CN117819388B - 一种基于数据分析的门坐式起重机稳定性评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及起重机稳定性评估领域，用于解决门坐式起重机在运行过程中存在抖动导致起重机的运行安全受到影响的问题，具体为一种基于数据分析的门坐式起重机稳定性评估系统；本发明中，将环境分解为多个可能对起重机产生影响的因素进行分析，提高对环境分析时的稳定性，通过对起重机的载重情况进行分析，根据不同载重情况在提升和下降时可能会出现的拉力变化，使得稳定性评估时能够结合起重机在具有不同负载时的抖动差异性，通过对加速度进行采集，并根据加速度的大小对抖动行为实现判断，在起重机出现抖动情况时及时地生成提醒，同时通过对外界环境进行分析，预估在恶劣环境下的起重机抖动可能性，保证稳定性评估系统的准确性。

Description

一种基于数据分析的门坐式起重机稳定性评估系统

技术领域

本发明涉及起重机稳定性评估领域，具体为一种基于数据分析的门坐式起重机稳定性评估系统。

背景技术

起重机械通过起重吊钩或其他取物装置起升或移动重物。起重机械的工作过程一般包括起升、运行、下降及返回原位等步骤。起升机构通过取物装置从取物地点把重物提起，经运行、回转或变幅机构把重物移位，在指定地点下放重物后返回到原位，一般来说，起重机械工作时，取料、运移和卸载是依次进行的，各相应机构的工作是间歇性的，起重机械主要用于搬运成件物品，配备抓斗后可搬运煤炭、矿石、粮食之类的散状物料，配备盛桶后可吊运钢水等液态物料；

目前，现有技术的门坐式起重机在使用过程中，基本是依靠定期的人工维护检查，而门坐式起重机在运行过程中，由于其工作负荷和环境变化，会导致门坐式起重机在使用时存在不同程度的老化，定期维护是维护频率过高会提高运行成本，而维护频率过低容易导致维护不及时，因此容易导致门坐式起重机运行过程出现抖动，而抖动时所吊装的货物会出现很大的瞬时加速度，从而导致吊索和起重机承受巨大的瞬时载荷，容易导致吊索或起重机的损坏，造成经济损失；

针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

发明内容

本发明中，将环境分解为多个可能对起重机产生影响的因素进行分析，从而提高对环境分析时的稳定性，通过对起重机的载重情况进行分析，根据不同载重情况在提升和下降时可能会出现的拉力变化，对起重机所承载的拉力实现分析，从而使得稳定性评估时能够结合起重机在具有不同负载时的抖动差异性，通过对加速度进行采集，并根据加速度的大小对抖动行为实现判断，在起重机出现抖动情况时及时地生成提醒，同时通过对外界环境进行分析，从而实现对加速度的进一步深入分析，预估在恶劣环境下的起重机抖动可能性，保证稳定性评估系统的准确性，解决门坐式起重机在运行过程中存在抖动导致起重机的运行安全受到影响的问题，而提出一种基于数据分析的门坐式起重机稳定性评估系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于数据分析的门坐式起重机稳定性评估系统，包括载重分析单元、设备动态采集单元、环境采集分析单元、综合分析单元和预警评估单元，所述环境采集分析单元能够对环境信息进行采集，并根据采集到的环境信息进行分析，生成环境干扰值，将环境干扰值发送至综合分析单元；

所述设备动态采集单元通过加速度传感器对起重机的动态信息进行采集，根据采集到的动态信息进行分类分析，生成起重机振动信号或起重机稳定信号，并将起重机振动信号或起重机稳定信号发送至综合分析单元，同时设备动态采集单元将所采集到的动态信息发送至综合分析单元；

所述载重分析单元对载重信息进行采集，根据采集到的载重信息生成载重干扰值，并将载重干扰值发送至综合分析单元；

所述综合分析单元获取到载重干扰值和环境干扰值，并将载重干扰值、环境干扰值和动态信息进行综合分析，根据分析结果生成起重机稳定性评估，同时将起重机稳定性评估发送至预警评估单元；

所述预警评估单元获取到起重机稳定性评估后，对起重机稳定性评估进行判断分析，生成相应的预警提醒信号，同时将预警提醒信号发送至报警设备。

作为本发明的一种优选实施方式，所述环境采集分析单元在对环境信息进行采集 时，所采集的环境信息包括风速影响和降雨影响，所述环境采集分析单元将风速影响记录 为F，将降雨影响记录为R，通过公式分析生成环境干扰值X，，其中S1为门坐 式起重机的受风面积，S2为门坐式起重机的受雨面积，q为预设的权重系数，所述环境采集 分析单元将环境干扰值发送至综合分析单元。

