WO2016091201A1 - 起重机参数的测算、控制、运行和载荷监控的方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种起重机参数的测算、控制、运行和载荷监控的方法及系统，所述测算方法包括下述步骤：获取所述起重机的输入参数的值；所述输入参数是计算所述起重机的测算对象的联合运算值所需求的参数，所述计算为起升运行能量平衡计算，所述测算对象包括起重质量、源动力参数、系统运行参数中任意一种参数；根据所述获取的输入参数的值计算所述联合运算值。该测算方法可以提高起重运行参数的适用范围。

Description

起重机参数的测算、控制、运行和载荷监控的方法及系统 技术领域

本发明涉及起重机技术领域，更具体的说，涉及一种起重机参数的测算、控制、运行和载荷监控的方法及系统。

背景技术

起重机是现代工业、物流业中一种重要基础设备，广泛应用于各码头、仓库、工厂；其使用频率高，因吊装的物品可能重达上1000公斤，所以起重机运行的安全性始终是其核心需求之一。

申请号200910070779.3的中国专利申请，提出了一种起重机载荷的计算模型1：

该公式可以在匀速提升时计算；但不适用与变速运行或零速运行时计算；

综合分析现有技术：现有的起重运行参数的测算方法欠缺广泛适用性，导致了不便于更深入分析了解的起重机的运行安全状况，不便于其他的控制方法和系统在其基础上进行更深入的安全监控或高效、节能控制。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种提高适应性的起重机参数的测算、控制、运行和载荷监控的方法及系统。

1、本发明提供一种起重运行参数的测算方法，所述测算方法包括下述步骤1A1、1A2：

1A1.获取起重机的输入参数的值；

1A2.根据所述获取的输入参数的值计算联合运算值；

所述计算为起升运行能量平衡计算，所述输入参数是计算所述起重机的测算对象的联合运算值所需求的参数，所述测算对象为起重运行参数中的任意一种参数；所述输入参数和所述测算对象中所包含的源动力参数均为电气动力参数；且所述起升运行能量平衡计算满足下述1A11、1A12、1A13中至少一种条件：

1A11.所述起升运行能量平衡计算与所述起重机的运行工况关联；

1A12.所述电气动力参数为电磁转矩或转矩电流或有功电流；

1A13.所述起升运行能量平衡计算满足下述1A131、1A132中至少一种条件：

1A131.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

1A132.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联。

2.本发明还提供一种起重运行参数的测算系统，所述测算系统包括输入参数获取模块(1)、计算模块(2)；

所述输入参数获取模块(1)用于：获取起重机的输入参数的值；

所述计算模块(2)用于：根据所述获取的输入参数的值计算所述联合运算值；

所述计算为起升运行能量平衡计算，所述输入参数是计算所述起重机的测算对象的联合运算值所需求的参数，所述测算对象为起重运行参数中任意一种参数；所述输入参数和所述测算对象中所包含的源动力参数均为电气动力参数；且所述起升运行能量平衡计算满足下述3A11、3A12、3A13中至少一种条件：

3A11.所述起升运行能量平衡计算与所述起重机的运行工况关联；

3A12.所述电气动力参数为电磁转矩或转矩电流或有功电流；

3A13.所述起升运行能量平衡计算满足下述3A131、3A132中至少一种条件：

3A131.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

3A132.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联。

3.本发明还提供一种起重机在升降运行时的监控方法(#1)，包括步骤；获取所述起重机的测算对象的联合运算值，根据所述起重机的测算对象的联合运算值识别所述起重机的能量传递状况；所述测算对象为起重运行参数中任意一种或多种，所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得。

4、进一步的，在上述监控方法(#1)中，所述根据所述起重机的测算对象的联合运算值识别所述起重机的能量传递状况具体为：根据所述起重机的测算对象的联合运算值和所述测算对象的参考数据判断所述起重机的能量传递状况是否异常；

5.本发明还提供一种起重机升降运行时的监控系统(#1)，包括：能量传递状况判断模块(2)，用于根据所述起重机的测算对象的联合运算值识别所述起重机的能量传递状况；所述测算对象为起重运行参数中任意一种或多种，所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得。

优选的，所述监控系统(#1)包括联合运算值获取模块(1)，所述联合运算值获取模块(1)用于：获取所述起重机的测算对象的联合运算值，该获取到的联合运算值用于提供给能量传递状况判断模块。

6、本发明还提供一种起重机载荷的监控方法(#2)，当所述起重机提升运行时，所 述监控方法(#2)包括下述步骤：

13A.获取所述起重机的起重物品质量的联合运算值，进行下述13B1、13B2中任一种或多种方案处理；所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得，且所述起升运行能量平衡计算中所需求的源动力参数为电气动力参数；且所述起升运行能量平衡计算满足下述13A11、13A12中至少一种条件：

