CN217102836U - 一种塔吊起重臂倾角变形监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种塔吊起重臂倾角变形监测系统，包括：倾角传感器，其设置多个；数据采集模块，其采集倾角传感器的倾角数据；数据处理模块，其获取倾角数据并处理后发送；无线传输模块，其接收数据信号并传输；塔机模型参数模块，其存储塔机模型参数；数据接收模块，其获取数据信号；起重臂偏转角度分析模块，其获取数据信号和模型参数并进行关联，然后分别拟合在同一坐标系中，获得起重臂模型曲线和偏转角曲线图；显示模块，其显示起重臂模型曲线和偏转角曲线图。本实用新型减少了塔吊起重臂倾角变形监测系统的传感器种类和数量，提升了起重臂监测的实时性和长期性，提高了施工的效率和安全性，具有良好的经济效益。

Description

一种塔吊起重臂倾角变形监测系统

技术领域

本实用新型涉及施工装备技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种塔吊起重臂倾角变形监测系统。

背景技术

在目前超高型桥塔以及各种高层建筑的施工作业中，塔吊都是扮演着不可或缺的作用。塔吊在工作过程中受吊物摆动及风力的影响，起重臂等部位经常发生往复形式的弹性变形。若塔吊在超力矩的工况下工作或者未按照设计的配重规范对平衡臂进行配重，将导致塔身及吊臂发生不可逆的塑性变形，直接引发塔吊吊臂折断、倾覆等重大事故。因此，对塔吊关键结构部件的形变情况进行监控对于预防事故的发生有重大意义。

目前塔吊起重臂倾角监测系统多是通过加装压力传感器、位移传感器、形变传感器等方式来对塔吊起重臂的变形情况进行直接检测；或者通过读取吊物重量及变幅小车的幅度值来计算实时力矩，判断是否超过设计值的间接检测方案。这两种检测方式涉及到不同类型的多钟传感器的数据传输问题，而超大型塔吊的吊臂长度都在70米以上，若要精确的测量吊臂上各个关键节点的形变情况，则需加装多个不同类型的传感器，繁琐的数据传输线路给日常维护及故障排查带来许多不便及诸多问题。并且在长期性和实时性方面存在较大的缺陷。当前随着倾角传感器技术，通信技术等技术的成熟发展，越来越多的设备开始引入状态监测和故障预警系统，用以保证作业过程的安全和高效。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种塔吊起重臂倾角变形监测系统，解决了现有塔吊起重臂倾角监测系统架构复杂，数据繁琐，日常维护及故障排查带来许多不便及诸多问题，并且在长期性和实时性方面存在较大的缺陷等问题。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种塔吊起重臂倾角变形监测系统，包括：

倾角传感器，其沿塔吊起重臂间隔设置多个；

数据采集模块，其用于采集塔吊起重臂不同位置的多个倾角传感器的倾角数据；

数据处理模块，其获取数据采集模块采集的倾角数据并进行处理后发送；

无线传输模块，其接收所述数据处理模块发送的处理后的数据信号并传输；

塔机模型参数模块，其用于存储塔机模型参数；

数据接收模块，其获取所述无线传输模块传输的数据信号；

起重臂偏转角度分析模块，其获取所述数据接收模块的数据信号和所述塔机模型参数模块内的模型参数并进行关联，然后分别拟合在同一坐标系中，获得起重臂模型曲线和偏转角曲线图；

显示模块，其用于显示起重臂模型曲线和偏转角曲线图。

优选的是，还包括预设阈值模块，其用于存储塔机模型参数阈值，所述起重臂偏转角度分析模块还获取所述预设阈值模块内的塔机模型参数阈值，并拟合于上述同一坐标系中。

优选的是，还包括报警模块，其用于获取所述预设阈值模块内的塔机模型参数阈值和所述数据接收存储模块的数据信号并进行参数关联，所述报警模块检测到所述数据接收存储模块的数据信号参数超过所述预设阈值模块内的塔机模型参数阈值时，进行报警。

优选的是，所述塔机模型参数模块、数据接收模块、起重臂偏转角度分析模块、显示模块均设置于上位机内，为后台远程服务器。

优选的是，所述倾角传感器、数据采集模块和数据处理模块均为下位机，安装于起重臂上。

优选的是，所述数据处理模块与所述无线传输模块通过RS232/485串口通信，所述无线传输模块通过以太网与远程服务器建立连接。

本实用新型至少包括以下有益效果：

本实用新型减少了塔吊起重臂倾角变形监测系统的传感器种类和数量，提升了起重臂监测的实时性和长期性，提高了施工的效率和安全性，具有良好的经济效益。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型整体方案的结构示意图；

图2为本实用新型系统部分的结构示意图；

图3为本实用新型与塔机模型参数关联的起重臂偏转角度和形变示意图；

图4为本实用新型起重臂监测预警的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至4所示，本实用新型提供一种塔吊起重臂倾角变形监测系统，包括：

倾角传感器，其沿塔吊起重臂间隔设置多个；采用成熟应用的倾角传感器，并且于各节大臂处设置多个倾角传感器；

数据采集模块，其用于采集塔吊起重臂不同位置的多个倾角传感器的倾角数据；

数据处理模块，其获取数据采集模块采集的倾角数据并进行处理后发送，倾角数据一般不能直接使用，需要经过整理、计算等处理后变为与塔机模型参数能直接进行关联的数据信号，例如倾角传感器得到的倾角数据与模型中的对应位置塔吊的倾角并不是出于同一个基准点得出的，需要进行一定的转换，方可进行关联使用；

