CN113879928B - 一种施工升降机标准节轨道状态监测方法 - Google Patents

一种施工升降机标准节轨道状态监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种施工升降机标准节轨道状态监测方法，对运行过程中的施工升降机建立安全运行评估模型，根据施工升降机上的重量传感器、高度传感器采集的实时信息计算模型运行过程中的偏移量，确定安全阈值范围，根据倾角传感器采集的实时信息，计算施工升降机运行过程中的偏移量，进而判断导轨的垂直度，当偏移量超出安全阈值时，及时发出报警信号并实时记录施工升降机的高度位置，便于工作人员对故障导轨进行及时排查。本发明运行检测终端主机根据采集的实时信息进行施工升降机标准节导轨垂直度的判定，能够及时发现存在的安全隐患并排查，实现升降机的智能化监测。

Description

一种施工升降机标准节轨道状态监测方法
技术领域
本发明涉及施工升降机施工监测与控制技术领域，尤其是一种施工升降机标准节轨道状态监测方法。
背景技术
随着我国国民经济的快速增长，为了适应高层和超高层建筑的需要，施工升降机正向着高速、大载重量和更高的提升高度发展。在行业人士的努力下, 近年来我国施工升降机的设计、制造水平得到了很大的提高，但随着施工升降机速度的提高，使用中由于标准节刚度不足引起的轿厢整体的振动偏移问题愈发突出。
公布号是CN106744116的中国发明专利公开了一种施工升降机安全监控管理系统，包括远程数据管理平台和施工升降机安全监控单元，施工升降机安全监控单元包括了身份识别模块和人数识别模块，可以有效避免无证人员操作升降机而造成事故，有效的防止超载，是对施工升降机启动运行前的监控，但对于施工升降机运行过程中的偏移以及轨道的垂直度无法进行检测。
日常生产作业中标准节轨道常常出现刚度不足，例如连接螺栓松动、附着固定不牢等问题，引起轿厢在运行过程中偏移振动，产生较大的噪音，严重影响乘坐体验及周边环境；对带有配重的设备会出现设备运行过程中配重脱轨，加之标准节轨道垂直度在施工作业、日常养护、维修、检查中经常不被重视，一旦发生事故损失巨大，而标准节连接可靠性问题是升降机安全使用的先决条件，在保证标准节刚度足够的情况下，升降机才能正常运转。
发明内容
为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种施工升降机标准节轨道状态监测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：1.一种施工升降机标准节轨道状态监测方法，包括如下步骤：
步骤1、施工升降机上安装的重量传感器、高度传感器和倾角传感器将施工升降机轿厢在运行过程中重量、高度及偏角等实时数据采集传输给运行检测终端主机；
步骤2、对运行过程中的施工升降机建立安全运行评估模型，运行检测终端主机基于重量传感器和高度传感器采集的数据计算模型运行过程中垂直于运行轨迹的平面偏移量，确定安全阈值范围；
步骤3、运行检测终端主机根据倾角传感器实时采集的数据计算施工升降机运行过程中垂直于运行轨迹的平面偏移量；
步骤4、将步骤3中得到的偏移量与设定的安全阈值进行比对，若超过安全阈值范围，运行检测终端主机发出报警信号并记录此时施工升降机的高度位置。
上述的一种施工升降机标准节轨道状态监测方法，所述步骤2中建立安全运行评估模型的方法为：将导轨看作是超静定受力构件，将施工升降机轿厢等效为一个质量点，将附着看作是连接导轨和墙面的铰接杆，将两道相邻附着及中间的标准节导轨看作一个监测单元。
上述的一种施工升降机标准节轨道状态监测方法，所述步骤2中安全阈值范围的确定方法具体包括如下步骤：
步骤2.1、建立固定坐标系X’Y’Z’：以轿厢与标准节轨道轴心线连接的几何中心为坐标系的原点O’，以朝向轿厢门的方向为X’轴的正方向，以标准节导轨轴心线垂直于地面向上方向为Z’轴正方向，Y’轴垂直于X’、Z’所围成的平面，坐标轴Y’方向且与X’、Z’轴符合右手螺旋法则。
步骤2.2、建立浮动坐标系XYZ：让轿厢沿着导轨架上下运行一个来回，通过安装在轿厢上的倾角传感器采集该过程中轿厢的倾角数据，将采集到的倾角数据换算为在固定坐标系X’Y’Z’中的坐标值点，取所有点中出现频率最高的点作为浮动坐标系的原点O；以朝向轿厢门的方向为X轴的正方向，以标准节导轨轴心线垂直于地面向上方向为Z轴正方向，Y轴垂直于X、Z所围成的平面，坐标轴Y方向且与X、Z轴符合右手螺旋法则；
