CN115535891A - 用于针对异常事件的发生来保护起重机的方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于针对异常事件的发生来保护起重机的方法。本发明涉及一种用于在异常事件发生时保护起重机(1)的保护方法，该起重机包括连接到起重机的致动器(40，41，42)以管理起重机的运动和从起重机悬挂的载荷(5)的运动并集成在起重机的处理单元(2)内的控制命令系统(20)，该处理单元连接到放置在起重机的元件(10，11)上并递送来自代表异常事件的事件的信息的运动、载荷和安全性传感器(3)。

Description

用于针对异常事件的发生来保护起重机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于针对异常事件的发生来保护起重机的方法以及对其实施这个保护方法的起重机。

背景技术

起重机由起重机制造商设计成在某些操作条件下使用、具有针对这些操作条件的限制值，这些限制值通常由制造商、由与起重机相关的标准、由法规或者甚至由起重机的使用的特定条件来固定。

例如，如果塔式起重机停止工作但是它受到不同于针对塔式起重机的设计采用的通常条件的风(例如由于起重机的附近障碍物的影响而出现的非层流风)的影响，它可能局部受到高风速的影响，或者受到风的速度和方向的变化的影响，这可能导致起重机的上部部分围绕其枢轴线连续旋转、围绕旋转轴线摆动、或者甚至将其自身定位在风中，因此显著增加其暴露于风的表面。由此生成的不受控制的作用力和运动可能损坏起重机的结构、其机构、其桩基和锚固，但不会导致其倾斜。因此，如果当起重机不处于操作中时发生风暴并且由起重机局部经历的风的影响生成与起重机在层流风中的正常行为不一致的作用力或运动，则称起重机中发生了异常事件。

这种异常事件要求检查起重机的状态，以便验证其可以在没有危险的情况下操作。由于在这个异常事件发生时起重机并未处于操作中，因此不会实行检查，这是因为异常事件的发生将不被检测到，并且异常事件将不被标识。

而且，例如，如果在塔式起重机的操作期间，发生吊索断裂，则起重机会受到可能使起重机的结构和桩基变形的冲击波的影响。在这种情况下，起重机简单地通过过载检测而停止，并且起重机驾驶员可以甚至通过忽略由起重机制造商提供的一系列指令(诸如在使起重机恢复工作之前对框架实行检查的指令)正常地重新启动起重机。然后，起重机驾驶员会冒险将损坏的起重机重新投入工作。

文献US2018/0018641描述了一种用于评估起重机部件的寿命的方法，该方法考虑了工作周期、载荷，并且特别地检测起重机部件的即将发生的故障。该方法然后发出通知起重机驾驶员的警报，并且还可以停止或限制起重机的运动。然而，尽管存在这样的事实，即文献US2018/0018641中描述的方法发出通知起重机驾驶员起重机部件的即将发生故障的警报，但是起重机驾驶员可以选择忽略这个警报消息并继续操作起重机。另外，由文献US2018/0018641中描述的方法发出的警报消息涉及起重机的部件的即将发生的故障，但不涉及不会导致部件的即将发生故障的异常事件(诸如强风，其会使起重机的框架轻微倾斜，并且因此需要调节框架，但是不会在起重机中生成即将发生的缺陷的风险)的发生。

发明内容

本发明旨在解决上文提及的缺点中的全部或部分。

基于本发明的技术问题特别地包括实施一种用于在发生异常事件时保护起重机的保护方法，该方法具有简单且经济的结构，并且其使得可以补救未检测到起重机上的异常事件的发生、或者故意忽略在异常事件发生后用于将起重机重新投入工作的起重机制造商指示。

为此，本发明的主题是一种用于在发生来自多个预定义的异常事件当中的异常事件时保护起重机的保护方法，该起重机包括控制命令系统，该控制命令系统连接到起重机的致动器以管理起重机的运动和从起重机悬挂的载荷的运动，并集成在起重机的处理单元内，该处理单元连接到运动、载荷和安全性传感器，该运动、载荷和安全性传感器放置在起重机的元件上并递送代表异常事件的相应事件信息，并且该保护方法包括以下步骤：

-建立可通过运动、载荷和安全性传感器检测的异常事件的列表，并以及其在连接到处理单元的存储器单元中的存储；

-将几个严重性级别与异常事件列表中的每个异常事件相关联，每个严重性级别是运动、载荷和安全性传感器中的至少一个的事件信息的值的函数；

-将与致动器相关并且限定起重机的至少一个运动的至少一个限制程度的安全性指令与每个异常事件并且针对每个严重性级别相关联；

-起重机在标称操作模式下操作，由控制命令系统根据来自运动、载荷和安全性传感器中的至少一个的事件信息检测来自异常事件的列表中的异常事件；

-由控制-命令系统根据相对应的事件信息的值来评估异常事件的严重性级别；

-切换到安全操作，其包含控制命令系统将起重机从标称操作模式切换到安全操作模式，在该安全操作模式中，控制命令系统应用与针对异常检测事件评估的严重性级别相关联的安全性指令；