作为本发明的一种优选实施方式，所述环境采集分析单元在采集风速影响时，包括以下步骤：

步骤一：所述环境采集分析单元通过传感器获取到风速和风向，所述环境采集分析单元将风向与门坐式起重机竖直面所形成的夹角记录为风速夹角，风速夹角小于等于90°；

步骤二：所述环境采集分析单元将风速夹角记录为A，将风速记录为f，通过公式计 算风速影响F，。

作为本发明的一种优选实施方式，所述环境采集分析单元在采集降雨影响时，通过以下步骤实现：

S1：所述环境采集分析单元通过传感器获取到降雨量、风速和风速夹角；

S2：所述环境分析单元将降雨量记录为r，通过公式分析生成降雨影响值R，。

作为本发明的一种优选实施方式，所述载重分析单元对载重信息进行采集时，通过力传感器对被吊起的物体重量进行采集，在采集吊起的物体重量时，在物体起吊上升时进行采集，记录为抬升拉力，在物体高度维持不变时进行采集，记录为平衡拉力，在物体下放时进行采集，记录为下降拉力；

所述载重分析单元对抬升拉力、平衡拉力和下降拉力进行加权平均，获得平均拉 力G0，，其中G1、G2和G3分别为抬升拉力、平衡拉力和下降拉 力，a1、a2、a3为权重系数，且a1＜a2，a3＜a2，a1+a2+a3=1；

所述载重分析单元将平均拉力G0除以平衡拉力G2，获取到载重干扰值Y。

作为本发明的一种优选实施方式，所述设备动态采集单元在对起重机的动态信息进行采集时，将采集到的加速度进行阈值分析，若加速度小于预设的加速度阈值，则记录为速度变更状态，若加速度大于预设的加速度阈值，则记录为抖动状态，若设备动态采集单元在吊装过程中所采集到的加速度全部为速度变更状态，则生成起重机稳定信号，若设备动态采集单元在吊装过程中采集到的加速度存在抖动状态，则生成起重机振动信号；

所述设备动态采集单元将采集到的加速度作为动态信息发送至综合分析单元。

作为本发明的一种优选实施方式，所述综合分析单元获取到环境干扰值和载重干扰值，同时获取到预设的环境干扰值上限和载重干扰值上限，并将环境干扰值和环境干扰值上限进行比例计算，获取到环境干扰比例，将载重干扰值和载重干扰值上限进行比例计算，获取到载重干扰比例；

所述综合分析单元获取到动态信息后，将动态信息中的加速度记录为a，将载重干 扰比例记录为k，将环境干扰比例记录为z，将载重干扰值记录为y，通过公式分析生成去干 扰加速度a0，，所述综合分析单元将去干扰加速度a0与预设的稳定阈值进行对 比，若去干扰加速度a0大于预设的稳定阈值，则生成起重机失稳信号，若去干扰加速度a0小 于等于预设的稳定阈值，则生成起重机正常信号，所述综合分析单元将起重机正常信号和 起重机失稳信号作为起重机稳定性评估。

作为本发明的一种优选实施方式，所述预警评估单元获取到起重机失稳信号或起重机振动信号后，生成起重机维护预警，所述预警评估单元获取到起重机正常信号或起重机稳定信号后，不作出反应。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，在对门式起重机进行稳定性评估时，通过对加速度进行采集，并根据加速度的大小对抖动行为实现判断，在起重机出现抖动情况时及时地生成提醒，避免起重机长期在状况异常的情况下运行导致损坏，同时通过对外界环境进行分析，从而实现对加速度的进一步深入分析，预估在恶劣环境下的起重机抖动可能性，保证稳定性评估系统的准确性。

2、本发明中，在对环境进行分析时，将环境分解为多个可能对起重机产生影响的因素进行分析，从而提高对环境分析时的稳定性，为稳定性评估系统对不同环境下的起重机运行状况预估提供了准确的数据支撑。

3、本发明中，通过对起重机的载重情况进行分析，根据不同载重情况在提升和下降时可能会出现的拉力变化，对起重机所承载的拉力实现分析，从而使得稳定性评估时能够结合起重机在具有不同负载时的抖动差异性，提高起重机稳定性评估系统的覆盖程度。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的系统流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1－图2所示，一种基于数据分析的门坐式起重机稳定性评估系统，包括载重分析单元、设备动态采集单元、环境采集分析单元、综合分析单元和预警评估单元，环境采集分析单元能够对环境信息进行采集，并根据采集到的环境信息进行分析，生成环境干扰值，环境采集分析单元在对环境信息进行采集时，所采集的环境信息包括风速影响和降雨影响，环境采集分析单元在采集风速影响和降雨影响时，通过以下步骤实现：

