CN215052157U - 缆索牵引架设智能控制装置 - Google Patents

Abstract

缆索牵引架设智能控制装置，涉及悬索桥主缆架设技术领域。包括拽拉器模块、卷扬机模块、数据中心。在拽拉器模块中，RFID读卡器和LoRa终端固定安装于拽拉器上，RFID读卡器与LoRa终端连接；RFID电子标签固定安装于龙门架上。卷扬机模块中张力传感器与PLC控制器连接。PLC控制器与卷扬机连接，PLC控制器和OPC服务器进行通讯连接，OPC服务器与交换机通讯连接，交换机与wifi路由器、定向ap通讯连接。数据中心包括本地终端、第二定向ap、LoRa路由器。该装置具有以下优点：通过本地终端对牵引系统进行实时监控，实现卷扬机精确速度的控制，从而对牵引索股的拽拉器的移动的控制，保证了对牵引系统的智能化操作，提高工作效率。

Description

缆索牵引架设智能控制装置

技术领域

本实用新型涉及悬索桥主缆架设技术领域，尤其涉及缆索牵引架设智能控制装置。

背景技术

随着科学技术和国民经济的发展，我国加大了交通基础设施的投资与建设，许多特大跨径桥梁陆续建成通车，其中，悬索桥为特大跨径桥梁的主要形式之一。牵引系统上悬索桥上部结构安装施工的中央组成部分，它除用于主缆索股的架设外，在前期还承担着猫道架设施工，牵引系统的设计将直接影响猫道架设和主缆索股架设的施工质量与施工效率。通常，牵引系统中的拽拉器在运行过程中，到达某些特定位置时需要执行加减速或者其他操作。在现有的牵引系统中，无法对牵引系统中的拽拉器的位置进行自动化监控，通常是由人工判断位置进而现场使用无线电沟通以通知其他工作人员执行相应的操作。人工判断位置容易出现偏差，并且，工作人员无法时刻关注拽拉器的动态，容易出现失误；此外，通过人工控制拽拉器，人力成本高。所以亟需一种缆索牵引架设智能控制装置解决上述问题。

实用新型内容

牵引系统是悬索桥上部结构施工的关键系统化设备,它承担着悬索桥主缆施工平台、猫道以及主缆索股的牵引架设任务。为了解决对牵引系统进行统一监控管理，提高索桥工程建设的工作效率，所以本实用新型的目的是为了提供一种缆索牵引架设智能控制装置。

本实用新型提供了缆索牵引架设智能控制装置，包括拽拉器模块、卷扬机模块、数据中心。

拽拉器模块包括拽拉器、RFID电子标签，RFID读卡器、LoRa终端，拽拉器上配置有安装架，RFID读卡器、LoRa终端固定安装于安装架上，RFID读卡器的输出端与LoRa终端的信号输入端连接；RFID电子标签有多个，且固定安装于龙门架上。通过将RFID电子标签设置于龙门架上，能大幅度提高RFID读卡器对RFID电子标签有效读取率。操作人员可通过RFID装置确定拽拉器的位移信息，以及计算得出拽拉器的牵引速度。

卷扬机模块包括卷扬机、PLC控制器、OPC服务器、张力传感器、无线传输模块；张力传感器与PLC控制器连接，无线传输模块包括wifi路由器、交换机、第一定向ap；PLC控制器与卷扬机连接，PLC控制器和OPC服务器进行通讯连接，OPC服务器与交换机通讯连接，交换机与wifi路由器、定向ap通讯连接。通过设置交换机，可以将卷扬机的运行状态等信息多终端传输。

数据中心包括本地终端、第二定向ap、LoRa路由器，本地终端分别与第二定向ap、LoRa路由器通讯连接，第二定向ap与第一定向ap通信连接，LoRa路由器与LoRa终端通信连接。通过数据中心，将收集到的卷扬机和拽拉器的运行状态的数据进行计算分析，实现远距离的监控和操控，节省人工操作成本，并且提高了施工安全。

具体的，张力传感器配置有不锈钢或镀锌保护箱，张力传感器固定安装于保护箱内，张力传感器的传感接头穿过保护箱与索股连接。通过对张力传感器配置有保护箱，可有效的保护传感器不受外界环境的破坏，提高测量精度。

具体的，RFID电子标签有100个。设置多个RFID电子标签，可提高RFID终端对RFID电子标签的读取率，增加对拽拉器位置定位的准确性。

具体的，LoRa终端设置于RFID读卡器上方，RFID读卡器通过与LoRa终端的RS485接口连接。

具体的，张力传感器为三滑轮传感器。

从上述描述中可以得出该装置具有以下优点：

(1)通过本地终端，本地终端对牵引系统进行操控，实现卷扬机精确速度的控制，从而对牵引索股的拽拉器的移动的控制，保证了对牵引系统的智能化操作，提高工作效率。除此之外，操作可远程监控卷扬机和拽拉器的运行状态，除此之外还可对其进行命令操作。