-由控制命令系统发出通知了异常事件的发生的警报消息。

根据一种可能性，与异常事件相关并且可能地与和异常事件相关联的严重性级别相关的警报消息与安全性指令相关联。

应用安全性指令意味着控制命令系统阻止起重机的运动或对起重机的运动施加限制。

这个保护方法还可以具有单独或以组合的方式采取的以下特征中的一个或多个。

根据一种可能性，异常事件的列表包括与和所述关键异常事件相关联的几个严重性级别当中的至少一个关键严重性级别相关联的至少一个关键异常事件，并且其中在检测到所述关键异常事件和评估所述关键严重性级别之后将起重机切换到安全操作之后，所述保护方法实施返回到标称操作的阶段，包括：

-由控制命令系统接收解锁代码；

-响应于接收到所述解锁代码，由控制命令系统将起重机从安全操作模式切换到标称操作模式。

只有在已经接收到解锁信息的情况下，控制命令系统才将起重机从安全操作模式切换到标称操作模式。

返回到标称操作阶段可以包括在与控制命令系统通信的输入界面上输入解锁代码的步骤。

返回到标称操作阶段还可以包括标识在预先记录在存储器单元中的一系列解锁代码中接收的解锁代码的步骤。

根据一种可能性，至少一个关键异常事件与不同于(多个)关键严重性级别的至少一个非关键严重性级别相关联，并且其中

在检测到所述关键异常事件和评估所述非关键严重性级别接着切换到安全操作之后，所述保护方法实施返回到标称操作阶段，包括：

-由控制命令系统发出表征返回到标称操作模式所要遵循的程序的一系列指令；

-响应于一系列指令的有效执行，由控制命令系统将起重机从安全操作模式切换到标称操作模式。

根据一种可能性，异常事件的列表包括不同于(多个)关键异常事件的至少一个非关键异常事件，并且其中

在检测到所述非关键异常事件并且不管相关联的严重性级别的估计如何接着切换到安全操作之后，所述保护方法实施返回到标称操作阶段，包括：

-由控制命令系统发出表征返回到标称操作模式所要遵循的程序的一系列指令；

-响应于一系列指令的有效执行，由控制命令系统将起重机从安全操作模式切换到标称操作模式。

起重机的安全操作模式可从以下操作模式中选择：

-“降级0”模式，在该模式下，仅授权进行使起重机安全必须的运动；

-“降级1”模式，在该模式下，起重机以其最大载荷或力矩能力的一部分操作；

-“降级2”模式，在该模式下，起重机以其速度能力的一部分操作。

根据一种可能性，降级1和降级2模式可以由控制命令系统同时激活。

异常事件的列表可以至少包括以下事件：过度超过所测量的温度，相关联的事件信息对应于所测量的温度。

异常事件的列表可以至少包括以下事件：密集使用起重机，相关联的事件信息对应于根据起重机的使用历史计算的载荷因子或载荷谱。

异常事件的列表可以至少包括以下事件：来自起重机的载荷的损失，相关联的事件信息对应于由起重机提升的载荷的所测量的质量。

异常事件的列表可以至少包括以下事件：起重机的过载，相关联的事件信息对应于由起重机承载的载荷的所测量的质量。

异常事件的列表可以至少包括以下事件：操作中起重机的意外过载大于起重机的最大使用载荷的125％，相关联的事件信息对应于通过载荷测量传感器进行的永久损坏测量。

异常事件的列表可以至少包括以下事件：起重机与障碍物碰撞，相关联的事件信息对应于由安装在起重机上的防碰撞系统传输的碰撞报警信号。

异常事件的列表可以至少包括以下事件：风速大于所限定的风速限制，相关联的事件信息对应于风速的测量。

异常事件的列表可以至少包括以下事件：检测到起重机的自转或摆动，相关联的事件信息对应于使用加速度计测量的起重机的旋转力矩。

异常事件的列表可以至少包括以下事件：起重机被放置在风中的检测，相关联的事件信息对应于使用一个或多个风向标进行的风的方向的测量。

异常事件的列表可以至少包括以下事件：起重机的不适当行为的检测，相关联的事件信息由控制命令系统检测到。

异常事件的列表可以至少包括以下事件：起重机的桩基的挤压，相关联的事件信息对应于起重机的底座的倾斜角度的测量。

本发明还涉及一种起重机，包括：

-处理单元，该处理单元连接到运动、载荷和安全性传感器，该运动、载荷和安全性传感器放置在起重机的元件上并递送代表异常事件的相应事件信息；

-存储器单元，该存储器单元连接到处理单元并且存储可通过运动、载荷和安全性传感器检测的异常事件的列表，每个异常事件与几个严重性级别相关联，每个严重性级别是运动、载荷和安全性传感器中的至少一个的事件信息的值的函数，并且其中将每个异常事件和针对每个严重性级别和与致动器相关并且限定了起重机的至少一个运动的至少一个限制程度的安全性指令相关联；

