CN114701952B - 用于工程机械的防倾覆方法及装置、处理器及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于工程机械的防倾覆方法及装置、处理器及工程机械，属于工程机械领域。工程机械包括回转支撑与上装系统，回转支撑上设置有压力传感器阵列，用于检测回转支撑的不同位置受到的上装系统施加的压力，该用于工程机械的防倾覆方法包括：获取压力传感器阵列检测的多个压力值；根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定上装系统的重心；在重心超出工程机械的安全预警边界的情况下，限制工程机械作业，以防止工程机械倾覆。本发明可以提高工程机械在作业过程中的安全性。

Description

用于工程机械的防倾覆方法及装置、处理器及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体地涉及一种用于工程机械的防倾覆方法及装置、处理器及工程机械。

背景技术

目前，对于包括回转支撑的工程机械来说，以起重机为例，起重机的安全作业主要是通过力矩限制器对作业幅度和吊重组合产生的吊载力矩进行约束，实现对吊载大小和作业幅度进行预警和作业限制，防止吊装作业过程中由于过载引发倾覆等安全事故。然而，一旦力矩限制器出现故障失灵，将可能导致起重机吊载事故的发生。因此，现有的工程机械存在作业过程中安全性不高的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种用于工程机械的防倾覆方法及装置、处理器、工程机械及存储介质，以解决现有技术存在的工程机械作业过程中安全性不高的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种用于工程机械的防倾覆方法，工程机械包括回转支撑与上装系统，回转支撑上设置有压力传感器阵列，用于检测回转支撑的不同位置受到的上装系统施加的压力，防倾覆方法包括：

获取压力传感器阵列检测的多个压力值；

根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定上装系统的重心；

在重心超出工程机械的安全预警边界的情况下，限制工程机械作业，以防止工程机械倾覆，其中，根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定上装系统的重心，包括以下方式中的至少一者：根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定多边形压力分布图，以根据多边形压力分布图确定上装系统的重心；根据多个压力值、压力传感器阵列中各个压力传感器的横坐标和纵坐标确定上装系统的重心。

在本发明实施例中，根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定多边形压力分布图，以根据多边形压力分布图确定上装系统的重心，包括：根据压力传感器阵列的位置确定各个压力传感器对应的角度轴，其中，角度轴为压力传感器与回转支撑的中心的连线；根据各个压力传感器检测的压力值确定各个压力传感器对应的角度轴上的边界点；依次连接边界点，以得到多边形压力分布图；将多边形压力分布图的形心确定为上装系统的重心。

在本发明实施例中，根据多个压力值、压力传感器阵列中各个压力传感器的横坐标和纵坐标确定上装系统的重心，包括：确定多个压力值的和值，以得到总压力值；分别确定各个压力值对应的第一乘积值与第二乘积值，其中，第一乘积值为压力值与其对应的压力传感器的横坐标的乘积值，第二乘积值为压力值与其对应的压力传感器的纵坐标的乘积值；将第一和值与总压力值的比值确定为重心的横坐标，将第二和值与总压力值的比值确定为重心的纵坐标，第一和值为多个压力值对应的多个第一乘积值的和值，第二和值为多个压力值对应的多个第二乘积值的和值。

在本发明实施例中，防倾覆方法还包括：在重心未超出安全预警边界，且重心与安全预警边界的距离达到预设距离阈值的情况下，发出报警信息。

在本发明实施例中，安全预警边界为以回转支撑的中心为圆心、以预设安全距离为半径的圆形界线；预设安全距离的确定包括：获取上装系统的重量；将预设倾覆力矩与上装系统的重量的比值确定为预设安全距离。

在本发明实施例中，压力传感器阵列中各个压力传感器等间隔设置或者不等间隔设置。

本发明实施例第二方面提供一种处理器，被配置成执行根据上述的用于工程机械的防倾覆方法。

本发明实施例第三方面提供一种用于工程机械的防倾覆装置，工程机械包括回转支撑与上装系统，回转支撑上设置有压力传感器阵列，用于检测回转支撑的不同位置受到的上装系统施加的压力，用于工程机械的防倾覆装置包括：获取模块，用于获取压力传感器阵列检测的多个压力值；确定模块，用于根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定上装系统的重心，其中，根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定上装系统的重心，包括以下方式中的至少一者：根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定多边形压力分布图，以根据多边形压力分布图确定上装系统的重心；根据多个压力值、压力传感器阵列中各个压力传感器的横坐标和纵坐标确定上装系统的重心；作业限制模块，用于在重心超出工程机械的安全预警边界的情况下，限制工程机械作业，以防止工程机械倾覆。