13A11.所述电气动力参数为电磁转矩或转矩电流或有功电流；

13A12.所述起升运行能量平衡计算满足下述13A121、13A122中至少一种条件：

13A121.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

13A122.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联；

13B1.判断所述联合运算值是否大于所述起重机的额定起重量，并进行下述13B11、13B12中任意一种或多种方案处理；

13B11.如所述判断结果包括是，则启动设定的超载处理机制；

13B12.输出和/或保存所述判断的信息；

13B2.输出和/或保存所述起重物品质量的联合运算值。

7.本发明还提供一种起重机载荷的监控系统(#2)，当所述起重机提升运行时，所述监控系统包括联合运算值获取模块(1)；所述监控系统还包括超载处理模块(2)、输出模块(3)、保存模块(4)中的任意一种或多种模块；

所述联合运算值获取模块(1)用于：获取所述起重机的起重物品质量的联合运算值；所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得，且所述起升运行能量平衡计算中所需求的源动力参数为电气动力参数；且所述起升运行能量平衡计算满足下述16A11、16A12中至少一种条件：

16A11.所述电气动力参数为电磁转矩或转矩电流或有功电流；

16A12.所述起升运行能量平衡计算满足下述16A121、16A122中至少一种条件：

16A121.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

16A122.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联；

所述超载处理模块(2)用于：判断所述联合运算值是否大于所述起重机的额定起重量，并进行下述16B11、16B12中任意一种或多种方案处理；

16B11.如所述判断结果包括是，则启动设定的超载处理机制；

16B12.输出和/或保存所述判断的信息；

所述输出模块(3)用于：输出所述起重物品质量的联合运算值；

所述保存模块(4)用于：保存所述起重物品质量的联合运算值。

8.本发明还提供一种起重机的控制方法，包括下述步骤：

该起重机的机械运行参数预设有至少两个不同的档次，基于至少包括该起重机的起重质量在内的参数选择该机械运行参数的档次；或；基于至少包括该起重机的起重质量在内的参数计算该机械运行参数的联合运算值，当起重质量在零到额定载重量间变化时该机械运行参数具有至少两个大小不同的联合运算值；以根据该该机械运行参数的联合运算值或档次控制起重机运行；所述机械运行参数为提升速度、降落速度、加速提升时的加速度、减速降落时的加速度中任意一个或多个参数。

9.本发明还提供一种起重机的控制系统，包括控制模块(1)；

该控制模块(1)，用于实现：该起重机的机械运行参数预设有至少两个不同的档次，基于至少包括该起重机的起重质量在内的参数选择该机械运行参数的档次；或；基于至少包括该起重机的起重质量在内的参数计算该机械运行参数的联合运算值，当起重质量在零到额定载重量间变化时该机械运行参数具有至少两个大小不同的联合运算值；以根据该该机械运行参数的联合运算值或档次控制起重机运行；所述机械运行参数为提升速度、降落速度、加速提升时的加速度、减速降落时的加速度中任意一个或多个参数。

10.本发明还提供一种起重机运行参数超限的监控方法(#3)，包括步骤：获取所述起重机的源动力参数的联合运算值，判断所述源动力参数的联合运算值是否超出所述源动力参数的系统预设值或安全极限阀值；所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得。

39.本发明还提供一种起重机运行参数超限的监控系统(#3)，包括源动力参数超限监控模块(2)；

所述源动力参数超限监控模块(2)用于：获取所述起重机的源动力参数的联合运算值，判断所述源动力参数的联合运算值是否超出所述源动力参数的系统预设值或安全极限阀值，所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得。

11、进一步的，所述监控系统(#3)中，所述起升运行能量平衡计算中需求的系统运行参数包括速度和/或加速度，且所述速度和/或加速度的值是根据指令预设值或实测值设定。

附图说明

图1是本发明一种起重机升降运行时的机械结构的示意图；

图2是本发明的实施例6的起重机在升降运行时的监控方法的流程示意图。。

具体实施方式

第一部分内容：针对本发明技术方案所述的名词、参数，特做如下的解释说明：

1、基础性的说明：

1.1、本发明主要适用于电机驱动的起重机；如说明书附图的图1所示，本发明所述起重机通常具有电机、减速机构、卷筒B5、导向滑轮B2、吊具组件B0(对应的吊具组件质量为m0)、起重物品B1(对应的起重物品质量为m1)、钢丝绳等组成；从传动系统分类，减速机构又可分为齿轮减速、涡轮减速、等；某些新型起重机中，可能采用轮毂电机，也即将电机与减速机构合二为一；

为了便于描述和业内技术人员理解本发明，在没有限定说明或附加说明时：本发明所述的运行指起重物品沿垂直方向运行；如后续起重机的速度/或加速度,均指起重机起重物品沿垂直方向运行的速度/或加速度；起重机的提升/或降落,均指起重机起重物品沿垂直方向运行的提升或降落。

1.2、动力装置的概述：指能直接驱动起重机沿垂直方向运行的装置，通常为电机；本发明所述的电机，指能直接驱动起升机构沿垂直方向运行的电机，电机主要类型包括而不局限于：交流异步电机、交流同步电机、直流电机、开关磁阻电机、永磁无刷电机、直线电机、轮毂电机等；

