CN218349676U - 一种不平衡力矩测量报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种不平衡力矩测量报警系统，包括主机仪表、手持终端、安装架和传感器组，所述的主机仪表包括有外壳，外壳内设置有中央处理器、采集模块、存储模块、时间模块、显示模块、控制开关模块和通信模块，所述的采集模块的输入端连接传感器组的输出端，采集模块的输出端连接中央处理器的输入端。本实用新型通过设置的重量传感器、角度等传感器测量装载物重量变化，重量、角度、限位开关等传感器信号无线传输，仪表实时显示实际载荷，当载荷达到其额定载荷的设定值时，发出声光报警信号，并可给出开关量输出。整个系统由传感器、连接线缆、微电脑主机等组成。结构合理、安装方便、调试操作简单、工作可靠、精度高等一系列优点。

Description

一种不平衡力矩测量报警系统

技术领域

本实用新型涉及吊杆启动技术领域，尤其涉及一种不平衡力矩测量报警系统。

背景技术

目前，根据国网公司全机械化施工理念，要求在输电线路铁塔组立施工中，大力推广落地双摇臂抱杆的使用，不断提升机械化水平，提高施工效率和降低安全风险。

对于落地双摇臂抱杆来说，最大允许起吊重量、最大允许起吊力矩和最大允许不平衡力矩三项技术参数是最重要的控制项目。在铁塔组立施工过程中，上述三个控制项目的其中一项超出限制，都可能会对整个起吊系统造成不可修复的严重损坏，甚至造成安全事故。

在这三个控制项目中，只有最大允许起吊重量较为简单、直观，可以通过查阅图纸获得，而其余两个都需要经过复杂计算后方可获得，并且随时都在变化，因此在施工现场仅凭指挥人员的经验无法进行有效控制，因此在落地双摇臂抱杆系统中加装专业力矩测量设备是非常有必要的。但遗憾的是，目前公司购进的浙江建机ZB-2YD-50/16/800型和扬州国电ZB-2YD-40/14/560型落地双摇臂抱杆均未加装专业力矩测量设备，这为施工埋下了很大的安全隐患。

另外，落地双摇臂抱杆属于新型施工装备，尚未形成统一的标准，不同生产厂家、不同型号的抱杆，其各项技术参数差异较大。如何能够进行广泛使用也是重中之重。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种不平衡力矩测量报警系统，能够对落地双摇臂抱杆的最大允许起吊重量、最大允许起吊力矩和最大允许不平衡力矩三项技术参数进行实时监测，预防性报警，避免事故的发生。

本实用新型采用的技术方案为：

一种不平衡力矩测量报警系统，包括主机仪表、手持终端、安装架和传感器组，所述的主机仪表包括有外壳，外壳内设置有中央处理器、采集模块、存储模块、时间模块、显示模块、控制开关模块和通信模块，所述的采集模块的输入端连接传感器组的输出端，采集模块的输出端连接中央处理器的输入端，中央处理器的输出端分别连接存储模块和显示模块的输入端，中央处理器通过通信模块与手持终端连接，控制开关模块和时间模块的输入端分别连接中央处理器的输入端；

所述的传感器组包括有第一角度仪、第二角度仪、第一重量传感器、第二重量传感器和风速传感器，所述的第一角度仪和第二角度仪分别通过安装架固定设置在双摇臂中左、右吊杆的根部，用于测量吊杆对地角度以及实际的幅度；所述的第一重量传感器、第二重量传感器分别通过安装架固定设置在双摇臂中左、右吊杆吊钩安装的端部，用于测量吊杆工作时吊杆端部承受的实时重量；所述的风速传感器固定设置在抱杆本体的上端，用于实时测量环境的风速，发给中央处理器结合风速的影响实时对工作过程进行监测和报警。

所述的壳体为米上下盖体扣合而成，且显示模块密封固定设置在上盖上，壳体的底面设置有卡扣，所述安装架上设置有与卡扣对应的卡扣，二者卡扣固定设置，壳体通过安装部固定设置在相应的位置。