本发明实施例第四方面提供一种工程机械，包括：上装系统；回转支撑，回转支撑上设置有压力传感器阵列，用于检测回转支撑的不同位置受到的上装系统施加的压力；以及上述处理器。

本发明实施例第五方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被处理器执行时使得处理器执行根据上述的用于工程机械的防倾覆方法。

上述技术方案，通过在回转支撑上设置压力传感器阵列，并根据压力传感器阵列检测的上装系统施加给回转支撑不同位置的多个压力和压力传感器阵列的位置确定上装系统的重心，进而判断工程机械的重心是否超出工程机械的安全预警边界，在重心超出安全预警边界的情况下限制工程机械作业，上述技术方案通过在回转支撑上设置压力传感器阵列实时监测回转支撑上的压力分布情况，并根据压力分布情况实时监测上装系统的重心，能够实现重心的精准定位，根据上装系统的重心与工程机械的安全预警边界的相对位置确定限制工程机械作业的时机，降低了工程机械作业过程中的倾覆可能性，提高了工程机械作业过程的安全可靠度，减少了工程机械发生倾覆事故的概率，进一步保障了作业安全性。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了本发明一实施例中用于工程机械的防倾覆方法的流程示意图；

图2示意性示出了本发明一实施例中用于工程机械的防倾覆装置的结构框图；

图3示意性示出了本发明一实施例中起重机重心监测及安全预警系统的组成示意图；

图4示意性示出了本发明一实施例中回转支撑上的压力传感器阵列的布置示意图；

图5示意性示出了本发明一实施例中多边形压力分布图的示意图；

图6示意性示出了本发明一实施例中高强压电压力传感器的截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1示意性示出了本发明一实施例中用于工程机械的防倾覆方法的流程示意图。如图1所示，在本发明实施例中，提供了一种用于工程机械的防倾覆方法，工程机械包括回转支撑与上装系统，工程机械可以包括例如起重机、泵车以及挖掘机等需要防倾翻的设备，回转支撑上设置有压力传感器阵列，用于检测回转支撑的不同位置受到的上装系统施加的压力，以该防倾覆方法应用于处理器为例进行说明，该防倾覆方法可以包括以下步骤：

步骤S102，获取压力传感器阵列检测的多个压力值。

可以理解，上装系统设置于回转支撑上，可以对回转支撑施加压力，回转支撑可以包括回转支撑圆盘，上装系统包括上装臂架系统及转台，以起重机为例，起重机的上装系统即吊装系统。压力传感器阵列为多个压力传感器，每个压力传感器设置在回转支撑的不同位置上，用来检测上装系统施加给回转支撑的压力。压力传感器阵列中的压力传感器的数量至少为两个，可以等间隔设置于回转支撑上，也可以不等间隔设置于回转支撑上，例如随机设置。

具体地，处理器可以获取压力传感器阵列中的多个压力传感器检测得到的多个压力值。

步骤S104，根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定上装系统的重心。

可以理解，压力传感器阵列的位置即多个压力传感器在回转支撑上的位置。

具体地，处理器可以根据压力传感器阵列检测的多个压力值和压力传感器阵列的位置（即多个压力传感器在回转支撑上的位置）确定上装系统的重心。

在一个实施例中，根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定上装系统的重心可以通过以下方式确定：根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定多边形压力分布图，以根据多边形压力分布图确定上装系统的重心。

可以理解，多边形压力分布图为可以体现多个压力传感器在回转支撑上的位置和各个压力传感器分别检测的压力值大小之间的关系的封闭图形，例如，压力传感器的数量为4个，分别安装设置在围绕回转支撑的回转中心的四个角度方位，则可以将4个压力传感器分别检测到的压力数值在上述四个方位中按照数值的大小分别进行标记，然后连线，从而得到一个四边形，该四边形则为多边形压力分布图，进而可以确定该四边形的形心或者重心或者垂心或者外心或者内心为上装系统的重心。