1.3、动力控制装置的概述：起重机的动力控制装置通常为电机驱动器，指能驱动本发明所述电机的装置及其连接线缆，包括而不局限于：变频器、伺服驱动器、直流电机控制器、开关磁阻电机驱动器、永磁无刷电机驱动器、直线电机驱动器、具备电机驱动能力的一体化控制器等；

显而易见的，本发明中所述驱动、电机驱动器、驱动电机运行、驱动起重机运行中“驱动”，并非单指驱动电机以电动状态、拖动电机运行，也包括控制电机制动运行、工作于制动状态。

1.4、能源供应装置的概述：起重机的能源供应装置，可称为电源装置，是指能给所述电机驱动器、电机、起重机提供驱动能量的装置及其连接线缆，包括常规的AC电源、后备电源等等；

1.5、动力系统具体所包含器件的说明：

1.5.1、本发明所述电气动力系统，所包含器件的范畴视具体的电气动力参数组信号的采集点而定；如源动力参数信号的采集点在电源装置的输入端则电气动力系统同时包含起重机的电源装置、电机驱动器以及电机三个器件；如源动力参数信号的采集点在电源装置的输出端或电机驱动器的输入端，则电气动力系统同时包含电机驱动器、电机两个器件；如源动力参数信号的采集点在电机驱动器的输出端或电机的接线端，则电气 动力系统只包含电机；

1.5.3、本发明所述的动力装置、动力控制装置、能源供应装置，三者主要是从功能上分类；从器件构造上说，可以把三者中任意两者或者三者组合成下述任一种综合系统：动力控制装置和动力装置的二合一综合系统，能源供应装置和动力控制装置的二合一综合系统，能源供应装置和动力控制装置和动力装置的三合一综合系统；本发明的说明书和权利要求范围也包含上述任何一种二合一、三合一综合系统。

1.6、本发明所述的获取数据，获取途径解释如下：

1.6.1、参数值的获取，包括而不仅限于如下方式：

1.6.1.1、实测：用物理仪器、硬件传感器等直接测量参数值，所得结果称为实测值；如用速度测量仪器测量所得的起重机速度，如加速度传感器测量所得的加速度，如电流传感器测量所得的电机电流；

先实测一数据，进而再根据该数据进行相关的衍生、组合计算，所得结果仍称为该数据的实测值；

1.6.1.2、联合运算：如用本发明提供的一种起重运行参数的测算方法测算所得的数据，所得结果属于联合运算值；如通过电气动力参数和系统运行参数计算出起重质量的联合运算值；

1.6.1.3、读取：读取外部设备(如电机驱动器)输入的参数值、读取已存在的参数值等；该已存在的参数值可包括实测值、联合运算值、人工输入值、系统默认值、历史记录值等；

1.6.2、本发明所述的读取参数值，包括读取本地参数值、通过通讯方式(如CAN、485、232、WIFI、蓝牙、红外等)读取参数值、通过网络传输方式(如各种有线无线网络)远程读取起重运行参数值等多种方式等；

2、起重机的源动力参数的定义；能代表或计算出直接驱动起重机沿垂直方向运行的力或转矩或功率的参数即为源动力参数；从信号取值的部件来区分，源动力参数可分为牵引件的动力参数、机械旋转件的动力参数、电气动力参数等；其中，牵引件的动力参数主要包括钢丝绳的拉力等；其中机械旋转件的动力参数主要包括在电机后端(电机输出轴、卷筒、以及电机输出轴和卷筒之间的中间机械传动部件等)的机械部件上所获取的源动力参数；本发明将电机及电机前端(包括电源装置、电机驱动器等)所获取的具有电气参数属性的源动力参数称为电气动力参数(也可称为电机驱动参数或电气驱动参数)；

2.1、起重机的电气动力参数的详细说明：

2.1.1、从物理性质上区分，常规的电气参数主要包括而不仅限于如下：电气功率、电磁转矩、电流、电压、电机转速；

2.1.2、从器件上，可分为电机、电机驱动器、电源装置的电气参数；

2.1.3、电机的电气参数主要包括而不仅限于如下参数：电机电压Uo，电机电流Io，功率因素φ1(也可用φ表示)，电气功率Po(也可用Pm表示)，电磁转矩Te，电机转速n1,旋转磁场转速n0；

2.1.4、电机驱动器的电气参数主要包括而不仅限于如下参数：输出电压U2o，输出电流I2o，输出功率因素φ2，输出电气功率P2o，电磁转矩Te，输入电压U2i(也可用Ui表示)，输入电流I2i(也可用Ii表示)，输入电气功率P2i，驱动器直流母线电压Udc、转矩电流iq；

转矩电流iq，是指矢量控制型电机驱动器(如变频器或伺服驱动器)，经过矢量变换，将电机电流剥离了励磁分量的转矩电流；转矩电流iq，与电机转矩具有比较直接的对应关系；通过转矩电流与电磁转矩的转化系数Ki，Ki*iq可用于直接计算转矩；

2.1.5、电源装置的电气参数主要包括而不仅限于如下参数：

通常的电源装置可包含下述输出电气参数：输出电压U3o(也可用Ub1表示)，输出电流I3o(也可用Ib1表示)，输出电气功率P3o，功率因素φ3；输入电压U3i，输入电流I3i,输入电气功率P3i；

