖直方向分力F3，所述竖直方向分力F4；

若F1+F2+F3+F4＝G_门+F_负，并且F1≥F_大、F2≥F_大、F3≥F_大且F4≥F_大，其中，G_门为所述门座起重机在所述力传感单元以上部分的重力，F_负为所述门座起重机起吊重物的预期重量，则所述计算及分析单元将所述门座起重机的防风状态判定为理想无风状态；

若F1+F2+F3+F4≠G_门+F_负，并且F1≥F_大、F2≥F_大、F3≥F_大且F4≥F_大，所述计算及分析单元将所述门座起重机的防风状态判定为正常受压状态，所述门座起重机没有倾覆危险；

若F_小≤F1＜F_大且F_小≤F2＜F_大，所述计算及分析单元将所述门座起重机的防风状态判定为非正常受压状态，并进一步判定位于同侧的所述台车一及所述台车二承受的竖直方向载荷偏小，有脱离轨道的趋势，所述门座起重机在风力突然增大后存在绕所述台车三及所述台车四倾覆的危险；

若F_小≤F3＜F_大且F_小≤F4＜F_大，所述计算及分析单元将所述门座起重机的防风状态判定为非正常受压状态，并进一步判定位于同侧的所述台车三及所述台车四承受的竖直方向载荷偏小，有脱离轨道的趋势，所述门座起重机在风力突然增大后存在绕所述台车一及所述台车二倾覆的危险；

若F1＜F_小且F2＜F_小，所述计算及分析单元将所述门座起重机的防风状态判定为危险受压状态，并进一步判定位于同侧的所述台车一及所述台车二承受的竖直方向载荷过小，随时有被抬起、脱离轨道的危险，即所述门座起重机随时存在绕所述台车三及所述台车四倾覆的危险；

若F3＜F_小且F4＜F_小，所述计算及分析单元将所述门座起重机的防风状态判定为危险受压状态，并进一步判定位于同侧的所述台车三及所述台车四承受的竖直方向载荷过小，随时有被抬起、脱离轨道的危险，即所述门座起重机随时存在绕所述台车一及所述台车二倾覆的危险；

F_大以及F_小为根据所述门座起重机的防倾覆设计，在所述计算及分析单元内预设的上阈值以及下阈值。

本发明提供的一种门座起重机防风状态实时监测系统和方法能对复杂风载荷条件下的门座起重机防风状态进行实时监测，确保设备安全。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，本发明中的门座起重机包括门架1，门架1由位于底部的四个台车支撑。将四个台车分别定义为台车一2-1、台车二2-2、台车三及台车四。四个台车带动门架1在轨道3上行走。

本发明提供的一种门座起重机防风状态实时监测系统包括四个力传感单元，分别定义为力传感单元一、力传感单元二、力传感单元三及力传感单元四。力传感单元分别位于台车一2-1、台车二2-2、台车三及台车四与门架1的连接处。门座起重机在力传感单元以上部分的重力(主要是门架1的重力)与门架1所受外力(包括由门座起重机起吊的货物的重力以及门座起重机所受的风力)所形成的合力经由四个力传感单元作用在四个台车上，其中，力传感单元一用于检测所述合力的竖直方向分力F1，力传感单元二用于检测所述合力的竖直方向分力F2、力传感单元三用于检测所述合力的竖直方向分力F3，力传感单元四用于检测所述合力的竖直方向分力F4。

本实施例中，力传感单元采用销轴式力传感器，将本实施例中的四个销轴式力传感器分别定义为销轴式力传感器一4-1、销轴式力传感器二4-2、销轴式力传感器三及销轴式力传感器四。销轴式力传感器一4-1、销轴式力传感器二4-2、销轴式力传感器三及销轴式力传感器四作为插销分别将台车一2-1、台车二2-2、台车三及台车四与门架1连接固定。销轴式力传感器一4-1、销轴式力传感器二4-2、销轴式力传感器三及销轴式力传感器四实时采集的竖直方向分力F1、竖直方向分力F2、竖直方向分力F3、竖直方向分力F4通过信号传输单元上传至计算及分析单元。

本实施例中，信号传输单元包括与销轴式力传感器一4-1相连的发射装置一5-1、与销轴式力传感器二4-2相连的发射装置二5-2、与销轴式力传感器三相连的发射装置三、与发射装置四相连的发射装置四。本实施例中，发射装置与销轴式力传感器采用有线方式进行连接。计算及分析单元采用远程监控端6，发射装置一5-1、发射装置二5-2、所述发射装置三、所述发射装置四将销轴式力传感器一4-1、销轴式力传感器二4-2、销轴式力传感器三及销轴式力传感器四实时采集的数据上传至远程监控端6。

在远程监控端6内依据根据门座起重机的防倾覆设计，预设上阈值F_大以及下阈值F_小，则本实施例中，远程监控端6利用力传感单元一、力传感单元二、力传感单元三及力传感单元四实时获得竖直方向分力F1，竖直方向分力F2、竖直方向分力F3，竖直方向分力F4采用以下步骤对门座起重机的防风状态做出判断：