-控制命令系统，该控制命令系统连接到起重机的致动器以管理起重机的运动和从起重机悬挂的载荷的运动，并集成在起重机的处理单元内；

所述控制命令系统被配置用于：

-起重机在标称操作模式下操作，根据来自运动、载荷和安全性传感器中的至少一个的事件信息检测来自异常事件的列表中的异常事件；

-根据相对应的事件信息的值估计异常事件的严重性级别；

-将起重机从标称操作模式切换到安全操作模式，在安全操作模式中，控制命令系统应用与针对所检测到的异常事件估计的严重性级别相关联的安全性指令；

-发出通知了异常事件的发生的警报消息。

附图说明

借助于下面结合附图给出的详细描述，将更好地理解本发明，在附图中：

图1是呈现保护方法的主要步骤的流程图。

图2是呈现在检测到关键异常事件和估计关键严重性级别接着将起重机切换到安全操作之后，在返回到标称操作阶段期间，由图1的保护方法实施的步骤的流程图。

图3是呈现在检测到关键异常事件和估计非关键严重性级别接着起重机已经切换到安全操作之后，在返回到标称操作阶段期间，由图1的保护方法实施的步骤的流程图。

图4是呈现在检测到非关键异常事件而不管相关联的严重性级别如何接着起重机已经切换到安全操作之后，在返回到标称操作阶段期间，由图1的保护方法实施的步骤的流程图。

图5是根据本公开的示例的起重机的示意图。

具体实施方式

在随后对以上限定的附图的详细描述中，相同的元件或执行相同功能的元件可以保留相同的附图标记，以便简化对本发明的理解。

本发明涉及一种用于针对异常事件发生来保护起重机1的保护方法。

异常事件对应于记录起重机1上的超过由起重机1的制造商定义的设计限制或者由制造商限定但是也由第三方实体(诸如起重机所有者、起重机操作员、起重机使用者或起重机驾驶员或者甚至当地法规)限定的使用限制的应力。

起重机1包括控制命令系统20，该控制命令系统连接到起重机1的致动器40、41、42以管理起重机1和从起重机1悬挂的载荷5的运动并集成在起重机1的处理单元2内，处理单元2连接到放置在起重机1的元件(诸如起重机1的桅杆10或悬臂11)上的运动、载荷和安全性传感器3并递送代表异常事件的相应事件信息。

致动器可以包括以下致动器中的至少一个：允许提升和降低载荷5的机动化提升系统40、允许通过移动分配小车12沿着悬臂11分配载荷5的机动化分配系统41、允许悬臂11的定向的机动化定向系统42、允许起重机1平移的机动化平移系统、允许提升悬臂(或俯仰悬臂)的提升的机动化提升系统。

基于向处理单元2发出通知的运动、载荷和安全性传感器3，控制命令系统20具有分析起重机环境并因此检测异常事件的能力。

表格[Tab.1]列出了异常事件的一些示例以及在运动、载荷和安全性传感器3当中选择的相应相对应的传感器，这些传感器可以是标准传感器和/或安装在起重机1上以根据所述异常事件的性质来检测异常事件的可选传感器。

[Tab.1]