所述的安装部为U型卡轨，壳体底部设置有与U型卡轨配合的卡槽，安装部上还设置有用于固定的螺孔。

所述的外壳上还设置有RS485和4~20mA接口，用于进行远程控制。

所述的角度传感器采用JD-180型角度传感器。

所述的重量传感器采用BH-2型电阻应变式销轴传感器。

还包括有防过卷限位开关，用于防止钢丝绳过卷。

所述用于固定第一或第二角度仪的安装架为工字形部件，工字形部件的上设置有与第一或第二角度仪固定的第一螺孔，还设置有用于与吊杆固定的第二螺孔。

还包括有密封防水垫，所述的密封防水垫固定设置在壳体上下盖体的扣合处，用于对其进一步进行密封。

还包括有警示灯，警示灯固定设置再外壳的外部，且为三色警示灯。

本实用新型通过设置的重量传感器、角度等传感器测量装载物重量变化，重量、角度、限位开关等传感器信号无线传输，仪表实时显示实际载荷，当载荷达到其额定载荷的设定值时，发出声光报警信号，并可给出开关量输出。本实用新型中的整个系统由传感器、连接线缆、微电脑主机等组成。结构合理、安装方便、调试操作简单、工作可靠、精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的电器原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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付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。

如图1所示，本实用新型包括主机仪表、手持终端、安装架、电源模块和传感器组，所述的主机仪表包括有外壳，外壳内设置有中央处理器、采集模块、存储模块、时间模块、显示模块、控制开关模块和通信模块，所述的采集模块的输入端连接传感器组的输出端，采集模块的输出端连接中央处理器的输入端，中央处理器的输出端分别连接存储模块和显示模块的输入端，中央处理器通过通信模块与手持终端连接，控制开关模块和时间模块的输入端分别连接中央处理器的输入端；

所述的传感器组包括有第一角度仪、第二角度仪、第一重量传感器、第二重量传感器和风速传感器，所述的第一角度仪和第二角度仪分别通过安装架固定设置在双摇臂中左、右吊杆的根部，用于测量吊杆对地角度以及实际的幅度；所述的第一重量传感器、第二重量传感器分别通过安装架固定设置在双摇臂中左、右吊杆吊钩安装的端部，用于测量吊杆工作时吊杆端部承受的实时重量；所述的风速传感器固定设置在抱杆本体的上端，用于实时测量环境的风速，发给中央处理器结合风速的影响实时对工作过程进行监测和报警。

本实用新型通过设置传感器组，然后在对各个传感器分开单独设置，通过去监测吊杆工作过程中的各个数据参数，从而对数据参数进行实时的分析报警，进而使吊杆的作业过程更加安全稳定。

所述的壳体为米上下盖体扣合而成，且显示模块密封固定设置在上盖上，壳体的底面设置有卡扣，所述安装架上设置有与卡扣对应的卡扣，二者卡扣固定设置，壳体通过安装架固定设置在相应的位置。通过设置盖合式的壳体，从而能够保证主机仪表内的电路部件的密封性，进而避免作业环境中的水汽和异物等进入到后影响设备的正常运转。还包括有密封防水垫，所述的密封防水垫固定设置在壳体上下盖体的扣合处，用于对其进一步进行密封。密封防水垫进一步的提升盖合处的密封性，使壳体整体密封性进一步的提高。

所述的外壳上还设置有RS485和4~20mA接口，用于进行远程控制。通过设置远程控制的接口，可以实现远程的数据操作和控制，进而方便多位置监控和操控，即使发现问题和解决问题。

所述的角度传感器采用JD-180型角度传感器。所述的重量传感器采用BH-2型电阻应变式销轴传感器。所述的角度传感器为轴销型，型号为BH型，传感器量程为T，实际使用时可以根据实际的需求进行不同参数和型号的传感器进行替换，在此不再举例赘述。所述的重量信号是用重量传感器进行检测的，我们使用的重量传感器是电阻应变式传感器，其内部应变片的变化值通过放大和A/D转换送给CPU。其工作原理是电桥平衡原理。