若F1+F2+F3+F4＝G_门+F_负，并且F1≥F_大、F2≥F_大、F3≥F_大且F4≥F_大，其中，G_门为门座起重机在力传感单元以上部分的重力，F_负为门座起重机起吊重物的预期重量，则远程监控端6将门座起重机的防风状态判定为理想无风状态；

若F1+F2+F3+F4≠G_门+F_负，并且F1≥F_大、F2≥F_大、F3≥F_大且F4≥F_大，远程监控端6将门座起重机的防风状态判定为正常受压状态，门座起重机没有倾覆危险；

若F_小≤F1＜F_大且F_小≤F2＜F_大，远程监控端6将门座起重机的防风状态判定为非正常受压状态，并进一步判定位于同侧的台车一2-1及台车二2-2承受的竖直方向载荷偏小，有脱离轨道的趋势，门座起重机在风力突然增大后存在绕台车三及台车四倾覆的危险；；

若F_小≤F3＜F_大且F_小≤F4＜F_大，远程监控端6将门座起重机的防风状态判定为非正常受压状态，并进一步判定位于同侧的台车三及台车四承受的竖直方向载荷偏小，有脱离轨道的趋势，门座起重机在风力突然增大后存在绕台车一2-1及台车二2-2倾覆的危险；

若F1＜F_小且F2＜F_小，远程监控端6将门座起重机的防风状态判定为危险受压状态，并进一步判定位于同侧的台车一2-1及台车二2-2承受的竖直方向载荷过小，随时有被抬起、脱离轨道的危险，即门座起重机随时存在绕台车三及台车四倾覆的危险；

若F3＜F_小且F4＜F_小，远程监控端6将门座起重机的防风状态判定为危险受压状态，并进一步判定位于同侧的台车三及台车四承受的竖直方向载荷过小，随时有被抬起、脱离轨道的危险，即门座起重机随时存在绕台车一2-1及台车二2-2倾覆的危险；

F_大以及F_小为根据门座起重机的防倾覆设计，在远程监控端6内预设的上阈值以及下阈值。

在本实施例中，假设G_门＝60000，F_负＝20000，F_大＝14000N，F_小＝2000N

若远程监控端6实时获得竖直方向分力F1＝21000N，竖直方向分力F2＝19000N、竖直方向分力F3＝19500N，竖直方向分力F4＝20500N，则F1+F2+F3+F4＝G_门+F_负，并且F1≥F_大、F2≥F_大、F3≥F_大、F4≥F_大，远程监控端6将门座起重机的防风状态判定为理想无风状态。

若远程监控端6实时获得竖直方向分力F1＝15000N，竖直方向分力F2＝14500N、竖直方向分力F3＝16000N，竖直方向分力F4＝16500N，则F1+F2+F3+F4≠G_门+F_负，并且F1>F_大，且F2>F_大，且F3>F_大，且F4>F_大，则远程监控端6判断为正常受压状态，门座起重机没有倾覆危险，防风状态正常。

若远程监控端6实时获得竖直方向分力F1＝15000N，竖直方向分力F2＝14000N、竖直方向分力F3＝12000N，竖直方向分力F4＝8000N，则F1>F_大，F2＝F_大，F_小<F3＜F_大，F_小<F4＜F_大，远程监控端6将门座起重机的防风状态判定为非正常受压状态，并进一步判定位于同侧的台车三及台车四承受的竖直方向载荷偏小，有脱离轨道的趋势。此时，若风力突然增大，则门座起重机存在绕台车一2-1及台车二2-2倾覆的危险，防风状态存在一定风险。

若远程监控端6实时获得竖直方向分力F1＝1500N，竖直方向分力F2＝1800N、竖直方向分力F3＝16000N，竖直方向分力F4＝18000N，则F1＜F_小，F2＜F_小，F3>F_大，F4>F_大，远程监控端6将门座起重机的防风状态判定为危险受压状态，并进一步判定位于同侧的台车一2-1及台车二2-2处于危险受压状态承受的竖直方向载荷过小，随时有被抬起、脱离轨道的危险。此时，门座起重机随时存在绕台车三及台车四倾覆的危险，防风状态处于危险状态。

Claims (7)

1.一种门座起重机防风状态实时监测系统，所述门座起重机包括门架(1)，门架(1)由位于底部的四个台车支撑，将四个台车分别定义为台车一(2-1)、台车二(2-2)、台车三及台车四，四个台车带动门架(1)在轨道(3)上行走，其特征在于，所述防风状态实时监测系统包括：

四个力传感单元，分别定义为力传感单元一、力传感单元二、力传感单元三及力传感单元四，力传感单元一、力传感单元二、力传感单元三及力传感单元四分别设置在台车一(2-1)、台车二(2-2)、台车三及台车四与所述门架(1)的连接处，所述门座起重机在所述力传感单元以上部分的重力与所述门架(1)所受外力所形成的合力经由四个力传感单元作用在四个台车上，力传感单元一用于检测所述合力的竖直方向分力F1，力传感单元二用于检测所述合力的竖直方向分力F2、力传感单元三用于检测所述合力的竖直方向分力F3，力传感单元四用于检测所述合力的竖直方向分力F4；