有利的是，起重机1可以被配置为具有数字孪生，也就是说，被更新并且其特性随着起重机的特性改变而改变的数字模拟模型。

有利地，数字孪生被配置成允许基于起重机1的使用历史和来自起重机制造商的分析数据来调节起重机1的操作。特别地对于通过指纹进行基于条件的维修和故障检测。

由于数字孪生，起重机驾驶员可以检查被采用用于安装起重机1的假设的有效性。

有利的是，异常事件可以由起重机1自身或由其数字孪生进行检测。

异常事件的发生可以记录在起重机1的控制命令系统20的事件记录器中。

异常事件的发生也可以记录在数字孪生中，在起重机1恢复使用的情况下，其各项被清楚地标识。

图1呈现了所描述的保护方法的主要步骤。

保护方法首先包括建立列表的步骤S1，包含建立可通过运动、载荷和安全性传感器检测的异常事件的列表，以及其在连接到处理单元2的存储器单元21中的存储。

异常事件的列表可以包括过度超过所测量的温度，相关联的事件信息对应于所测量的温度。

异常事件的列表还可以包括密集使用起重机1，相关联的事件信息对应于根据起重机1的使用历史计算的载荷因子或载荷谱。

异常事件的列表还可以包括来自起重机1的载荷5的损失，相关联的事件信息对应于由起重机1提升的载荷5的所测量的质量。

异常事件的列表还可以包括起重机1的过载，相关联的事件信息对应于由起重机1承载的载荷5的所测量的质量。

异常事件的列表可以包括操作中起重机1的意外过载大于起重机1的最大使用载荷的125％，相关联的事件信息对应于通过载荷测量传感器进行的永久损坏的测量。

异常事件的列表还可以包括起重机1与障碍物碰撞，相关联的事件信息对应于由安装在起重机1上的防碰撞系统传输的碰撞报警信号。

异常事件的列表还可以包括风速大于所限定的风速限制，相关联的事件信息对应于风速的测量。

异常事件的列表还可以包括检测到起重机1的自转或摆动，相关联的事件信息对应于使用加速度计测量的起重机1的旋转力矩。

异常事件的列表还可以包括起重机1在风中倾斜的检测，相关联的事件信息对应于使用一个或多个风向标进行的对风向的测量。

异常事件的列表还可以包括起重机1的不适当行为的检测，相关联的事件信息由控制命令系统20检测。

异常事件的列表还可以包括起重机1的桩基的挤压、相关联的事件信息对应于起重机1的底座的倾斜角度的测量。

该保护方法然后实施与严重性级别相关联的步骤S2，包含将异常事件的列表中的每个异常事件与几个严重性级别相关联，每个严重性级别是运动、载荷和安全性传感器3中的至少一个的事件信息的值的函数。

严重性级别根据由运动、载荷和安全性传感器3以以下不同方式记录的事件信息的值来确定：

-或者瞬时地，通过在控制命令系统20中创建不能被配置(换句话说不能被使用者修改)的编程的安全功能，其根据由所有传感器记录的值以及这些值的一致性来瞬时地检测故障，如对于起重机1的野蛮操作。

-或者几乎瞬时地，在发生异常事件时，通过在事件记录器中创建由起重机1的使用者编程并可能地可配置的安全性功能，其根据由所有运动、载荷和安全性传感器3记录的值以及这些值(例如在以该风发生的时刻为中心的几分钟的间隔内在起重机1上测量的瞬时最大风速)的一致性检测起重机1中的故障。

-或者通过使用数字孪生来分析记录在事件记录器的历史中的参数值，如在起重机1的过度使用或预测性维修期间的情况。

表[Tab.2]描述了被考虑用于确定严重性级别的因素的示例。

[Tab.2]

然后，实施与安全性指令相关联的步骤S3，所述步骤包含将每个异常事件以及每个严重性级别与和致动器40、41、42相关并且限定起重机1的至少一个运动的至少一个限制程度的安全性指令相关联。

当起重机1在标称操作模式下操作时，保护方法实施检测异常事件步骤S4，包含由控制命令系统20根据来自运动、载荷和安全性传感器3中的至少一个的事件信息检测来自异常事件的列表中的异常事件。

有利的是，该保护方法使得可以根据异常事件的性质激活或去激活异常事件的检测，并且在某些情况下限定警报级别。

例如，典型的情况是起重机1所经受的风速，对于该风速，起重机1的使用者在控制-命令系统20中登记不被超过并且超过其使用者将被警告的风速限制值。这个警报向使用者指示他已经超过了他在建筑场地上设置的限制值。因此，起重机1的稳定性因此不会受到威胁。另一方面，如果在建筑工作期间存在一个或多个警报，起重机使用者可以理解为评价建筑场地上的风速所采用的假设可能是不正确的。

有利的是，保护方法因此允许起重机1的使用者改进和完善他的预测模型。

有利的是，并且例如，该保护方法允许起重机租赁公司或建筑公司的材料部门对给定的风廓线施加限制，以确保其起重机符合关于风状况的当地规则而被使用。

例如，如果起重机1经受很少被预料到的场地影响，那么起重机1的损坏甚至倾斜的危险相当大。但是，如果使用者针对这种异常事件激活保护方法，则使用者可以确保起重机1的行为在合理的天气条件下是适当的，或者在将是可能导致起重机1的倒塌的加重因素的强风出现之前没有损坏的风险。

有利的是，由于本发明，起重机1的使用者可以在完全安全的情况下检查他架设起重机，特别是架设塔式起重机的过程的性能。

该保护方法然后实施评估严重性级别的步骤S5，包含由控制命令系统20基于相对应的事件信息的值来评估所检测到的异常事件(在步骤S4期间检测到的事件)的严重性级别。

然后，异常事件可以根据其性质被分类为关键或非关键。除了异常事件的性质之外，还有对异常事件的严重性级别的估计。

严重性级别可以根据起重机1的损坏的风险来限定：

-0级：关键损坏的风险、即将发生的危险、安全风险；

-1级：关键损坏的风险；

-2级：短期内非关键损害的风险；

-3级：长期内非关键损害的风险。

例如，如果所考虑的异常事件是过度超过起重机1的最低操作温度，则：

-严重性0级对应于低于-35℃的起重机操作温度、大于由起重机1支撑的最大操作载荷的70％的最大载荷以及大于起重机1的最大力矩的85％的力矩。

-严重性1级对应于低于-35℃的起重机操作温度、大于由起重机1支撑的最大操作载荷的50％的最大载荷以及大于起重机1的最大力矩的70％的力矩。

-严重性2级对应于低于-25℃的起重机操作温度，或低于-20℃的起重机安装温度。

-严重性3级对应于低于-20℃的起重机操作温度，或低于-10℃的起重机安装温度。

根据一种实施模式，控制-命令系统20使得可以根据异常事件的性质及其严重性级别来限制针对不同速度值或载荷的某些运动。

根据一种实施模式，控制命令系统20将所有运动限制在有限的最大速度和/或载荷。

然后，保护方法实施切换到安全操作S6的步骤，其包含控制命令系统20将起重机1从标称操作模式切换到安全操作模式，在该安全操作模式中，控制命令系统20应用与针对所检测到的异常事件评估的严重性级别相关联的安全性指令。