步骤2.3、计算在浮动坐标系XYZ中轿厢沿X轴方向的位移
Figure SMS_1
及轿厢沿Y轴方向的位移
Figure SMS_2
；
步骤2.4、确定安全阈值范围为长
Figure SMS_3
宽
Figure SMS_4
的矩形范围，其中p为修正系数。
上述的一种施工升降机标准节轨道状态监测方法，在浮动坐标系XYZ中轿厢沿X轴方向的位移
Figure SMS_5
的计算公式为：
Figure SMS_6
，
在浮动坐标系XYZ中轿厢沿Y轴方向的位移
Figure SMS_7
的计算公式为：
Figure SMS_8
，
其中，
Figure SMS_9
：轿厢质量对导轨的弯矩作用下引起导轨上部端点沿X轴位移；
Figure SMS_10
：轿厢质量对导轨的弯矩作用下引起上部端点位置的铰接杆沿X轴正方向拉伸或挤压变形；
Figure SMS_11
：轿厢质量对导轨的弯矩作用下引起导轨上部端点沿Y轴位移；
Figure SMS_12
：轿厢质量对导轨的弯矩作用下引起上部端点位置的铰接杆沿Y轴正方向拉伸或挤压变形；A：附着的截面积；E1：附着的弹性模量；E2：导轨的弹性模量；I：导轨的截面惯性矩；L1：轿厢质量点沿X轴正方向到原点的距离；L2：轿厢质量点沿Y轴正方向到原点的距离；L：上下两道附着之间的距离；
Figure SMS_13
：轿厢质量点所在位置与上端附着之间的距离；b：轿厢质量点所在位置与下端附着之间的距离。最后，m：重量传感器实时采集到的轿厢整体质量，m作为上述公式的变量，影响的位移
Figure SMS_14
大小；g表示重力加速度。
上述的一种施工升降机标准节轨道状态监测方法，所述修正系数p与步骤2.2中轿厢上下运行一个来回采集计算得到的固定坐标系X’Y’Z’中坐标值点的离散程度有关，离散程度大，则p取1.5-1.8，离散程度小，则p取1.2-1.5。
上述的一种施工升降机标准节轨道状态监测方法，所述运行检测终端主机与远程监控平台通讯连接。
本发明的有益效果是：
（1）在建筑施工用施工升降机上，运用数据采集技术、人员监测识别技术、状态监测及判断报警技术等对施工升降机运行过程中轿厢内的承载情况进行监测管控，保障升降机安全稳定运行；
（2）实时确定施工升降机运行过程中的安全阈值范围，并将倾角传感器实时采集的偏移角信息传送到运行检测终端主机，运行检测终端主机对实际的偏移量进行确定，可以实现对施工升降机运行过程中每个点进行实时的检测，能够及时发现存在的安全隐患并排查，实现升降机的智能化监测。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的逻辑流程图；
图2为本发明标准节导轨受力和弯矩的变形模型；
图3为本发明安全阈值范围示意图。
实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
本发明公开了一种施工升降机标准节轨道状态监测方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤1、施工升降机上安装的重量传感器、高度传感器和倾角传感器将施工升降机运行过程中的实时数据采集传输给运行检测终端主机，其中高度传感器安装在施工升降机与导轨连接处，实时获取施工升降机的高度，重量传感器安装在导轨托架与吊施工升降机耳连接轴处，获取施工升降机的重量，倾角传感器安装在轿厢上部，获取轿厢在运动过程中的偏移角度变化参数；
步骤2、对运行过程中的施工升降机建立安全运行评估模型，运行检测终端主机基于重量传感器和高度传感器采集的数据计算模型运行过程中垂直于运行轨迹的平面偏移量，确定安全阈值范围；
具体的建立安全运行评估模型的方法为：如图2所示，将导轨看作是超静定受力构件，将施工升降机轿厢等效为一个质量点P，将附着看作是连接导轨和墙面的铰接杆，将两道相邻附着及中间的标准节导轨看作一个监测单元。
确定安全阈值范围的方法为：步骤2.1、建立固定坐标系X’Y’Z’：以轿厢与标准节轨道轴心线连接的几何中心为坐标系的原点O’，以朝向轿厢门的方向为X’轴的正方向，以标准节导轨轴心线垂直于地面向上方向为Z’轴正方向，Y’轴垂直于X’、Z’所围成的平面，坐标轴Y’方向且与X’、Z’轴符合右手螺旋法则。