信号传输单元，用于将力传感单元一检测到的竖直方向分力F1、力传感单元二检测到的竖直方向分力F2、力传感单元三检测到的竖直方向分力F3以及力传感单元四检测到的竖直方向分力F4上传至计算及分析单元；

计算及分析单元依据所述信号传输单元上传的数据对所述门座起重机的防风状态做出判断。

2.如权利要求1所述的一种门座起重机防风状态实时监测系统，其特征在于，所述力传感单元采用销轴式力传感器，将四个销轴式力传感器分别定义为销轴式力传感器一(4-1)、销轴式力传感器二(4-2)、销轴式力传感器三及销轴式力传感器四，销轴式力传感器一(4-1)、销轴式力传感器二(4-2)、销轴式力传感器三及销轴式力传感器四作为插销分别将所述台车一(2-1)、所述台车二(2-2)、台车三及所述台车四与所述门架(1)连接固定。

3.如权利要求2所述的一种门座起重机防风状态实时监测系统，其特征在于，所述信号传输单元包括与所述销轴式力传感器一(4-1)相连的发射装置一(5-1)、与所述销轴式力传感器二(4-2)相连的发射装置二(5-2)、与所述销轴式力传感器三相连的发射装置三、与所述发射装置四相连的发射装置四。

4.如权利要求3所述的一种门座起重机防风状态实时监测系统，其特征在于，所述销轴式力传感器一(4-1)、销轴式力传感器二(4-2)、销轴式力传感器三及销轴式力传感器四与所述发射装置一(5-1)、发射装置二(5-2)、发射装置三及发射装置四之间采用有线方式连接。

5.如权利要求3所述的一种门座起重机防风状态实时监测系统，其特征在于，所述计算及分析单元采用与所述发射装置一(5-1)、所述发射装置二(5-2)、所述发射装置三、所述发射装置四建立数据连接的远程监控端(6)。

6.如权利要求1所述的一种门座起重机防风状态实时监测系统，其特征在于，根据所述门座起重机的防倾覆设计，在所述计算及分析单元内预设上阈值F_大以及下阈值F_小，则所述计算及分析单元依据所述竖直方向分力F1、竖直方向分力F2、竖直方向分力F3以及竖直方向分力F4与上阈值F_大以及下阈值F_小的关系判定所述门座起重机的防风状态。

7.一种门座起重机防风状态实时监测方法，采用如权利要求1所述的防风状态实时监测系统，其特征在于，包括以下步骤：

所述计算及分析单元实施获得所述力传感单元一、力传感单元二、力传感单元三及力传感单元四实时上传的所述竖直方向分力F1，所述竖直方向分力F2、所述竖直方向分力F3，所述竖直方向分力F4；

若F1+F2+F3+F4＝G_门+F_负，并且F1≥F_大、F2≥F_大、F3≥F_大、F4≥F_大，其中，G_门为所述门座起重机在所述力传感单元以上部分的重力，F_负为所述门座起重机起吊重物的预期重量，则所述计算及分析单元将所述门座起重机的防风状态判定为理想无风状态；

若F1+F2+F3+F4≠G_门+F_负，并且F1≥F_大、F2≥F_大、F3≥F_大、F4≥F_大，所述计算及分析单元将所述门座起重机的防风状态判定为正常受压状态，所述门座起重机没有倾覆危险；

若F_小≤F1＜F_大且F_小≤F2＜F_大，所述计算及分析单元将所述门座起重机的防风状态判定为非正常受压状态，并进一步判定位于同侧的所述台车一(2-1)及所述台车二(2-2)承受的竖直方向载荷偏小，有脱离轨道的趋势，所述门座起重机在风力突然增大后存在绕所述台车三及所述台车四倾覆的危险；

若F_小≤F3＜F_大且F_小≤F4＜F_大，所述计算及分析单元将所述门座起重机的防风状态判定为非正常受压状态，并进一步判定位于同侧的所述台车三及所述台车四承受的竖直方向载荷偏小，有脱离轨道的趋势，所述门座起重机在风力突然增大后存在绕所述台车一(2-1)及所述台车二(2-2)倾覆的危险；

若F1＜F_小且F2＜F_小，所述计算及分析单元将所述门座起重机的防风状态判定为危险受压状态，并进一步判定位于同侧的所述台车一(2-1)及所述台车二(2-2)承受的竖直方向载荷过小，随时有被抬起、脱离轨道的危险，即所述门座起重机随时存在绕所述台车三及所述台车四倾覆的危险；

若F3＜F_小且F4＜F_小，所述计算及分析单元将所述门座起重机的防风状态判定为危险受压状态，并进一步判定位于同侧的所述台车三及所述台车四承受的竖直方向载荷过小，随时有被抬起、脱离轨道的危险，即所述门座起重机随时存在绕所述台车一(2-1)及所述台车二(2-2)倾覆的危险；

F_大以及F_小为根据所述门座起重机的防倾覆设计，在所述计算及分析单元内预设的上阈值以及下阈值。

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