机器的安全或降级操作模式可以根据异常事件的性质及其估计的严重性来确定。

根据保护方法的一种实施模式，降级模式下的操作由起重机1的必须被设计成这样做的控制命令系统20直接管理。

一般而言，起重机1可以具有各种操作模式，包括：

-标称模式，在该标称模式下，起重机1另外通过以正常速度执行起重机运动，诸如提升、分配等以正常方式工作。

-停止工作模式，在该停止工作模式下，存在供给给起重机1的能量的总体切断，并且其中起重机1的风向标被机械地保持。

-安装模式，为起重机1的安装中的专家或技术人员保留，并可利用记录专家或技术人员代码来访问。在这种模式下，起重机1只能执行其安装所需的运动。

-学习模式，为起重机1的安装中的专家保留并可通过记录专家或技术人员代码来访问。在这种模式下，起重机1在其安装后和其试运行前进行调节。

-维修模式或调轨(shunt)模式，为起重机1的安装中的专家保留并可通过记录专家或技术人员代码来访问。在这种模式下，对起重机1进行维修，并且起重机1在安装期间其锁定后可以被解锁。

起重机1也可以被配置成例如在异常事件发生后切换到安全操作模式。

起重机1的安全操作模式可以从以下操作模式中选择：

-“降级0”模式，在该模式下，仅授权进行使起重机安全必需的运动，并且该模式之后，起重机1不能在除维修模式之外的操作模式下启动。在这种模式下，起重机运动(诸如提升、分配、行进)以降低的速度实行，并且起重机运动限制器部分地是活动的。

-“降级1”模式，在该模式下，起重机1以其最大载荷或力矩能力的一部分操作。在这种模式下，起重机运动(诸如提升、分配、行进)以降低的速度实行，并且起重机运动限制器是活动的。

-“降级2”模式，在该模式下，对于一种或多种类型的起重机运动，起重机1以其速度能力的一部分操作。在这种模式下，起重机运动(诸如提升、分配、行进)以降低的速度实行，并且起重机运动限制器是活动的。

根据一种可能性，“降级1”和“降级2”模式可以由控制命令系统20同时激活。

因此，例如，如果起重机1在异常事件发生后处于工作中，则起重机1可以被配置成允许起重机1以较低速度运动，以允许释放载荷5并切换为停止工作。

有利的是，切换到安全操作可以由控制命令系统20自动执行。

有利的是，不能由起重机驾驶员阻止在安全操作中切换。

作为示例，如果所检测到的异常事件过度超过起重机1的使用的最低环境温度，并且如果严重性级别被评估为处于严重性0级，则控制命令系统20将起重机1的操作模式切换到“降级0模式”。如果严重性级别被评估为严重性级别1或2，则控制命令系统20将起重机1的操作模式切换到“降级1模式”，并且如果严重性级别被评估为处于严重性级别3，则控制命令系统20在显示界面22上显示呈现使用起重机1时要采取的预防措施的信息消息。

显示界面22可以例如指定连接到起重机1的控制命令系统20并且其显示可以被起重机驾驶员看到的屏幕。

根据一种可能性，显示界面22由发出起重机驾驶员可感知的声音信息的声音界面代替或完成。

该保护方法随后实施传输警报的步骤S7，包含由控制命令系统20传输通知了异常事件的发生的警报消息。

一旦异常事件已经被检测到并且严重性级别被评估，起重机1的使用者就通过警报和通过起重机1的控制命令系统20的显示界面22被通知。

警报消息可以例如显示在显示界面22上，并通知起重机驾驶员以下内容：

-异常事件的性质；

-在起重机1仍然可以使用的情况下，对起重机1的使用施加的限制，

-检查起重机1并将其恢复到正常操作状态时应遵循的指令。

根据一种可能性，控制命令系统20可以根据所检测到的异常事件以及所述异常事件的严重性来实行警告或预防性措施。

根据一种可能性，数字孪生可以被配置为远程通知起重机1的使用者，换句话说，不在安装起重机1的场地上呈现。

替代性地，装备有数字孪生的起重机将实时或稍微延迟的警报信息直接传送给起重机使用者。

根据一种可能性，与异常事件相关并且可能地与和异常事件相关联的严重性级别相关的警报消息与安全性指令相关联。

应用安全性指令意味着控制命令系统20阻止起重机1的运动或对起重机1的运动施加限制。

根据异常事件的性质和关键性，该保护方法在将起重机1切换到安全操作模式之后，实施返回到标称操作的不同阶段。

因此，异常事件的列表可以包括与和所述关键异常事件相关联的几个严重性级别当中的至少一个严重性级别相关联的至少一个关键异常事件，并且其中在检测所述关键异常事件(在步骤S4)和评估所述严重性级别(在步骤S5)接着切换到安全操作的步骤S6之后，所述保护方法实施返回到图2中示出的标称操作阶段，并且包括：