(2)根据卷扬机反馈的张力信息能自动调整卷扬机的运行状态，防止卷扬机将牵引索拉坏。

(3)通过设置wifi路由器与移动终端连接，操作人员通过手机app或是pad实时监控卷扬机的运行状态。

(4)将RFID电子标签安装在龙门架柱子上，并在龙门架柱子两侧分别设置一张RFID电子标签，这样能减少RFID读卡器对RFID电子标签漏读现象，使得卷扬机准确的判断拽拉器的精确位置。

附图说明

图1为缆索牵引架设智能控制装置的流程图；

图2为拽拉器模块和卷扬机模块连接架构图。

附图标记：1.RFID电子标签；2.拽拉器；3.龙门架；4.LoRa终端；5.RFID读卡器；6.卷扬机；7.张力传感器。

具体实施方式

本实用新型的技术方案提供了缆索牵引架设智能控制装置，其技术方案如下：

缆索牵引架设智能控制装置，包括拽拉器模块、卷扬机模块、数据中心。拽拉器模块包括拽拉器、RFID电子标签，RFID读卡器、第一无线传输模块。为了使RFID读卡器能更准确的读取RFID电子标签，所以在龙门架柱子的两侧上各安装一个RFID电子标签，总共安装100个RFID电子标签。为了将拽拉器运行的数据实现远距离、低损耗的数据传输效果，所以采用LoRa通讯网络，在拽拉器上配置有安装架，张力传感器、RFID读卡器、LoRa终端固定安装于安装架上，RFID读卡器的输出端分别与LoRa终端的RS485接口连接，LoRa终端与数据中心的LoRa路由器连接，实现拽拉器运行数据的传输。

卷扬机模块包括卷扬机、PLC控制器、OPC服务器、张力传感器、无线传输模块。无线传输模块包括wifi路由器、第一定向ap。为了保护张力传感器不受环境影响而受到破坏，所以张力传感器配置有不锈钢或镀锌保护箱，张力传感器固定安装于保护箱内，张力传感器及保护箱固定安装于卷扬机前，其传感接头穿过保护箱与牵引索连接。为了将测量的牵引索的张力数据进行传输，所以张力传感器与PLC控制器连接并向PLC控制器传输牵引索的张力。PLC控制器一端与卷扬机连接，用于采集卷扬机的速度、钢丝绳放绳长度，PLC控制器的另一端与OPC服务器连接并将采集的数据传输至OPC服务器。为了能使卷扬机的运行数据能在支持多终端传输，所以设置了交换机。OPC服务器与交换机通信连接，将获取的卷扬机的运行数据传输至交换机。交换机与wifi路由器、第一定向ap连接，为了方便工作人员对卷扬机运行的实时数据的查看，所以通过设置wifi路由器与手机app或pad等移动终端进行通讯连接。第一定向ap与数据中心的第二定向ap终端通信连接，将卷扬机运行传输至数据中心的本地终端。

数据中心包括本地终端、第二定向ap、LoRa路由器。本地终端分别与第二定向ap、LoRa路由器通讯连接，通过第二定向ap与所述第一定向ap通信连接、LoRa路由器与所述LoRa终端通信连接，实现对卷扬机和拽拉器运行状态监控与查询，并能对卷扬机和拽拉器进行远程操控。

运用该装置对悬索桥进行索股搭建的过程如下所述。如图1和图2所示，首先在两岸的锚旋之间架设一根牵引索，在牵引索的前端和后端分别安装卷扬机模块。其中前端卷扬机收绳并提供牵引力，后端卷扬机放绳并施加一定的反拉力来确保牵引索的垂度，然后在牵引索上设置拽拉器，进行牵拉索股，然后进行主缆的架设。一根主缆索股牵引完毕后，启动后端的卷扬机模块对提供牵引力进收绳操作，对前端的卷扬机模块进行放绳操作，并施加一定的反拉力来确保牵引索的垂度，将拽拉器牵拉回后端，准备进行下一根索股的牵引架设。其中拽拉器在经过门架的时候，需要严格控制拽拉器通行速度，应低速均匀的通过门架滑轮组，所以要控制卷扬机的运行状态。