发电回馈制动的电压U4，发电回馈制动的电流I4，制动电流与制动电压的功率因素φ4；发电回馈制动(反向输送到电源)的电气功率(简称为发电回馈功率)P4；P4可用制动电流与制动电压来计算(如

)；

电阻和/或直流能耗制动的电压U5，电阻和/或直流能耗制动的电流I5，电阻和/或直流能耗制动的电气功率(简称为能耗制动功率)P5；P5可用制动电阻的阻值Rb1、制动电流、制动电压来计算(如P5＝I5*I5*Rb1，或P5＝U5*U5/Rb1，或P5＝U5*I5)；

2.1.6、功能连接上相邻的前级输出的电气参数与后级输入的电气参数，在计算时可相互替代；如Uo＝U2o，如Io＝I2o，如φ1＝φ2，如P2o＝Po，如电机和电机驱动器的Te，如U2i＝U3o，如I2i＝I3o，如P2i＝P3o，等。

2.1.7、电磁转矩Te的特别说明：本发明所述的电磁转矩Te指根据电机的电压或电流或磁场参数计算所得的电机转矩，包括在电机驱动器内部计算所得的电磁转矩Te，也包括在电机驱动器外部通过测量电机电压和电机电流而计算所得的电磁转矩Te；本发明所述的电磁转矩Te的测量非常简便、成本很低、且精度高。电磁转矩Te不包括在电机输出轴或其他机械传动轴或飞轮上安装机械应力测量原理(如动态扭矩测试仪)所得的机械转矩机；两者在测量原理、测量途径、测量的性价比上具有重大区别。

2.1.8、本发明所述电气参数，又分为电气动力参数、电气辅助参数；

2.1.8.1、常见的电气动力参数包括而不仅限于下述几种类型：电气功率、电磁转矩、电流、机电组合型参数等：

2.1.8.1.1、第一种：电气功率；在没有附加说明或限定条件时，本发明所述电气功率均指有功功率；电气功率的获取方式如下：

电气功率值获取方式1：先获取电流和电压，进而通过计算间接获取功率值；如(Uo、Io、φ1)，或(U2o、I2o、φ2)，或(U2i、I2i)，或(U3o、I3o，φ3)，或(U3i、I3i)；通过电压和电流计算电气功率，属于公知技术；

电气功率值获取方式2：先获取电磁转矩和电机转速，进而通过计算间接获取功率值；如Te和n1，两参数组合可用于计算功率；P(kw)*9550＝Te*n1，则P(w)＝Te*n1/9.55；P(kw)表示该功率以KW为单位，P(w)表示该功率以W为单位。

电气功率值获取方式3：直接读取电机驱动器内部参数而获取电气功率值；如Po，Pm，P2o，P2i，P3o，P3i，P4，P5；

电气功率值获取方式4：用有功功率表测量而获取电气功率值；如Po，Pm，P2o，P2i，P3o，P3i，P4，P5；

2.1.8.1.2、第二种：电磁转矩；如Te，电磁转矩Te的获取方式如下：

电磁转矩Te值获取方式1：直接读取电机驱动器内部参数而获取Te值；如直接读取变频器或伺服驱动器中的电磁转矩Te值；

电磁转矩Te值获取方式2：先获取电气功率值和电机转速值，进而通过计算间接获取Te值；因为功率P(w)＝Te*n1/9.55＝U*I，所以在电气功率可测的器件中Te都可经过简易计算计算所得，公式为：Te＝P(w)*9.55/n1；

电磁转矩Te值获取方式3：通过测量电机驱动器输出电压和输出电流，进而通过计算间接获取Te值；

2.1.8.1.3、第三种：电流；该参数可用于计算转矩和力；iq，Io*cosφ1，I2o*cosφ2，I3o*cosφ3等；在没有附加说明或限定条件时，本发明所述电流，通常指转矩电流、或有功电流；本发明所述有功电流指剔除了无功分量的电流，也可称为有效电流；

电流值获取方式1：直接读取电机驱动器内部参数而获取电流值；

电流值获取方式2：用电流传感器测量器件的电流，用功率因素表测量功率因素，进而通过计算而获取电流值；

单一的转矩或单一电流或单一的功率，均可以成为独立的电气动力参数；电压与相应的电流参数配合，可成为电气动力参数；转速与相应的转矩参数配合，可成为电气动力参数；

2.1.8.1.4、第四种：机电组合型参数，指根据前述的电气动力参数组合计算而成的参数，其具体定义方式见后文描述；

2.1.8.2、电气辅助参数，指能配合识别电机运行工况、电机状态的参数，主要包括而不仅限于如下参数：电机运行状态字、电机控制命令字等；因为现有的电机驱动器如变频器可输出加速过流、减速过流、恒速过流等故障信息，所以也可以通过相关的电气辅助参数从电机驱动器内部获取加速、减速、恒速等运行状态；