-接收解锁代码的步骤CC3，包含由控制命令系统20接收解锁代码；

-切换到标称操作模式的步骤CC4，包含响应于所述解锁代码的接收，通过控制命令系统20将起重机1从安全操作模式切换到标称操作模式。

返回到标称操作阶段还可以包括在接收解锁代码的步骤CC3之前，输入解锁代码的步骤CC1，包含在与控制命令系统20通信的输入界面23(例如集成到起重机1中的界面或与控制命令系统20无线电通信的远程界面)上输入解锁代码；以及标识步骤CC2，包含标识在存储器单元21中预存的一系列解锁代码中接收的解锁代码。

只有在已经接收到解锁信息的情况下，控制命令系统20才将起重机1从安全操作模式切换到标称操作模式。

关键异常事件需要对起重机1、安装起重机1的场地进行检查，并且可能地需要由有能力的人员(诸如技术员或专家)来管理起重机1。

通过要求在连接到起重机1的控制命令系统20的输入界面23上直接输入解锁信息或个人专家代码，该保护方法有利地使得可以标识执行解锁操作的专家。

有利的是，该保护方法需要专家前往安装起重机1的场地，以便确认异常事件的原因和影响。

另外，异常事件的列表可以包括与不同于(多个)关键严重性级别的至少一个非关键严重性级别相关联的至少一个关键异常事件，并且其中，

在检测到所述关键异常事件和评估所述非关键严重性级别接着切换到安全操作之后，所述保护方法实施返回到图3中呈现的标称操作阶段，并且包括：

-发出指令的步骤CA1，包含由控制命令系统20发出表征返回到标称操作模式所要遵循的程序的一系列指令；

-切换到标称操作模式的步骤CA2，包含响应于一系列指令的有效执行，由控制命令系统20将起重机1从安全操作模式切换到标称操作模式。

根据一种可能性，异常事件的列表可以包括不同于(多个)关键异常事件的至少一个非关键异常事件，并且其中

在检测到所述非关键异常事件并且不管相关联的严重性级别的评估如何接着切换到安全操作之后，所述保护方法实施返回到图4中呈现的标称操作阶段，并且包括：

-发出指令的步骤NC1，包含由控制命令系统20发出表征返回到标称操作模式所要遵循的程序的一系列指令；

-切换到标称操作模式的步骤NC2，包含响应于一系列指令的有效执行，由控制命令系统20将起重机1从安全操作模式切换到标称操作模式。

有利的是，该保护方法允许一旦检测到异常事件，就将记录在控制命令系统20中的信息以一系列指令或建议的形式传输给起重机驾驶员。

数字孪生还可以被配置成允许显示在显示界面22上的一系列指令或建议以及消息根据起重机1的使用者的经验被更新，特别地关于异常事件的发生后的频繁故障(因此关于对于其起重机制造商必须配置最快和最容易的可能解决方案的故障)。

有利的是，该保护方法通过检测异常事件并且不阻止起重机1，而是通过限制其生产率，或者甚至在即将发生的危险的情况下停止起重机1，使得可以在中期和长期内提高塔式起重机的使用的整体安全水平。

有利的是，起重机1可以被配置成在发生异常事件时，在相同类型或属于相同系列的另一起重机上发现潜在危险的故障后，由起重机制造商远程切换到安全操作模式。

根据一种可能性，根据起重机1中发生所述异常事件的风险，对于每个异常事件，可以通过起重机1的使用者激活或去激活保护方法。

根据一种可能性，保护方法可以默认地激活，并且起重机1的使用者可以针对每个异常事件选择激活或去激活它。

有利的是，该保护方法使得可以在降级模式下使用起重机1，以便继续建筑场地或保护起重机1，目的是限制建筑工地上的生产率的损失。

有利的是，尽管起重机1的操作频繁或严重中断，该保护方法使得可以在场地保持安全尺寸。

有利的是，保护方法可以被配置成以软件的形式实施，对于起重机1的制造商和使用者来说具有最小成本。

根据一种可能性，作为附加安全选项，保护方法可以一旦起重机1被安装或在安装起重机1之后被实施在起重机1上就被集成到起重机1中。

有利的是，保护方法可以在例如除了起重机之外的不同类型的建筑机械上实施。

本发明还涉及起重机1，该起重机包括：

-处理单元2，该处理单元可以是例如连接到放置在起重机1的元件(诸如桅杆10和/或悬臂11)上并递送代表异常事件的相应事件信息的运动、载荷和安全性传感器3的微控制器、微处理器或电子控制卡；