步骤2.2、建立浮动坐标系XYZ：让轿厢沿着导轨架上下运行一个来回，通过安装在轿厢上的倾角传感器采集该过程中轿厢的倾角数据，将采集到的倾角数据换算为在固定坐标系X’Y’Z’中的坐标值点，取所有点中出现频率最高的点作为浮动坐标系的原点O；以朝向轿厢门的方向为X轴的正方向，以标准节导轨轴心线垂直于地面向上方向为Z轴正方向，Y轴垂直于X、Z所围成的平面，坐标轴Y方向且与X、Z轴符合右手螺旋法则；
步骤2.3、计算在浮动坐标系XYZ中轿厢沿X轴方向的位移
Figure SMS_15
及轿厢沿Y轴方向的位移
Figure SMS_16
；
在浮动坐标系XYZ中轿厢沿X轴方向的位移
Figure SMS_17
的计算公式为：
Figure SMS_18
，
在浮动坐标系XYZ中轿厢沿Y轴方向的位移
Figure SMS_19
的计算公式为：
Figure SMS_20
，
其中，
Figure SMS_21
：轿厢质量对导轨的弯矩作用下引起导轨上部端点沿X轴位移；
Figure SMS_22
：轿厢质量对导轨的弯矩作用下引起上部端点位置的铰接杆沿X轴正方向拉伸或挤压变形；
Figure SMS_23
：轿厢质量对导轨的弯矩作用下引起导轨上部端点沿Y轴位移；
Figure SMS_24
：轿厢质量对导轨的弯矩作用下引起上部端点位置的铰接杆沿Y轴正方向拉伸或挤压变形；A：附着的截面积；E1：附着的弹性模量；E2：导轨的弹性模量；I：导轨的截面惯性矩；L1：轿厢质量点沿X轴正方向到原点的距离；L2：轿厢质量点沿Y轴正方向到原点的距离；L：上下两道附着之间的距离；
Figure SMS_25
：轿厢质量点所在位置与上端附着之间的距离；b：轿厢质量点所在位置与下端附着之间的距离。最后，m：重量传感器实时采集到的轿厢整体质量，m作为上述公式的变量，影响的位移
Figure SMS_26
大小；g表示重力加速度。
公式中的附着的弹性模量E1、导轨的弹性模量E2及导轨的截面惯性矩I均是导轨和附着的自身属性，其中，导轨的截面惯性矩I为导轨的单根主肢截面面积与导轨截面面积平方的乘积；两个附着之间的距离L与施工升降机的型号及具体施工环境有关，可根据现场安装情况确定；施工升降机质量点所在位置与上端附着之间的距离
Figure SMS_27
及施工升降机质量点所在位置与下端附着之间的距离b可根据高度传感器采集到的实时高度值及两个附着之间的距离L进行确定，m作为上述公式的变量，影响的位移
Figure SMS_28
大小。
步骤2.4、确定安全阈值范围为长
Figure SMS_29
宽
Figure SMS_30
的矩形范围，（如图3所示），其中p为修正系数，修正系数p与步骤2.2中轿厢上下运行一个来回采集计算得到的固定坐标系X’Y’Z’中坐标值点的离散程度有关，离散程度大，则p取1.5-1.8，离散程度小，则p取1.2-1.5。
步骤3、运行检测终端主机根据倾角传感器实时采集的数据计算施工升降机运行过程中垂直于运行轨迹的平面偏移量；
具体的计算方法为：倾角传感器采集到的偏移角度是轿厢运动过程中，其质点在浮动坐标系XYZ中以原点O为交点，与Z轴的夹角值。以X方向位移偏量换算为例：以原点O为直角三角形的顶点，以Z轴和X轴为直角三角形的两条直角边方向，Z轴方向的直角边长由高度传感器采集到的数值确定（由于高度传感器可以实时采集施工升降机的高度，因此施工升降机到每一个附着的距离均可以确定）。因此直角三角形的偏移角及一个直角边已知，则施工升降机的沿X方向的位移偏量即为导轨所在的直角边的边长与偏移角正切值的乘积。
步骤4、运行检测终端主机将步骤3中得到的偏移量与设定的安全阈值进行比对，若超过安全阈值范围，运行检测终端主机发出报警信号并记录此时施工升降机的高度位置。
在本实施例中，运行检测终端主机与远程监控平台通讯连接，工作人员无需到现场，通过远程监控平台就可监测到施工升降机的运行状态，方便管理。