步骤一：环境采集分析单元通过传感器获取到风速和风向，环境采集分析单元将风向与门坐式起重机竖直面所形成的夹角记录为风速夹角，风速夹角小于等于90°；

步骤二：环境采集分析单元将风速夹角记录为A，将风速记录为f，通过公式计算风 速影响F，；

步骤三：环境采集分析单元通过传感器获取到降雨量、风速和风速夹角；

步骤四：环境分析单元将降雨量记录为r，通过公式分析生成降雨影响值R，；

环境采集分析单元将风速影响记录为F，将降雨影响记录为R，通过公式分析生成 环境干扰值X，，其中S1为门坐式起重机的受风面积，S2为门坐式起重机的 受雨面积，q为预设的权重系数，环境采集分析单元将环境干扰值发送至综合分析单元；

设备动态采集单元通过加速度传感器对起重机的动态信息进行采集，根据采集到的动态信息进行分类分析，设备动态采集单元在对起重机的动态信息进行采集时，将采集到的加速度进行阈值分析，若加速度小于预设的加速度阈值，则记录为速度变更状态，若加速度大于预设的加速度阈值，则记录为抖动状态，若设备动态采集单元在吊装过程中所采集到的加速度全部为速度变更状态，则生成起重机稳定信号，若设备动态采集单元在吊装过程中采集到的加速度存在抖动状态，则生成起重机振动信号，并将起重机振动信号或起重机稳定信号发送至综合分析单元，同时设备动态采集单元将采集到的加速度作为动态信息，设备动态采集单元将动态信息发送至综合分析单元；

载重分析单元对载重信息进行采集，载重分析单元对载重信息进行采集时，通过 力传感器对被吊起的物体重量进行采集，在采集吊起的物体重量时，在物体起吊上升时进 行采集，记录为抬升拉力，在物体高度维持不变时进行采集，记录为平衡拉力，在物体下放 时进行采集，记录为下降拉力，根据采集到的载重信息生成载重干扰值，并将载重干扰值发 送至综合分析单元，载重分析单元对抬升拉力、平衡拉力和下降拉力进行加权平均，获得平 均拉力G0，，其中G1、G2和G3分别为抬升拉力、平衡拉力和下 降拉力，a1、a2、a3为权重系数，且a1＜a2，a3＜a2，a1+a2+a3=1；

载重分析单元将平均拉力G0除以平衡拉力G2，获取到载重干扰值Y。

实施例二：

请参阅图1－图2所示，综合分析单元获取到载重干扰值和环境干扰值，同时获取 到预设的环境干扰值上限和载重干扰值上限，并将环境干扰值和环境干扰值上限进行比例 计算，获取到环境干扰比例，将载重干扰值和载重干扰值上限进行比例计算，获取到载重干 扰比例，并将载重干扰值、环境干扰值和动态信息进行综合分析，综合分析单元获取到动态 信息后，将动态信息中的加速度记录为a，将载重干扰比例记录为k，将环境干扰比例记录为 z，将载重干扰值记录为y，通过公式分析生成去干扰加速度a0，，综合分析单元 将去干扰加速度a0与预设的稳定阈值进行对比，若去干扰加速度a0大于预设的稳定阈值， 则生成起重机失稳信号，若去干扰加速度a0小于等于预设的稳定阈值，则生成起重机正常 信号，综合分析单元将起重机正常信号和起重机失稳信号作为起重机稳定性评估，同时将 起重机稳定性评估发送至预警评估单元；

预警评估单元获取到起重机稳定评估后，对起重机稳定性评估进行判断分析，生成相应的预警提醒信号，预警评估单元获取到起重机失稳信号或起重机振动信号后，生成起重机维护预警，预警评估单元获取到起重机正常信号或起重机稳定信号后，不作出反应，同时将起重机维护预警发送至报警设备。

本发明中，对环境进行分析，将环境分解为多个可能对起重机产生影响的因素进行分析，从而提高对环境分析时的稳定性，为稳定性评估系统对不同环境下的起重机运行状况预估提供了准确的数据支撑，通过对起重机的载重情况进行分析，根据不同载重情况在提升和下降时可能会出现的拉力变化，对起重机所承载的拉力实现分析，从而使得稳定性评估时能够结合起重机在具有不同负载时的抖动差异性，对门式起重机进行稳定性评估时，通过对加速度进行采集，并根据加速度的大小对抖动行为实现判断，在起重机出现抖动情况时及时地生成提醒，避免起重机长期在状况异常的情况下运行导致损坏，同时通过对外界环境进行分析，从而实现对加速度的进一步深入分析，预估在恶劣环境下的起重机抖动可能性，保证稳定性评估系统的准确性。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种基于数据分析的门坐式起重机稳定性评估系统，其特征在于，包括载重分析单元、设备动态采集单元、环境采集分析单元、综合分析单元和预警评估单元，所述环境采集分析单元能够对环境信息进行采集，并根据采集到的环境信息进行分析，生成环境干扰值，将环境干扰值发送至综合分析单元；