其中控制卷扬机的运行状态通过如下的方式实现：通过拉力传感器测量卷扬机的中牵引索的拉力，在每台卷扬机的PLC控制器负责采集卷扬机的运行速度、牵引索放绳长度、拉力数据等运行数据。PLC控制器会据设定频率上报运行数据至OPC服务器，OPC服务器负责对比运行数据，并将数据传输至交换机，第一定向ap与第二定向ap通讯连接后，将卷扬机的运行数据传输至数据中心。数据中心的本地终端进行数据分析，分析后将发送指令至OPC服务器后，OPC传输至PLC控制器从而对卷扬机的进行速度的实时调整。

其中对卷样机加速和减速的调控通过测量拽拉器的位移以及位置得到：拽拉器的位移是通过RFID读卡器读取RFID电子标签来进行判断的，读取过程为：RFID读卡器随拽拉器不断沿着索股方向移动，在RFID读卡器读龙门架柱子的第一个RFID电子标签前需要拽拉器加速通过，记录加速通过的时间，此时，读取完成第一个RFID电子标签至后，需要拽拉器减速运行，直至RFID读卡器读到第二RFID电子标签为止，此时记录减速通过的时间。以此类推，通过直至拉锁完成。根据读到的电子标签可以确定拽拉器当前位置，然后根据卷扬机收缆长度，以及收缆的时间可以确定拽拉器移动的速度。LoRa终端与RFID读卡器连接，将拽拉器的位置信息、牵引速度通过LoRa网络传输到数据中心，实现拽拉器运行信息的汇总，数据中心的本地终端对拽拉器的运行状态进行分析，依此对卷扬机下达速度调控的命令。

对卷扬机的运行数据还可与通过wifi路由器与移动终端连接，操作人员通过手机app或是pad实时监控卷扬机的运行状态。

从上述描述中可以得出该方法的优点：

(5)通过本地终端，本地终端对牵引系统进行操控，实现卷扬机精确速度的控制，从而对牵引索股的拽拉器的移动的控制，保证了对牵引系统的智能化操作，提高工作效率。除此之外，操作可远程监控卷扬机和拽拉器的运行状态，除此之外还可对其进行命令操作。

(6)根据卷扬机反馈的张力信息能自动调整卷扬机的运行状态，防止卷扬机将牵引索拉坏。

(7)通过设置wifi路由器与移动终端连接，操作人员通过手机app或是pad实时监控卷扬机的运行状态。

(8)将RFID电子标签安装在龙门架柱子上，并在龙门架柱子两侧分别设置一张RFID电子标签，这样能减少RFID读卡器对RFID电子标签漏读现象，使得卷扬机准确的判断拽拉器的精确位置。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.缆索牵引架设智能控制装置，其特征在于，包括拽拉器模块、卷扬机模块、数据中心；所述拽拉器模块包括拽拉器、RFID电子标签，RFID读卡器、LoRa终端，所述拽拉器上配置有安装架，所述RFID读卡器、所述LoRa终端固定安装于所述安装架上，所述RFID读卡器的输出端与所述LoRa终端的信号输入端连接；所述RFID电子标签有多个且固定安装于龙门架上；

所述卷扬机模块包括卷扬机、PLC控制器、OPC服务器、张力传感器、无线传输模块；所述张力传感器与所述PLC控制器连接，所述无线传输模块包括wifi路由器、交换机、第一定向ap；所述PLC控制器与卷扬机连接，所述PLC控制器和OPC服务器进行通讯连接，所述OPC服务器与交换机通讯连接，所述所述交换机与wifi路由器、定向ap通讯连接；

所述数据中心包括本地终端、第二定向ap、LoRa路由器，所述本地终端分别与所述第二定向ap、所述LoRa路由器通讯连接，所述第二定向ap与所述第一定向ap通信连接，所述LoRa路由器与所述LoRa终端通信连接。

2.根据权利要求1所述缆索牵引架设智能控制装置，其特征在于，沿牵引索方向，所述龙门架两侧分别安装一个RFID电子标签。

3.根据权利要求1所述缆索牵引架设智能控制装置，其特征在于，所述张力传感器配置有不锈钢或镀锌保护箱，所述张力传感器固定安装于所述保护箱内，所述张力传感器的传感接头穿过所述保护箱与索股连接。

4.根据权利要求1所述缆索牵引架设智能控制装置，其特征在于，所述RFID电子标签有100个。

5.根据权利要求1所述缆索牵引架设智能控制装置，其特征在于，所述LoRa终端设置于所述RFID读卡器上方，所述RFID读卡器通过与所述LoRa终端的RS485接口连接。

6.根据权利要求1所述缆索牵引架设智能控制装置，其特征在于，所述张力传感器为三滑轮传感器。

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