还包括有防过卷限位开关，用于防止钢丝绳过卷。

所述用于固定第一或第二角度仪的安装架为工字形部件，工字形部件的上设置有与第一或第二角度仪固定的第一螺孔，还设置有用于与吊杆固定的第二螺孔。安装时第一或第二角度仪通过第一螺孔的螺栓固定在工字形部件上，然后再通过第二螺孔搭配螺栓把工字形部件与安装位置处对应的安装孔进行固定，采用工字形部件可以实现与固定位置安装后对传感器构成包围结构的外部保护，从而避免遭受外界环境异物的撞击等受到损坏。

还包括有警示灯，警示灯固定设置再外壳的外部，且为三色警示灯。

本申请在实际使用中，即当双摇臂抱杆在工作时，需根据现场实际情况而经常改变工况进行起重作业，如改变起吊角度（幅度）、起吊臂长等，而在不同工况参数下所能起吊的最大额定起重量及工作最大、最小变幅是相应不同的，因此本申请对以上参数综合监测判断，作出起重机正常工作、满载、超载、变幅超上限、变幅超下限、超力矩等指示及控制。本申请应用于起重机械的安全保护装置，实现对起重机械的各种工作参数的实时监控，从而保护起重机械及操作人员的安全。

进一步的，本申请结构简单，安装方便；整个系统由2个拉力传感器、2个角度传感器、1个地面基站和1个手持终端构成。系统各部件之间全部采用无线通信自组网，避免复杂接线；塔上部件与地面的可靠通信距离不小于200米。全部采用充电电池供电，以适应现场无220V电源的客观条件；拉力、角度传感器的电池续航时间不小于20天（或者不小于7天，但是可用充电宝方便充电）；地面基站和手持终端的电池续航时间不小于3天。

手持终端APP软件可以方便设置参数和控制阈值，以便适用不同型号的落地双摇臂抱杆时进行相应修改（需通过密码验证后方可修改），实现模块化；具体的，搭配参数编程涉及还可修改参数包括摇臂长度L、摇臂重量GY、起吊绳倍率N、吊钩重量G0；控制阈值（可取厂家提供最大允许值的90%）包括最大允许起吊重量Gmax、最大允许起吊力矩Mmax和最大允许不平衡力矩M差max。本申请通过手持终端可以实时、清晰显示两侧角度（β左、β右）、两侧吊重（G左、G右）、两侧力矩（M左、M右）、不平衡力矩（M差）。且当吊重、力矩、不平衡力矩三项数据超出相应阈值时，能够及时发出警报信号（蜂鸣声响、灯光闪烁等），并在手持终端屏幕上显示详细信息，使指挥人员可以及时停止起吊，并采取相应处置措施。

实际使用时，本申请的主机仪表为卡槽嵌入式安装，可固定在所需位置上，安装时用合适的螺丝将U型卡轨固定在需要的位置；将主机仪表卡槽对准U型卡轨；用力下压，使主机仪表卡入卡轨。采用U型卡规来固定主机仪表，方便拆装的同时，固定稳定。三色指示灯工作时，正常（绿灯）：运行正常状态时，绿灯常亮。预警（黄灯）：发生预警状态时，黄灯常亮。

控制（红灯）：发生控制报警时，红灯常亮。左钩（红灯）：灯亮，表示当前显示的是左钩的各项监测数据。右钩（红灯）：灯亮，表示当前显示的是右钩的各项监测数据。具体可以根据实际的需求进行约定。第一次连接仪表后需要对的风速仪是否安装信息进行一次设置保存，便于后续风速仪数据信息的实时显示。其次，角度仪安装在该起重机吊臂的根部。从驾驶室看去，安装在根部的右侧或者左侧。安装时，确定臂架中心线，在臂架根部铁板上钻孔,用螺栓固定角度仪。安装过程中必须保证角度仪水平线与起重机吊臂中心线平行。

本申请中，采用锂电池供电，续航不小于7天。手持终端（手簿）可以方便设置相关参数和报警阈值；实时直观显示吊重、摇臂角度、力矩值、不平衡力矩等参数；及时显示超限参数（红色显示）。拉力传感器、角度传感器也均内置电池供电，角度传感器固定在摇臂上；力传感器与起吊钢丝绳通过串联方式进行连接；电池续航不小于30天。本申请通过多次的试验、修改，包括现场实际应用，目前实际使用效果非常好。