所述设备动态采集单元通过加速度传感器对起重机的动态信息进行采集，根据采集到的动态信息进行分类分析，生成起重机振动信号或起重机稳定信号，并将起重机振动信号或起重机稳定信号发送至综合分析单元，同时设备动态采集单元将所采集到的动态信息发送至综合分析单元；

所述载重分析单元对载重信息进行采集，根据采集到的载重信息生成载重干扰值，并将载重干扰值发送至综合分析单元；

所述综合分析单元获取到载重干扰值和环境干扰值，并将载重干扰值、环境干扰值和动态信息进行综合分析，根据分析结果生成起重机稳定性评估，同时将起重机稳定性评估发送至预警评估单元；

所述预警评估单元获取到起重机稳定性评估后，对起重机稳定性评估进行判断分析，生成相应的预警提醒信号，同时将预警提醒信号发送至报警设备；

所述环境采集分析单元在对环境信息进行采集时，所采集的环境信息包括风速影响和降雨影响，所述环境采集分析单元将风速影响记录为F，将降雨影响记录为R，通过公式分析生成环境干扰值X，，其中S1为门坐式起重机的受风面积，S2为门坐式起重机的受雨面积，q为预设的权重系数，所述环境采集分析单元将环境干扰值发送至综合分析单元；

所述环境采集分析单元在采集风速影响时，包括以下步骤：

步骤一：所述环境采集分析单元通过传感器获取到风速和风向，所述环境采集分析单元将风向与门坐式起重机竖直面所形成的夹角记录为风速夹角，风速夹角小于等于90°；

步骤二：所述环境采集分析单元将风速夹角记录为A，将风速记录为f，通过公式计算风速影响F，；

所述环境采集分析单元在采集降雨影响时，通过以下步骤实现：

S1：所述环境采集分析单元通过传感器获取到降雨量、风速和风速夹角；

S2：所述环境分析单元将降雨量记录为r，通过公式分析生成降雨影响值R，。

2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的门坐式起重机稳定性评估系统，其特征在于，所述载重分析单元对载重信息进行采集时，通过力传感器对被吊起的物体重量进行采集，在采集吊起的物体重量时，在物体起吊上升时进行采集，记录为抬升拉力，在物体高度维持不变时进行采集，记录为平衡拉力，在物体下放时进行采集，记录为下降拉力；

所述载重分析单元对抬升拉力、平衡拉力和下降拉力进行加权平均，获得平均拉力G0，，其中G1、G2和G3分别为抬升拉力、平衡拉力和下降拉力，a1、a2、a3为权重系数，且a1＜a2，a3＜a2，a1+a2+a3=1；

所述载重分析单元将平均拉力G0除以平衡拉力G2，获取到载重干扰值Y。

3.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的门坐式起重机稳定性评估系统，其特征在于，所述设备动态采集单元在对起重机的动态信息进行采集时，将采集到的加速度进行阈值分析，若加速度小于预设的加速度阈值，则记录为速度变更状态，若加速度大于预设的加速度阈值，则记录为抖动状态，若设备动态采集单元在吊装过程中所采集到的加速度全部为速度变更状态，则生成起重机稳定信号，若设备动态采集单元在吊装过程中采集到的加速度存在抖动状态，则生成起重机振动信号；

所述设备动态采集单元将采集到的加速度作为动态信息发送至综合分析单元。

4.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的门坐式起重机稳定性评估系统，其特征在于，所述综合分析单元获取到环境干扰值和载重干扰值，同时获取到预设的环境干扰值上限和载重干扰值上限，并将环境干扰值和环境干扰值上限进行比例计算，获取到环境干扰比例，将载重干扰值和载重干扰值上限进行比例计算，获取到载重干扰比例；

所述综合分析单元获取到动态信息后，将动态信息中的加速度记录为a，将载重干扰比例记录为k，将环境干扰比例记录为z，将载重干扰值记录为y，通过公式分析生成去干扰加速度a0，，所述综合分析单元将去干扰加速度a0与预设的稳定阈值进行对比，若去干扰加速度a0大于预设的稳定阈值，则生成起重机失稳信号，若去干扰加速度a0小于等于预设的稳定阈值，则生成起重机正常信号，所述综合分析单元将起重机正常信号和起重机失稳信号作为起重机稳定性评估。

5.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的门坐式起重机稳定性评估系统，其特征在于，所述预警评估单元获取到起重机失稳信号或起重机振动信号后，生成起重机维护预警，所述预警评估单元获取到起重机正常信号或起重机稳定信号后，不作出反应。