在一个实施例中，根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定多边形压力分布图，以根据多边形压力分布图确定上装系统的重心，可以包括：根据压力传感器阵列的位置确定各个压力传感器对应的角度轴，其中，角度轴为压力传感器与回转支撑的中心的连线；根据各个压力传感器检测的压力值确定各个压力传感器对应的角度轴上的边界点；依次连接边界点，以得到多边形压力分布图；将多边形压力分布图的形心确定为上装系统的重心。

可以理解，角度轴为压力传感器与回转支撑的中心的连线，可以体现压力传感器与回转支撑的中心的相对角度。边界点为角度轴上反映压力传感器检测得到的压力值的数值大小的点，比如，边界点到回转支撑的中心的距离，可以正比于对应压力传感器检测得到的压力值。

具体地，处理器可以根据压力传感器阵列的位置确定各个压力传感器对应的角度轴，也就是将各个压力传感器与回转支撑的中心连接从而得到各个压力传感器对应的角度轴，进而根据各个压力传感器检测的压力值在角度轴上进行标点，从而得到反映压力值大小的边界点，并按照顺序依次连接各个边界点，从而得到多边形压力分布图，并将多边形压力分布图的形心的位置确定为上装系统的重心的位置。具体的确定多边形的形心位置的方式可以按照多边形形心数学几何公式计算，此处不再赘述。

在一个实施例中，根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定上装系统的重心可以通过以下方式确定：根据多个压力值、压力传感器阵列中各个压力传感器的横坐标和纵坐标确定上装系统的重心。

具体地，处理器可以基于预先确定的多个压力值、压力传感器阵列中各个压力传感器的横坐标、各个压力传感器的纵坐标以及上装系统的重心的对应关系或者预设算法模型，根据多个压力值、压力传感器阵列中各个压力传感器的横坐标和纵坐标来确定上装系统的重心。

在一个实施例中，根据多个压力值、压力传感器阵列中各个压力传感器的横坐标和纵坐标确定上装系统的重心，可以包括：确定多个压力值的和值，以得到总压力值；分别确定各个压力值对应的第一乘积值与第二乘积值，其中，第一乘积值为压力值与其对应的压力传感器的横坐标的乘积值，第二乘积值为压力值与其对应的压力传感器的纵坐标的乘积值；将第一和值与总压力值的比值确定为重心的横坐标，将第二和值与总压力值的比值确定为重心的纵坐标，第一和值为多个压力值对应的多个第一乘积值的和值，第二和值为多个压力值对应的多个第二乘积值的和值。

可以理解，压力传感器阵列的位置可以包括压力传感器阵列中各个压力传感器的横坐标和纵坐标，压力传感器的横坐标和纵坐标所在的坐标系的原点可以是回转支撑的中心，也可以是其他固定不动的参照物。

具体地，处理器可以先确定多个压力值的和值，以得到总压力值，进而确定各个压力值对应的第一乘积值和第二乘积值，其中第一乘积值为压力与其对应的压力传感器的横坐标的乘积值，第二乘积值为压力与其对应的压力传感器的纵坐标的乘积值，并将第一和值与总压力值的比值确定为重心的横坐标，将第二和值与总压力值的比值确定为重心的纵坐标，其中，第一和值为多个压力值对应的多个第一乘积值的和值，即多个第一乘积值的累计值，第二和值为多个压力值对应的多个第二乘积值的和值，即多个第二乘积值的累计值。

步骤S106，在重心超出工程机械的安全预警边界的情况下，限制工程机械作业，以防止工程机械倾覆。

可以理解，工程机械的安全预警边界为事先确定的工程机械的安全作业范围，安全预警边界可以是投影在水平面上的边界，其形式例如可以是包括回转支撑的中心的圆形界线、椭圆形界线或者多边形界线等，以椭圆形界线为例，由于工程机械在左右方向容易发生倾翻，故可以设置椭圆形界线的左右方向为短轴，前后方向为长轴，由于短轴的距离通常小于长轴，故设置较小的安全作业距离可以提高工程机械的作业安全性。一旦上装系统的重心超出该安全预警边界，则工程机械可能发生倾覆等事故。

具体地，处理器在得到上装系统的重心之后，可以判断上装系统的重心是否超出工程机械的安全预警边界，具体可以计算上装系统的重心与回转支撑的中心的距离，并将该距离与预先存储的预设距离进行比较，以判断上装系统的重心是否超出安全预警边界，若上装系统的重心超出了工程机械的安全预警边界，此时可以限制工程机械作业，以防止工程机械发生倾覆等危险事故。在一些实施例中，限制工程机械作业包括限制工程机械向危险方向进行作业的动作实施。值得注意的是，处理器可以在判断通过上述两个实施例中的任意一种方式确定的上装系统的重心超出工程机械的安全预警边界的情况下，限制工程机械作业；也可以在判断通过上述两个实施例中的两种方式确定的上装系统的重心均超出工程机械的安全预警边界的情况下，限制工程机械作业。