电气辅助参数值的获取方式1：读取电机驱动器内部参数而获取；

2.2、起重机的牵引件的动力参数的详细说明：

2.1.1、起重机的牵引件通常为钢丝绳，牵引件的动力参数主要包括钢丝绳上牵引吊具组件垂直运行的综合拉力F1等；该综合拉力F1通常可由拉力传感器测量所得；也可在其他某个位置(如导向滑轮支撑处)设置张力传感器，先由张力传感器的信号得到综合张力F2，然后根据该F2与钢丝绳的角度计算出综合拉力F1；

2.3、起重机的机械旋转件的动力参数的详细说明：

机械旋转件的动力参数主要包括在电机后端(电机输出轴、卷筒、以及电机输出轴和卷筒之间的中间机械传动部件等)的机械部件上所获取的源动力参数；该机械旋转件的动力参数主要包括机械转矩，可采用安装于电机后端某一旋转件上转矩传感器测量所得，所以该动力参数也可称为后端的源动力参数；当然，相对于前述的用拉力传感器或张力传感器测量综合拉力F1，用转矩传感器测转矩的成本大为升高；尤其相较于用电气动力参数的测量成本，转矩传感器的测量成本大幅度升高，所以实用性相对降低，但相对于现有技术对于起重机的安全监控、高效节能运行控制的束手无策，仍然具有创造性和实用性。

进一步的，根据与动力系统强相关性的强弱，源动力参数又可分与动力系统强相关的源动力参数、与动力系统弱相关的源动力参数；通常来说，可将信号取值于电机及电机前端(包括电源装置、电机驱动器等)的源动力参数归类于与动力系统强相关的源动力参数；例如电气功率、电磁转矩、电流三种源动力参数以及根据相关的机电组合型参数，均属于与动力系统强相关的源动力参数。

当然，该与动力系统强相关性的强弱是一个相对的概念；

例如：当加速提升时、匀速提升时、匀速降落时牵引件的动力参数(如拉力F1)和机械旋转件的动力参数(如T1等)；因为此时源动力参数的性质主要用于描述动力系统需要发出的、用于克服运载质量的自重与加速度而产生的力或转矩；此时该源动力参数均可归类于与动力系统强相关的源动力参数，

例如，后述监控方法(#3)的实施例1中，减速降落时牵引件的动力参数(如拉力 F1)或根据F1与R1计算所得该机械旋转件的动力参数(如T1等)，因为此时源动力参数的性质主要用于描述因运载质量的自重与加速度而产生的力或转矩；此时该源动力参数均可归类于动力系统弱相关的源动力参数；且通常来说，该加速度信号的根源，也即加速、减速的动作源于动力系统的控制。

3、本发明所述起重质量，是指与起重物品质量m1、起重总质量m2、吊具组件质量m0中的至少一种直接相关或者间接相关的参数；质量单位可用公斤(KG或kg)表示。直接相关是指上述三种参数直接作为测算对象或者输入参数，间接相关是指将上述三种参数经过变形后得到的质量，但是其方案的实施的实质为上述三种参数，如将上述两质量可以分别等效为其各组成部分的和，以其各组成部分的和作为测算对象或者输入参数，或者以上述三种参数中的某一质量中的一部分的质量作为测算对象(即一部分的质量＝某一质量-其他部分的质量，此时该其他部分的质量已知)等。

3.1、起重物品质量m1指不包含吊具组件质量的起重物品的质量，也可简称为起重量；

3.2、起重总质量m2指同时包含起重物品质量m1和吊具组件质量m0的数据；起重总质量m2的计算：m2＝m0+m1；

3.3、吊具组件质量m0可通过厂家参数，或磅秤称量准确得知，无须测算；牵引件(如钢丝绳)的质量通常可忽略不计；也可将牵引件(如钢丝绳)的质量计入吊具组件质量m0；吊具组件质量m0所包含钢丝绳质量与位置有关，可设置以吊具组件质量m0与位置关联的函数，可通过理论计算或实际测量相对准确的得知吊具组件质量m0所包含钢丝绳质量；

4、本发明所述系统运行参数，是指起重运行参数中除起重质量和源动力参数外之的参数，包括机械运行参数、系统固有参数中任意一种或两种参数。

4.1、本发明所述机械运行参数主要包括而不仅限于如下参数：速度Vq、加速度aj、风阻fw、内部综合旋转刚体的角加速度β等。

4.1.1、本发明所述速度Vq，指起重机的起重物品垂直升降位移的速度；包括提升速度V1、降落速度V2中任意一个或两个参数；速度值的获取，有如下多种方式：

Vq值获取方式1：通过设置于吊具组件或起重物品上的速度传感器测量而直接获取Vq值；Vq单位可用米/秒(m/s)表示，也可用米/分钟表示；

Vq值获取方式2：通过测量电机的转速n1间接获取Vq值：供参考的计算式如下：Vq＝(2π*n1/im)*R1/60；当起重机钢丝绳打滑时此方法欠准；

所有与速度相关联的参数，都可以用来获取Vq值；如电机驱动器的运行频率FR(例如变频器的额定频率通常对应于电机的额定转速)、齿轮转速、中间旋转件角速度、中 间传动件线速度；