无线传输模块，其接收所述数据处理模块发送的处理后的数据信号并传输；

塔机模型参数模块，其用于存储塔机模型参数，后期拟合后能在同一个坐标系中显示塔机模型和塔机正常未偏转的曲线图；

数据接收模块，其获取所述无线传输模块传输的数据信号，其为各个倾角传感器的位置参数及偏转角度；

起重臂偏转角度分析模块，其获取所述数据接收模块的数据信号和所述塔机模型参数模块内的模型参数并进行关联，然后分别拟合在同一坐标系中，获得起重臂模型曲线和偏转角曲线图；上述所谓关联即将两者的参数进行对比重合，转换成同一个标准内的数据信号，方便后期再同一个坐标系中拟合；

显示模块，其用于显示起重臂模型曲线和偏转角曲线图，在同一个坐标系中进行拟合后，就可以直观地显示出实时的偏转角度。

在上述技术方案中，倾角传感器将各臂节处的倾角采集，并与司机室内的塔机模型参数模块进行参数关联，通过关联拟合曲线，司机可以更直观的了解到起重臂上下偏转情况；使用倾角传感器采集倾角信号，通过5G/WIFI通信方式和司机室内的上位机通信，系统实时分析臂架偏转角度，使用电脑客户端对塔吊进行远程实时长期的监测。通过数据处理模块来处理并发送倾角传感器采集的信号，数据处理模块与倾角传感器以及无线传输模块之间均通过RS232/485串口通信，无线模块通过无线网络(5G/WIFI)把数据发送到司机室和起重机外控制台的上位机，利用上位机监控系统进行显示和分析。对各个臂节检测的偏角进行拟合，并且与司机室内的塔机模型进行参数关联，可形象得获得沿起重臂方向臂节的偏角曲线，如图3所示，进一步可获得形变曲线。

在另一种技术方案中，还包括预设阈值模块，其用于存储塔机模型参数阈值，所述起重臂偏转角度分析模块还获取所述预设阈值模块内的塔机模型参数阈值，并拟合于上述同一坐标系中，然后通过显示模块进行显示，可以直观地显示出实时的偏转角度是否超过了预设阈值。

在另一种技术方案中，还包括报警模块，其用于获取所述预设阈值模块内的塔机模型参数阈值和所述数据接收存储模块的数据信号并进行参数关联，所述报警模块检测到所述数据接收存储模块的数据信号参数超过所述预设阈值模块内的塔机模型参数阈值时，进行报警。当起重臂某个或数个节点的偏角或形变量达到预设的阈值范围时，系统会报警并采取限制措施，工作流程如图4所示。

在另一种技术方案中，所述塔机模型参数模块、数据接收模块、起重臂偏转角度分析模块、显示模块均设置于上位机内，为后台远程服务器。所述倾角传感器、数据采集模块和数据处理模块均为下位机，安装于起重臂上。所述数据处理模块与所述无线传输模块通过RS232/485串口通信，所述无线传输模块通过以太网与远程服务器建立连接。

在上述技术方案中，服务器主要实现与下位机的无线连接、信息接收发送、信息本地保存、起重机模型参数关联、起重臂偏转角度实时分析、偏角超阈值报警和限制处理等功能，而硬件电路主要实现数据的采集以及传输。上位机与下位机通过TCP/IP协议进行通信，其中下位机与无线模块通过RS232/485串口通信，无线模块通过以太网与远程服务器建立连接。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种塔吊起重臂倾角变形监测系统，其特征在于，包括：

倾角传感器，其沿塔吊起重臂间隔设置多个；

数据采集模块，其用于采集塔吊起重臂不同位置的多个倾角传感器的倾角数据；

数据处理模块，其获取数据采集模块采集的倾角数据并进行处理后发送；

无线传输模块，其接收所述数据处理模块发送的处理后的数据信号并传输；

塔机模型参数模块，其用于存储塔机模型参数；

数据接收模块，其获取所述无线传输模块传输的数据信号；

起重臂偏转角度分析模块，其获取所述数据接收模块的数据信号和所述塔机模型参数模块内的模型参数并进行关联，然后分别拟合在同一坐标系中，获得起重臂模型曲线和偏转角曲线图；

显示模块，其用于显示起重臂模型曲线和偏转角曲线图。

2.如权利要求1所述的塔吊起重臂倾角变形监测系统，其特征在于，还包括预设阈值模块，其用于存储塔机模型参数阈值，所述起重臂偏转角度分析模块还获取所述预设阈值模块内的塔机模型参数阈值，并拟合于上述同一坐标系中。

3.如权利要求2所述的塔吊起重臂倾角变形监测系统，其特征在于，还包括报警模块，其用于获取所述预设阈值模块内的塔机模型参数阈值和所述数据接收存储模块的数据信号并进行参数关联，所述报警模块检测到所述数据接收存储模块的数据信号参数超过所述预设阈值模块内的塔机模型参数阈值时，进行报警。

4.如权利要求1所述的塔吊起重臂倾角变形监测系统，其特征在于，所述塔机模型参数模块、数据接收模块、起重臂偏转角度分析模块、显示模块均设置于上位机内，为后台远程服务器。

5.如权利要求4所述的塔吊起重臂倾角变形监测系统，其特征在于，所述倾角传感器、数据采集模块和数据处理模块均为下位机，安装于起重臂上。

6.如权利要求5所述的塔吊起重臂倾角变形监测系统，其特征在于，所述数据处理模块与所述无线传输模块通过RS232/485串口通信，所述无线传输模块通过以太网与远程服务器建立连接。

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