上述用于工程机械的防倾覆方法，通过在回转支撑上设置压力传感器阵列，并根据压力传感器阵列检测的上装系统施加给回转支撑不同位置的多个压力和压力传感器阵列的位置确定上装系统的重心，进而判断工程机械的重心是否超出工程机械的安全预警边界，在重心超出安全预警边界的情况下限制工程机械作业，上述技术方案通过在回转支撑上设置压力传感器阵列实时监测回转支撑上的压力分布情况，并根据压力分布情况实时监测上装系统的重心，能够实现重心的精准定位，根据上装系统的重心与工程机械的安全预警边界的相对位置确定限制工程机械作业的时机，降低了工程机械作业过程中的倾覆可能性，提高了工程机械作业过程的安全可靠度，减少了工程机械发生倾覆事故的概率，进一步保障了作业安全性。

在一个实施例中，用于工程机械的防倾覆方法还包括：在重心未超出安全预警边界，且重心与安全预警边界的距离达到预设距离阈值的情况下，发出报警信息。

可以理解，预设距离阈值为预先设置的启动报警的上装系统的重心与安全预警边界的最大距离，也就是说，若上装系统的重心在安全预警边界以内且与安全预警边界的距离大于或等于预设距离阈值时发出报警信息，进一步地，报警信息的表现方式可以包括但不限于出现灯光、出现灯光变化、发出声音、播放音频等。

具体地，处理器在实时监测到上装系统的重心的位置之后，在确定上装系统的重心位于安全预警边界以内时，可以实时判断重心的位置与安全预警边界的距离，若重心的位置与安全预警边界的距离达到预设距离阈值，则处理器可以发出报警信息，例如发出声音或者发出警示灯等，以提醒用户此时工程机械可能存在倾翻的风险。

在本发明实施例中，通过确定上装系统的重心与安全预警边界的距离，并将该距离与预设距离阈值进行比较，以提前进行预警，可以进一步提高工程机械作业过程中安全性。

在一个实施例中，安全预警边界为以回转支撑的中心为圆心、以预设安全距离为半径的圆形界线；预设安全距离的确定包括：获取上装系统的重量；将预设倾覆力矩与上装系统的重量的比值确定为预设安全距离。

可以理解，预设倾覆力矩为预先设置的工程机械发生倾覆现象的最小力矩。当安全预警边界为圆形界线时，预设安全距离为事先确定的安全作业半径，即安全预警边界与回转支撑的中心的安全距离。

具体地，当安全预警边界为以回转支撑的中心为圆心、以预设安全距离为半径的圆形界线时，处理器可以获取上装系统的重量，并确定预设倾覆力矩与上装系统的重量的比值，该比值即为预设安全距离。其中，上装系统的重量为上装臂架系统及转台的重量，在一个实施例中，上装系统的重量为压力传感器阵列检测到的多个压力值的和值，在该实施例中，上装系统的质量通常通过回转支撑往下传递到支腿或者履带架等下装结构，在上装系统完全通过设置在回转支撑上的压力传感器阵列支撑的情况下，可以将压力传感器阵列检测得到的多个压力值的和值作为上装系统的重量。

在另一些实施例中，以工程机械为起重机为例进行说明，上装系统的重量可以为预先确定的不包括吊重物的上装系统的重量和吊重物重量检测装置检测到的吊重物的重量的和，其中，不包括吊重物的上装系统的重量可以通过预先存储的起重机的固有参数获取得到。

在一个实施例中，压力传感器阵列中各个压力传感器等间隔设置。

具体地，例如压力传感器阵列中一共包括6个压力传感器，那么6个压力传感器可以等角度间隔设置在回转支撑上，即每个压力传感器之间的间隔角度为60度。

在一些实施例中，压力传感器阵列中各个压力传感器不等间隔设置。

也就是说，压力传感器阵列中各个压力传感器可以随机设置在回转支撑上不同的位置，即各个压力传感器之间的间隔角度可以不相等。

本发明实施例还提供了一种处理器，被配置成执行根据上述实施方式中的用于工程机械的防倾覆方法。

图2示意性示出了本发明一实施例中用于工程机械的防倾覆装置的结构框图，如图2所示，本发明实施例提供了一种用于工程机械的防倾覆装置200，工程机械包括回转支撑与上装系统，回转支撑上设置有压力传感器阵列，用于检测回转支撑的不同位置受到的上装系统施加的压力，用于工程机械的防倾覆装置200可以包括：