Vq值获取方式3：通过加速度aj间接获取Vq值；供参考的计算式如下：Vq_1＝Vq_0+aj*t；t为单位时间，Vq_0为上一时间周期的Vq值，Vq_1为当前周期的速度Vq值；

4.1.2、本发明所述加速度aj(也可用a或acc表示)，指起重机的起重物品垂直升降位移的加速度；

为了便于描述和业内技术人员理解本发明，本发明约定：加速度的值可正可负；无论起重机提升或起重机降落，速度的方向均可设为正值；当速度的绝对值增大时，此时为加速，此时加速度为正值；当速度的绝对值减小时，此时为减速，此时加速度为负值；当然也允许用户采用其他的、更复杂的方式来定义加速度、速度、源动力参数的正负。

加速度aj的获取，有如下多种方式：

aj值获取方式1：通过设置于吊具组件或起重物品上的加速度传感器直接测量所得；如加速度传感器输出信号还包含g的值，可以合并处理：(g+aj)

aj值获取方式2：通过电机的转速n1，或速度Vq间接测量而获取；供参考的计算式如下：aj＝(Vq_1-Vq_0)/t；

4.1.4、风阻fw的获取，有如下多种方式：

fw值获取方式2：预先设置风速、起重物品体积、风阻fw值的关联表格，在起重机运行时，通过当前的风速、起重物品体积查表得出对应的风阻fw值；

4.1.6、内部综合旋转刚体的角加速度β：内部综合旋转刚体，指起重机内部传动系统中所有刚性机械旋转部件综合折算刚体；β参数既可通过转速传感器获取，也可通过先获取电机转速n1或起重机的速度Vq或起重机的加速度aj再计算而获取；

4.2、本发明所述系统固有参数：指因起重机、或环境固有属性而带来的参数，本发明所述系统固有参数也可称为系统设定参数；

4.2.1、常见的系统固有参数包括而不仅限于如下：滚动摩擦阻力系数μ1、综合传动比im、后端的传动比im3、传动输出机构的力臂长度R1(也可用R表示)，转矩电流与电磁转矩的转化系数Ki，电机电流有功分量与电磁转矩的转化系数Ko，机械传动系统的效率系数Km，电气动力系统的效率系数Kea、后端的效率系数Km3、内部综合旋转刚体的转动惯量L0、重力加速度g(也可称为重力加速度因子，其含义、取值9.8均为现有公知技术，基础的物理常识)、参数取值的预设的时间范围等。

通常来说，起重机的传动输出机构为卷筒，R1为卷筒半径；

系统固有参数的详细说明如下：

4.2.2、电气动力系统的效率系数Kea、机械传动系统的效率系数Km：

4.2.2.1、电气动力系统的效率系数Kea包括而不局限于如下参数：

电机的效率系数Ke：指电机的电气功率到电机轴输出机械功率的转换效率；鉴于电动状态、电机制动状态时的Ke值可能不等；将电动状态时的电机的效率系数命名为Ke1，将电机制动状态时的电机的效率系数命名为Ke2；

电机驱动器到电机的效率系数k21：指电机运行工况为电动状态时该电机驱动器的输入功率到电机的电气功率的转换效率；也可指电源的输出功率到电机的电气功率的转换效率；

电源到电机的效率系数k31：指电机运行工况为电动状态时该电源的输入功率到电机的电气功率的转换效率；

电机制动功率到电源的效率系数k14：指电机制动状态时从电机制动功率到回馈到电源装置功率的效率系数；

4.2.2.2、机械传动系统的效率系数Km，也可简称为机械传动系统效率：指包括起重机的电机输出轴、卷筒、以及电机输出轴和卷筒之间的中间传动部件等部件的综合传动的效率系数；Km值已包含减速机构和卷筒的效率系数；为应对Km值在不同速度区间可能的波动，可设置一个一维函数，Km(Vq)一，也即根据不同的速度区间(如零速、低速、高速)取相应的Km值；鉴于电动状态、电机制动状态时的Km值可能不等；将电动状态时的机械传动系统的效率系数命名为Km1，将电机制动状态时的机械传动系统的效率系数命名为Km2；

机电传动综合的效率系数Kem，也可称为机电传动综合效率Kem；Kem包含电机的效率系数Ke，包含了机械传动系统的效率系数Km；Kem＝Ke*Km，Kem1＝Ke1*Km1，Kem2＝Ke2*Km2；

4.2.2.4、相关效率系数k31、k21、k14、Ke，Km值，在一定的速度、载荷区间内是基本不变的；

k31、k21、k14值变化意味着电源或电机驱动器内部整流桥、IGBT可能存在短路、或断路、参数变异等异常情况；Ke值的变化意味着电机内部旋转磁场参数变异、或电机绕组短路、或断路等可能造成严重后果的变异；

起重机的电流电压转速转矩都可以变，但基本的k31、k21、k14、Ke值不能变；所以上述k31、k21、k14、Ke值不仅仅作为电气动力系统的效率系数，也可作为电气动力系统的安全状况的重要依据；