本实施例中，施工升降机上还安装有人员识别仪，人员识别仪与运行检测终端主机通讯连接，人员识别仪安装在施工升降机轿厢内顶角位置，用于捕捉拍摄进入轿厢内人员的数量，当人员数量及重量超过最大载重量时，运行检测终端主机发出报警信号，保证施工升降机的安全。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种施工升降机标准节轨道状态监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、施工升降机上安装的重量传感器、高度传感器和倾角传感器将施工升降机轿厢在运行过程中重量、高度及偏角等实时数据采集传输给运行检测终端主机；
步骤2、对运行过程中的施工升降机建立安全运行评估模型，运行检测终端主机基于重量传感器和高度传感器采集的数据计算模型运行过程中垂直于运行轨迹的平面偏移量，确定安全阈值范围；
步骤3、运行检测终端主机根据倾角传感器实时采集的数据计算施工升降机运行过程中垂直于运行轨迹的平面偏移量；
步骤4、将步骤3中得到的偏移量与设定的安全阈值进行比对，若超过安全阈值范围，运行检测终端主机发出报警信号并记录此时施工升降机的高度位置；
所述步骤2中建立安全运行评估模型的方法为：将导轨看作是超静定受力构件，将施工升降机轿厢等效为一个质量点，将附着看作是连接导轨和墙面的铰接杆，将两道相邻附着及中间的标准节导轨看作一个监测单元；
所述步骤2中安全阈值范围的确定方法具体包括如下步骤：
步骤2.1、建立固定坐标系X’Y’Z’：以轿厢与标准节轨道轴心线连接的几何中心为坐标系的原点O’，以朝向轿厢门的方向为X’轴的正方向，以标准节导轨轴心线垂直于地面向上方向为Z’轴正方向，Y’轴垂直于X’、Z’所围成的平面，坐标轴Y’方向且与X’、Z’轴符合右手螺旋法则；
步骤2.2、建立浮动坐标系XYZ：让轿厢沿着导轨架上下运行一个来回，通过安装在轿厢上的倾角传感器采集该过程中轿厢的倾角数据，将采集到的倾角数据换算为在固定坐标系X’Y’Z’中的坐标值点，取所有点中出现频率最高的点作为浮动坐标系的原点O；以朝向轿厢门的方向为X轴的正方向，以标准节导轨轴心线垂直于地面向上方向为Z轴正方向，Y轴垂直于X、Z所围成的平面，坐标轴Y方向且与X、Z轴符合右手螺旋法则；
步骤2.3、计算在浮动坐标系XYZ中轿厢沿X轴方向的位移
Figure QLYQS_1
及轿厢沿Y轴方向的位移
Figure QLYQS_2
；
步骤2.4、确定安全阈值范围为长
Figure QLYQS_3
宽
Figure QLYQS_4
的矩形范围，其中p为修正系数。
2.根据权利要求1所述的一种施工升降机标准节轨道状态监测方法，其特征在于，在浮动坐标系XYZ中轿厢沿X轴方向的位移
Figure QLYQS_5
的计算公式为：
Figure QLYQS_6
，
在浮动坐标系XYZ中轿厢沿Y轴方向的位移
Figure QLYQS_7
的计算公式为：
Figure QLYQS_8
，
其中，
Figure QLYQS_9
：轿厢质量对导轨的弯矩作用下引起导轨上部端点沿X轴位移；
Figure QLYQS_10
：轿厢质量对导轨的弯矩作用下引起上部端点位置的铰接杆沿X轴正方向拉伸或挤压变形；
Figure QLYQS_11
：轿厢质量对导轨的弯矩作用下引起导轨上部端点沿Y轴位移；
Figure QLYQS_12
：轿厢质量对导轨的弯矩作用下引起上部端点位置的铰接杆沿Y轴正方向拉伸或挤压变形；A：附着的截面积；E1：附着的弹性模量；E2：导轨的弹性模量；I：导轨的截面惯性矩；L1：轿厢质量点沿X轴正方向到原点的距离；L2：轿厢质量点沿Y轴正方向到原点的距离；L：上下两道附着之间的距离；
Figure QLYQS_13
：轿厢质量点所在位置与上端附着之间的距离；b：轿厢质量点所在位置与下端附着之间的距离；最后，m：重量传感器实时采集到的轿厢整体质量，m作为上述公式的变量，影响的位移
Figure QLYQS_14
大小；g表示重力加速度。
3.根据权利要求1所述的一种施工升降机标准节轨道状态监测方法，其特征在于，所述修正系数p与步骤2.2中轿厢上下运行一个来回采集计算得到的固定坐标系X’Y’Z’中坐标值点的离散程度有关，离散程度大，则p取1.5-1.8，离散程度小，则p取1.2-1.5。
4.根据权利要求1所述的一种施工升降机标准节轨道状态监测方法，其特征在于，所述运行检测终端主机与远程监控平台通讯连接。
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