获取模块210，用于获取压力传感器阵列检测的多个压力值。

确定模块220，用于根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定上装系统的重心，其中，根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定上装系统的重心，包括以下方式中的至少一者：根据多个压力值和压力传感器阵列的位置确定多边形压力分布图，以根据多边形压力分布图确定上装系统的重心；根据多个压力值、压力传感器阵列中各个压力传感器的横坐标和纵坐标确定上装系统的重心。

作业限制模块230，用于在重心超出工程机械的安全预警边界的情况下，限制工程机械作业，以防止工程机械倾覆。上述用于工程机械的防倾覆装置200，回转支撑上设置有压力传感器阵列，通过根据压力传感器阵列检测的上装系统施加给回转支撑不同位置的多个压力和压力传感器阵列的位置确定上装系统的重心，进而判断工程机械的重心是否超出工程机械的安全预警边界，在重心超出安全预警边界的情况下限制工程机械作业，上述防倾覆装置200通过回转支撑上设置的压力传感器阵列实时监测回转支撑上的压力分布情况，并根据压力分布情况实时监测上装系统的重心，能够实现重心的精准定位，根据上装系统的重心与工程机械的安全预警边界的相对位置确定限制工程机械作业的时机，降低了工程机械作业过程中的倾覆可能性，提高了工程机械作业过程的安全可靠度，减少了工程机械发生倾覆事故的概率，进一步保障了作业安全性。

在一个实施例中，确定模块220还用于：根据压力传感器阵列的位置确定各个压力传感器对应的角度轴，其中，角度轴为压力传感器与回转支撑的中心的连线；根据各个压力传感器检测的压力值确定各个压力传感器对应的角度轴上的边界点；依次连接边界点，以得到多边形压力分布图；将多边形压力分布图的形心确定为上装系统的重心。

在一个实施例中，确定模块220还用于：确定多个压力值的和值，以得到总压力值；分别确定各个压力值对应的第一乘积值与第二乘积值，其中，第一乘积值为压力值与其对应的压力传感器的横坐标的乘积值，第二乘积值为压力值与其对应的压力传感器的纵坐标的乘积值；将第一和值与总压力值的比值确定为重心的横坐标，将第二和值与总压力值的比值确定为重心的纵坐标，第一和值为多个压力值对应的多个第一乘积值的和值，第二和值为多个压力值对应的多个第二乘积值的和值。

在一个实施例中，用于工程机械的防倾覆装置还包括报警模块，用于在重心未超出安全预警边界，且重心与安全预警边界的距离达到预设距离阈值的情况下，发出报警信息。

在一个实施例中，安全预警边界为以回转支撑的中心为圆心、以预设安全距离为半径的圆形界线；作业限制模块230还用于：获取上装系统的重量；将预设倾覆力矩与上装系统的重量的比值确定为预设安全距离。

在一个实施例中，压力传感器阵列中各个压力传感器等间隔设置或者不等间隔设置。

在一个实施例中，若工程机械为起重机，用于工程机械的防倾覆装置还可以包括：重量检测设备，用于检测吊重物的重量；力矩限制器，用于在吊重物的重量达到额定吊重量的情况下，限制工程机械动作。

具体地，还可以通过力矩限制器对起重机进行防倾覆预警和保护，其中重量检测设备用来检测起重机的吊重物的重量，力矩限制器在判断吊重物的重量达到额定吊重量（即起重机的最大吊重量）的时候，可以限制起重机动作。

在本发明实施例中，起重机在吊装作业时，可以通过力矩限制器完成第一层安全保护，通过对回转支撑上的上装系统的重心进行实时监测以及预警可实施第二层安全冗余实时监测和保护，即在力矩限制器之外提供了第二层安全监测，进一步提高了起重机吊装作业的安全可靠度。