机械传动系统的效率系数Km值的变化可能代表起重机的包括电机输出轴、卷筒、以及电机输出轴和卷筒之间的中间传动部件在内的机械传动系统中，出现严重磨损、或变形、或齿轮脆裂等可能造成严重后果的变异；

起重机的机械的转矩转速都可以变，甚至摩擦力也可以随着载荷的大小变化，但是 基本的Km值不能大幅变化，或则就可能是严重故障；所以Km值不仅仅可作为机械传动部件效率系数，也可以作为机械传动部件的安全状况的重要依据；

通过将k31、k21、k14,Ke值作为测算对象进行直接监控，或通过计算其他测算对象(如起重质量)的联合运算值间接的监控k31、k21、k14,Ke值，可以有效的监控起重机的电气动力系统的运行状况；

也可设置一个起重机的电气动力系统综合效率系数Keem，该系数同时包含机械传动系统的效率系数Km和电气动力系统的效率系数Kea；Keem值为起重机的Km值和电气动力系统的效率系数值Kea的乘积；

4.2.3、滚动摩擦阻力系数μ1：因为起重机结构特点，卷筒和导向滑轮承受吊具组件和起重物品的重力所产生压力；所以起重机的滚动摩擦阻力系数μ1(连同其产生的旋转件的摩擦力fr)主要为卷筒和导向滑轮部件的数据；

4.2.4、综合传动比im：指包括电机输出轴、卷筒以及电机输出轴和卷筒之间的中间传动部件的综合传动比；im值已包含减速机构和卷筒的传动比；因为本发明所述源动力参数包括后端的源动力参数，则需要设置相应的传动比、效率系数；将后端的源动力参数的参数取值点到卷筒之间的传动比称为后端的传动比im3，将后端的源动力参数的参数取值点到卷筒之间的效率系数称为后端的效率系数Km3；

起重机的传动比im和im3通常为一固定值；如果im和im3值可变，则在测算时需要由中央控制器给定出当前值；

4.2.7、系统固有参数的值，一般都有系统预设值，可由起重机的中央控制器给定，系统固有参数的正确性，也由起重机的中央控制器保证；系统预设值可通过起重机生产服务厂商、专业检测机构得知；用户也可自行测试、验证、调整、设置；如进行起重参数自学习，在起重机升降过程中学习相关参数(尤其是μ1、Kem等参数在不同位置、不同速度下的值)

5、源动力组合型参数的解释：

源动力组合型参数也归类于源动力参数；电气动力参数与其他参数组合而成参数，称为机电组合型参数；机电组合型参数是典型的源动力参数，其类型仍然属于电气动力参数；

典型的机电组合型参数示例如下：如((Ke*Km)*(Po/Vq)表示一个根据电机功率进而计算的牵引力；如(Te*im/R)表示一个根据电磁转矩Te计算的牵引力，如(Te*n1/9.55/Vq)表示另一个根据电机功率计算的驱动力，该电气功率的计算途径为转矩与转速；

源动力组合型参数具有无穷多的表达式，本发明不一一例举；

源动力组合型参数值的获取方式1：通过前述方式获取源动力组合型参数中的源动 力参数的值，通过前述方式获取源动力组合型参数中的其他参数的值，进而通过源动力组合型参数的计算式计算而获取源动力组合型参数的值；

6、不包含源动力参数的组合型参数：

6.1、，机械组合型参数也归类于机械运行参数；

典型的机械组合型参数示例如下：如((m0+m1)*(g+aj))表示起重总质量所承受的综合动态作用力；

机械组合型参数值的获取方式1：通过前述方式获取机械组合型参数中的机械运行参数的值，通过前述方式获取机械组合型参数中的其他参数的值，进而通过机械运行参数的计算式计算而获取源动力组合型参数的值；

6.2、质量组合型参数也归类于起重质量；(m1+m0)、(m2-m0)、等都属于起重质量；如(m2*g)、(m1*g)等参数虽然变成了物体承受的重力，但在本发明中仍将其归类于起重质量。

6.3、当两个或以上的系统固有参数组合成一个计算式(如((Ke*Km)*(im/R))、或(im/R)等)，则该计算式仍然归类于系统固有参数。

7、起重运行参数：所有对起重机运行状态有影响的参数，或所有与起重机运行相关的参数，均可简称为起重运行参数；本发明所述的源动力参数、起重质量、系统运行参数(包括其中的机械运行参数、系统固有参数)，构成该起重运行参数；

7.1、衍生参数：本发明所述任何参数，在其基础上衍生、变形、变名、扩大、缩小、增加偏移值、进行滤波、加权、平均、估计干扰、补偿干扰、RLS算法处理、递归最小二乘方处理等等处理所得参数，均称为参数的衍生参数，所有衍生参数仍然属于原参数类型；

7.2、本发明所述能量传递状况关联因子，指与起重机的能量传递状况判断有直接或间接关联的参数，其包括所述起重机的机件状况信息、位置信息、起重质量、源动力参数、系统运行参数中任意一个或多个参数；本发明所述机件状况主要指起重机动力系统和传动系统的状况，如起重机的机件良好、润滑良好、磨损小则机件状况良好指数高；如起重机磨损严重则机件状况良好指数低；载况，主要指起重机装载人员或物品的状况，如起重机内人员频繁跳动或物品任意滚动，则载况良好指数低；本发明所述位置信息可根据编码器、限位器测量等方式获取；