-存储器单元21，该存储器单元连接到处理单元2并且存储可通过运动、载荷和安全性传感器3检测的异常事件的列表，每个异常事件与几个严重性级别相关联，每个严重性级别是运动、载荷和安全性传感器3中的至少一个的事件信息的值的函数，并且其中将每个异常事件和针对每个严重性级别和与致动器40、41、42相关并且限定起重机1的至少一个运动的至少一个限制程度的安全性指令相关联；

-以上描述并且连接到起重机1的致动器40、41、42以管理起重机1的运动和从起重机1悬挂的载荷5的运动并集成在起重机1的处理单元2内的控制

-命令系统20。

而且，并且如上所述，控制命令系统20被配置用于：

-起重机1在标称操作模式下操作，根据来自运动、载荷和安全性传感器3中的至少一个的事件信息检测来自异常事件的列表中的异常事件；

-根据相对应的事件信息的值估计异常事件的严重性级别；

-将起重机1从标称操作模式切换到安全操作模式，在安全操作模式中，控制命令系统20应用与针对所检测到的异常事件估计的严重性级别相关联的安全性指令；

-发出通知异常事件的发生的警报消息。

尽管已经结合具体实施例描述了本发明，但是显然的是本发明决不局限于此，并且本发明包括所描述的装置的所有技术等同物以及它们的组合(如果它们落入本发明的范围内的话)。

Claims (19)

1.一种用于在发生多个预定义的异常事件当中的异常事件时保护起重机(1)的保护方法，所述起重机(1)包括控制命令系统(20)，所述控制命令系统连接到所述起重机(1)的致动器(40，41，42)以管理所述起重机(1)的运动和从所述起重机(1)悬挂的载荷(5)的运动，并集成在所述起重机(1)的处理单元(2)内，所述处理单元(2)连接到运动、载荷和安全性传感器(3)，所述运动、载荷和安全性传感器被放置在所述起重机(1)的元件(10，11)上并递送代表所述异常事件的相应事件信息，并且所述保护方法包括以下步骤：

-建立能够通过所述运动、载荷和安全性传感器(3)检测的异常事件的列表，以及其在连接到所述处理单元(2)的存储器单元中的存储；

-将异常事件的列表中的每个异常事件与几个严重性级别相关联，每个严重性级别是所述运动、载荷和安全性传感器(3)中的至少一个的事件信息的值的函数；

-将每个异常事件以及每个严重性级别与安全性指令相关联，所述安全性指令与所述致动器(40，41，42)相关并且限定了所述起重机(1)的至少一个运动的至少一个限制程度；

-所述起重机(1)在标称操作模式下操作，由所述控制命令系统(20)根据来自所述运动、载荷和安全性传感器(3)中的至少一个的事件信息来检测来自异常事件的列表中的异常事件；

-由所述控制命令系统(20)基于所述相对应的事件信息的值来评估所述检测到的异常事件的严重性级别；

-切换到安全操作，其包含所述控制命令系统(20)将所述起重机(1)从所述标称操作模式切换到安全操作模式，在所述安全操作模式中，所述控制命令系统(20)应用与针对所述检测到的异常事件估计的所述严重性级别相关联的安全性指令；

-由所述控制命令系统(20)发出通知了所述异常事件的发生的警报消息。

2.根据权利要求1所述的保护方法，其中所述异常事件的列表包括与和关键异常事件相关联的几个严重性级别中的至少一个关键严重性级别相关联的至少一个所述关键异常事件，并且其中

在检测到所述关键异常事件和评估所述关键严重性级别之后切换到安全操作之后，所述保护方法实施返回到标称操作阶段，包括：

-由所述控制命令系统(20)接收解锁代码；

-响应于接收到所述解锁代码，由所述控制命令系统(20)将所述起重机(1)从所述安全操作模式切换到所述标称操作模式。

3.根据权利要求2所述的保护方法，其中返回到标称操作阶段包括在与所述控制命令系统(20)通信的输入界面(23)上输入所述解锁代码的步骤。

4.根据权利要求2所述的保护方法，其中返回到标称操作阶段还包括标识在预先记录在所述存储器单元中的一系列解锁代码中接收到的解锁代码的步骤。

5.根据权利要求2所述的保护方法，其中至少一个关键异常事件与不同于所述一个或多个关键严重性级别的至少一个非关键严重性级别相关联，并且其中在检测到所述关键异常事件和评估所述非关键严重性级别接着切换到安全操作之后，所述保护方法实施返回到标称操作阶段，包括：