对于包括回转支撑的工程机械来说，以起重机为例，起重机的安全作业主要是通过力限器对吊载大小和作业幅度进行预警和作业限制，上装安全评估主要根据起重性能表进行核算。但是，起重性能表是离散插值型数据，即结合配重装配情况给出特定幅度下对应的安全起重重量，不是吊载和幅度的连续曲线。同时，对回转支承以上整体上装系统的重心没有合适的监测方法，目前有基于支腿支反力监测的重心换算方法，但基于回转支撑压力变化的重心实时监测方法暂时没有提出。

基于力限器的安全作业监测和基于支腿支反力的重心监测方法主要局限在于：一是无法提供无支腿情形下的重心监测，例如履带式起重机；二是力限器提供的起重量限制式离散区间数据，缺乏连续性；三是无有效的整体重心实时监测方法；四是没有第二层安全冗余监测，一旦力限器出现故障将导致吊载事故的发生。

本发明实施例针对目前工程机械作业缺乏整体重心监测以及安全冗余监测系统，无法应对力限器失灵和突发情形而造成倾覆等问题，提出一种基于回转支撑压电传感阵列的工程机械回转支撑上的上装系统重心的实时监测和安全预警系统，不仅能实时监测整体系统重心偏离回转支撑中心的具体坐标方位，也能提供作业过程中倾覆预警，能在力限器之外提供额外的安全预警系统，实现倾覆双层安全冗余监测，提升工程机械作业的安全性能。

在一个实施例中，以起重机为例，提供了一种基于回转支撑压电传感器阵列的起重机实时重心监测及安全预警系统，如图3所示，由重心监测模块和安全预警模块两部分组成。重心实时监测模块通过回转支撑上压电传感器阵列获取回转支撑压力分布进而通过力学计算获取回转支撑上起重系统整体的重心坐标；安全预警模块通过起重机整机倾覆力矩转换计算得到以回转支承中心为原点的安全边界，当监测到重心坐标超过安全边界则预警并限制吊装作业危险方向的动作实施。

各模块的特征如下：

1、重心监测模块：通过在起重机回转支撑圆环上内嵌压电传感器阵列（或压力传感器阵列），相互之间成45°，总计8个压电传感器，用于监测传感器所在位置的实时压力大小，如图4所示。压电传感器（或压力传感器）采用圆形高强度压电压力监测传感器，传感器截面设计图可以如图6所示。通过传感器阵列中每个位置的压力监测，组合形成回转支撑压力分布相位图（即多边形压力分布图），如图5所示。以多边形压力分布图（阴影部分的八边形）为计算对象，完成该阴影部分面积的形心坐标计算，以回转中心为原点，以水平轴为X轴，以竖直轴为Y轴，此形心坐标即为上装系统（即吊装系统）的重心坐标。

2、安全预警模块：起重机上装系统（即吊装系统）的质量通常通过回转支撑往下传递到支腿或者履带架等下装结构，进行安全作业起重量计算时通过下装部分的倾覆轴来计算获得倾覆力矩，从而推算出特定幅度下的最大起重量。结合预设倾覆力矩

以及回转支撑以上的上装系统的质量

可以推算出回转支撑处以回转中心为圆心的作业安全半径r（即预设安全距离）及边界（如图5）。

其中，

为预设倾覆力矩，

为上装系统的重量，

为预设安全距离。

因此，通过在回转支撑上布置压力传感器阵列获取回转支撑上的上装系统整体的重心坐标，并通过系统整体倾覆稳定性计算获取以回转中心为原点的倾覆半径及安全预警边界，起重机在吊装作业时，通过力限器完成第一层吊装安全保护，通过回转支撑实时重心监测及预警系统则可实施第二层安全冗余实时监测和保护。

综上，本发明实施例提供的技术方案，存在以下优点：

1、采用回转支撑压力传感器阵列实时监测回转支撑压力分布情况，可以让机手实时把握系统的平衡稳定状态，做到心里有底。

2、通过阵列传感器监测获取不同相位点的压力并据此获得压力相位图，并根据相位图计算得到重心坐标，提供了一种简易高精度重心坐标计算方法。可为后续的智能控制提供方便。

3、根据回转支撑中心坐标设定作业安全边界，结合重心坐标实时监测，给出一种作业过程中的倾覆实时预警方案，为安全作业提供了可视化实时动态监测。

4、本发明的安全预警系统再力限器系统之外提供了第二层安全监测，提高了工程机械作业的安全可靠度。

本发明实施例还提供了一种工程机械，包括：上装系统；回转支撑，回转支撑上设置有压力传感器阵列，用于检测回转支撑的不同位置受到的上装系统施加的压力；以及根据上述实施方式中的处理器。