本申请通过使不平衡力矩这个抽象的参数直接在手持终端（手簿）上实时进行显示，使得现场指挥人员实时掌握起吊数据，做到心中有数；实时测量起吊重量，做到不超重量起吊；实时测量摇臂角度，可以有效避免摇臂对桅杆的碰撞；各报警阈值的设置，可以在起吊重量、起吊力矩、不平衡力矩超出限制时及时报警停机；对于不同型号的落地双摇臂抱杆，可以按照实际进行参数和报警阈值的设置，实现了模块化。

另外，本测量报警系统还预留了两个拓展功能：1、当动力系统（绞磨）具备接收电信号时，本系统可以直接向动力系统发出信号，控制其停机；2、手持终端（手簿）可以拓展安装SIM卡，当出现报警信号时向特定远程手机发送短信报警（如项目安全员）。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“ 中心”，“ 横向”、“ 纵向”、“ 长度”、“ 宽度”、“ 厚度”、“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 内”、“ 外”、“ 顺时针”、“ 逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“ 第一”、“ 第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“ 包括”和“ 具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行较详细的说明，但本发明不限于这里所述的特定实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等有效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种不平衡力矩测量报警系统，其特征在于：包括主机仪表、手持终端、安装架和传感器组，所述的主机仪表包括有壳体，壳体内设置有中央处理器、采集模块、存储模块、时间模块、显示模块、控制开关模块和通信模块，所述的采集模块的输入端连接传感器组的输出端，采集模块的输出端连接中央处理器的输入端，中央处理器的输出端分别连接存储模块和显示模块的输入端，中央处理器通过通信模块与手持终端连接，控制开关模块和时间模块的输入端分别连接中央处理器的输入端；

所述的传感器组包括有第一角度仪、第二角度仪、第一重量传感器、第二重量传感器和风速传感器，所述的第一角度仪和第二角度仪分别通过安装架固定设置在双摇臂中左、右吊杆的根部，用于测量吊杆对地角度以及实际的幅度；所述的第一重量传感器、第二重量传感器分别通过安装架固定设置在双摇臂中左、右吊杆吊钩安装的端部，用于测量吊杆工作时吊杆端部承受的实时重量；所述的风速传感器固定设置在抱杆本体的上端，用于实时测量环境的风速，发给中央处理器结合风速的影响实时对工作过程进行监测和报警;

所述的壳体为米上下盖体扣合而成，且显示模块密封固定设置在上盖上，壳体的底面设置有卡扣，所述安装架上设置有与卡扣对应的卡扣，二者卡扣固定设置，壳体通过安装部固定设置在相应的位置。

2.根据权利要求1所述的不平衡力矩测量报警系统，其特征在于：所述的安装部为U型卡轨，壳体底部设置有与U型卡轨配合的卡槽，安装部上还设置有用于固定的螺孔。

3.根据权利要求2所述的不平衡力矩测量报警系统，其特征在于：所述的壳体上还设置有RS485和4~20mA接口，用于进行远程控制。

4.根据权利要求1所述的不平衡力矩测量报警系统，其特征在于：所述的角度仪采用JD-180型角度传感器。

5.根据权利要求1所述的不平衡力矩测量报警系统，其特征在于：所述的重量传感器采用BH-2型电阻应变式销轴传感器。

6.根据权利要求1所述的不平衡力矩测量报警系统，其特征在于：还包括有防过卷限位开关，用于防止钢丝绳过卷。

7.根据权利要求1所述的不平衡力矩测量报警系统，其特征在于：所述用于固定第一或第二角度仪的安装架为工字形部件，工字形部件的上设置有与第一或第二角度仪固定的第一螺孔，还设置有用于与吊杆固定的第二螺孔。

8.根据权利要求1-7任一权利要求所述的不平衡力矩测量报警系统，其特征在于：还包括有密封防水垫，所述的密封防水垫固定设置在壳体上下盖体的扣合处，用于对其进一步进行密封。

9.根据权利要求8所述的不平衡力矩测量报警系统，其特征在于：还包括有警示灯，警示灯固定设置再外壳的外部，且为三色警示灯。

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