-由所述控制命令系统(20)发出表征了返回到所述标称操作模式所要遵循的程序的一系列指令；

-响应于所述一系列指令的有效执行，由所述控制命令系统(20)将所述起重机(1)从所述安全操作模式切换到所述标称操作模式。

6.根据权利要求2所述的保护方法，其中异常事件的列表包括不同于所述一个或多个关键异常事件的至少一个非关键异常事件，并且其中

在检测到所述非关键异常事件接着切换到安全操作之后并且不管相关联的严重性级别的估计如何，所述保护方法实施返回到标称操作阶段，包括：

-由所述控制命令系统(20)发出表征了返回到所述标称操作模式所要遵循的程序的一系列指令；

-响应于所述一系列指令的有效执行，由所述控制命令系统(20)将所述起重机(1)从所述安全操作模式切换到所述标称操作模式。

7.根据权利要求1所述的保护方法，其中所述起重机(1)的安全操作模式从以下操作模式中选择：

-“降级0”模式，在所述“降级0”模式下，仅授权进行使所述起重机(1)安全必须的运动；

-“降级1”模式，在所述“降级1”模式下，所述起重机(1)以其最大载荷或力矩能力的一部分操作；

-“降级2”模式，在所述“降级2”模式下，所述起重机(1)以其速度能力的一部分操作。

8.根据权利要求1所述的保护方法，其中异常事件的列表至少包括以下事件：过度超过所测量的温度，相关联的事件信息对应于所测量的温度。

9.根据权利要求1所述的保护方法，其中异常事件的列表至少包括以下事件：密集使用所述起重机(1)，相关联的事件信息对应于根据所述起重机(1)的使用历史计算出的载荷因子或载荷谱。

10.根据权利要求1所述的保护方法，其中异常事件的列表至少包括以下事件：来自所述起重机(1)的载荷(5)的损失，相关联的事件信息对应于由所述起重机(1)提升的所述载荷(5)的所测量的质量。

11.根据权利要求1所述的保护方法，其中异常事件的列表至少包括以下事件：所述起重机(1)的过载，相关联的事件信息对应于由所述起重机(1)承载的所述载荷(5)的所测量的质量。

12.根据权利要求1所述的保护方法，其中异常事件的列表至少包括以下事件：操作中所述起重机(1)的意外过载大于所述起重机(1)的最大操作载荷的125％，相关联的事件信息对应于通过载荷测量传感器进行的永久损坏的测量。

13.根据权利要求1所述的保护方法，其中异常事件的列表至少包括以下事件：所述起重机(1)与障碍物的碰撞，相关联的事件信息对应于由安装在所述起重机(1)上的防撞系统传输的碰撞报警信号。

14.根据权利要求1所述的保护方法，其中异常事件的列表至少包括以下事件：风速大于所限定的风速限制，相关联的事件信息对应于风速的测量。

15.根据权利要求1所述的保护方法，其中异常事件的列表至少包括以下事件：到所述起重机(1)的自转或摆动的检测，相关联的事件信息对应于使用加速度计测量出的所述起重机(1)的旋转力矩。

16.根据权利要求1所述的保护方法，其中异常事件的列表至少包括以下事件：所述起重机(1)被置于风中的检测，相关联的事件信息对应于使用一个或多个风向标而进行的风向的测量。

17.根据权利要求1所述的保护方法，其中异常事件的列表至少包括以下事件：所述起重机(1)的不适当行为的检测，相关联的事件信息由所述控制命令系统(20)检测。

18.根据权利要求1所述的保护方法，其中异常事件的列表至少包括以下事件：所述起重机(1)的桩基的挤压，其中相关联的事件信息对应于所述起重机(1)的底座的倾斜角度的测量。

19.一种起重机(1)，包括：

-处理单元(2)，所述处理单元连接到运动、载荷和安全性传感器(3)，所述运动、载荷和安全性传感器放置在所述起重机(1)的元件(10，11)上并递送代表异常事件的相应事件信息；

-存储器单元，所述存储器单元连接到所述处理单元(2)并且存储能够通过运动、载荷和安全性传感器(3)检测的异常事件的列表，每个异常事件与几个严重性级别相关联，每个严重性级别是所述运动、载荷和安全性传感器(3)中的至少一个的事件信息的值的函数，并且其中将每个异常事件和针对每个严重性级别与安全性指令相关联，所述安全性指令与所述致动器(40，41，42)相关并且限定所述起重机(1)的至少一个运动的至少一个限制程度；

-控制命令系统(20)，所述控制命令系统连接到所述起重机(1)的致动器(40，41，42)以管理所述起重机(1)和从所述起重机(1)悬挂的载荷(5)的运动，并集成在所述起重机(1)的处理单元(2)内；

所述控制命令系统(20)被配置用于：

-所述起重机(1)在标称操作模式下操作，根据来自所述运动、载荷和安全性传感器(3)中的至少一个的事件信息来检测来自异常事件的列表中的异常事件；

-根据相对应的事件信息的值来估计所述异常事件的严重性级别；

-将所述起重机(1)从所述标称操作模式切换到安全操作模式，在所述安全操作模式中，所述控制命令系统(20)应用与针对所检测到的异常事件估计的严重性级别相关联的安全性指令；

-发出通知了所述异常事件的发生的警报消息。

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