可以理解，工程机械可以为包括回转支撑和上装系统的需要防倾翻的设备，例如起重机、泵车以及挖掘机等。

本发明实施例还提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被处理器执行时使得处理器执行根据上述实施方式中的用于工程机械的防倾覆方法。

进一步地，本发明实施例所提到的传感器用压电传感器，也可以用其他可以监测压力的传感器类型。本发明实施例所提到的压力传感器阵列中压力传感器的数量不限制。本发明实施例所提到的压电传感器设计也可以采用其他设计方案，只要能实现压电传感监测压力的变化。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种用于工程机械的防倾覆方法，其特征在于，所述工程机械包括回转支撑与上装系统，所述回转支撑上设置有压力传感器阵列，用于检测所述回转支撑的不同位置受到的所述上装系统施加的压力，所述防倾覆方法包括：

获取所述压力传感器阵列检测的多个压力值；

根据所述多个压力值和所述压力传感器阵列的位置确定所述上装系统的重心；

在所述重心超出所述工程机械的安全预警边界的情况下，限制所述工程机械作业，以防止所述工程机械倾覆，其中，所述安全预警边界为以所述回转支撑的中心为圆心、以预设安全距离为半径的圆形界线；所述预设安全距离的确定包括：获取所述上装系统的重量；将预设倾覆力矩与所述上装系统的重量的比值确定为所述预设安全距离；

其中，所述根据所述多个压力值和所述压力传感器阵列的位置确定所述上装系统的重心，包括：

根据所述压力传感器阵列的位置确定各个压力传感器对应的角度轴，其中，所述角度轴为所述压力传感器与所述回转支撑的中心的连线；

根据各个所述压力传感器检测的压力值确定各个所述压力传感器对应的角度轴上的边界点；

依次连接所述边界点，以得到多边形压力分布图；

将所述多边形压力分布图的形心确定为所述上装系统的重心。

2.根据权利要求1所述的防倾覆方法，其特征在于，所述防倾覆方法还包括：

在所述重心未超出所述安全预警边界，且所述重心与所述安全预警边界的距离达到预设距离阈值的情况下，发出报警信息。

3.根据权利要求1所述的防倾覆方法，其特征在于，所述压力传感器阵列中各个压力传感器等间隔设置或者不等间隔设置。

4.一种处理器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至3中任意一项所述的用于工程机械的防倾覆方法。

5.一种用于工程机械的防倾覆装置，其特征在于，所述工程机械包括回转支撑与上装系统，所述回转支撑上设置有压力传感器阵列，用于检测所述回转支撑的不同位置受到的所述上装系统施加的压力，所述防倾覆装置包括：

获取模块，用于获取所述压力传感器阵列检测的多个压力值；

确定模块，用于根据所述多个压力值和所述压力传感器阵列的位置确定所述上装系统的重心，其中，所述根据所述多个压力值和所述压力传感器阵列的位置确定所述上装系统的重心，包括：根据所述压力传感器阵列的位置确定各个压力传感器对应的角度轴，其中，所述角度轴为所述压力传感器与所述回转支撑的中心的连线；根据各个所述压力传感器检测的压力值确定各个所述压力传感器对应的角度轴上的边界点；依次连接所述边界点，以得到多边形压力分布图；将所述多边形压力分布图的形心确定为所述上装系统的重心；

作业限制模块，用于在所述重心超出所述工程机械的安全预警边界的情况下，限制所述工程机械作业，以防止所述工程机械倾覆，其中，所述安全预警边界为以所述回转支撑的中心为圆心、以预设安全距离为半径的圆形界线；所述预设安全距离的确定包括：获取所述上装系统的重量；将预设倾覆力矩与所述上装系统的重量的比值确定为所述预设安全距离。

6.一种工程机械，其特征在于，包括：

上装系统；

回转支撑，所述回转支撑上设置有压力传感器阵列，用于检测所述回转支撑的不同位置受到的所述上装系统施加的压力；以及

根据权利要求4所述的处理器。

7.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，其特征在于，该指令在被处理器执行时使得所述处理器执行根据权利要求1至3中任意一项所述的用于工程机械的防倾覆方法。

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