7.3、起重运行参数的安全极限阀值，可分为固定类安全极限阀值、活动类参数的安全极限阀值；

7.3.1、固定类安全极限阀值通常为根据起重机的电气系统和/或机械系统设计规格而制定的避免器件损坏的起重运行参数的安全值：如电机的电流安全值Io_ena、电机 的电压安全值Uo_ena、电磁转矩安全值Te_ena、电动状态时电机的功率安全值Po_ena(通常等于电机的额定功率)、发电回馈制动功率的安全值P4_ena、能耗制动功率的安全值P5_ena、起重机的额定起重量m1_ena(也可称为额定载荷或额定负载等，单位为公斤/kg)；

7.3.2、活动类参数的安全极限阀值，通常指可根据起重机运行条件(如起重物品质量、能量流向工况等)而调节的机械运行参数的许可值，如提升速度的许可值V1_ena、降落速度的许可值V2_ena、加速提升时加速度的许可值aj1_ena、减速降落时加速度的许可值aj4_ena等；本发明将加速提升、减速提升、加速降落、减速降落等各种状态均称为速变方向；

起重运行参数的安全值还可进一步细分为瞬间工作安全值、长期连续工作安全值等。

8、本发明所述的“起重机升降运行”的说明：

8.1、本发明约定：本发明中所述“起重机升降运行”等同于“起重机运行”等同于“运行”，均指起重机的起升机构沿垂直方向升降运行；“起重机升降运行时”默认为起重机的抱闸系统已发出抱闸松开的命令，以及其他的机械制动系统均已发出机械制动解除的命令；“起重机升降运行时”通常不包括停机、抱闸等所有“起重机非升降运行”时间段；因为在“起重机非升降运行时”时不便于通过采集电气动力参数及计算来监控起重机的运行。

本发明所述起重机升降运行包括零速运行、非零速运行两种状态；

本发明所述非零速运行包括变速运行、非零匀速运行；其中，所述变速运行包括加速运行、减速运行；

8.2、“起重机升降运行”状态或“起重机非升降运行”状态，可由起重机的中央控制器来识别与给定；也可以通过获取电机驱动器运行状态字或电机驱动器控制命令字来识别、判断电机的“正转或反转或停机”状态。

8.3、本发明提供的一种起重机升降运行时的监控方法，所述的“起重机升降运行时”可有时间上的起点、结束点；

可设定从“起重机非升降运行”的状态进入“起重机升降运行”状态时，作为本“起重机升降运行”的时间段的起点，意味着一个新的“起重机升降运行”的时间段的开始；

可设定从“起重机升降运行”进入“起重机非升降运行”状态如抱闸、停机等时，作为本“起重机升降运行”的时间段的结束点；该“起重机升降运行”的时间段也可称为“运行流程”。

每一个“起重机升降运行”的时间段(也即运行流程)的长度，可长可短，从几分钟到几秒均有可能；

即使同一台起重机，在不同的“起重机升降运行”的时间段中(也即不同的运行流程)，某些参数尤其是起重机的起重物品质量m1可能发生变化。

9、起重机的能量流向工况，也可称为起重机的运行工况；

从起重机运行方向，可简单分为起重机提升、起重机降落等；

从电机运行工况，可分为电动状态、电机制动状态等；

综合起重机运行方向和电机运行工况，起重机的能量流向工况分为电动提升、电机制动提升、电动降落、电机制动降落等多种状态；因为起重机不同于起重机，没有对重，所以基本上不会出现电机制动提升状况；电动下降，仅在其中物品质量m1很小负载很轻时才可能出现；所以本发明分析中能量流向工况以电动提升、电机制动降落两种状态为主，不考虑电动降落、电机制动提升状态；因此，在某些时候，电动状态、提升状态、电动提升状态三者可相互等同；降落状态、电机制动状态、电机制动降落三者可相互等同。

因为本发明的主要目的为解决起重机运行中的参数测算、安全监控、运行控制等问题，所以本发明所述的起重机的能量流向工况排除停机状态。

9.1、起重机的能量流向工况，是一个非常重要的状态参数；

为了便于描述和业内技术人员理解本发明，本发明约定如下9.2和9.3的参数设置方法：

9.2、在本发明的后述实施例中，当电机处于电动状态时，电机转速n1、起重机的速度Vq均约定为正值；各电气动力参数(电气功率、电磁转矩Te、转矩电流iq、电机电流Io)均为正值；依据电气能量所计算的机械驱动力也为正值，表示电机此时处于将电能转化成机械能的状态；

9.3、在本发明的后述实施例中，当电机处于电机制动状态时,电机转速n1、起重机的速度Vq仍约定为正值：各电气动力参数(电气功率、电磁转矩Te、转矩电流iq)为负值；依据电气能量所计算的机械驱动力也为负值，表示电机此时处于将机械能转化成电能的状态；

9.4、本发明提供的供参考的起重机的能量流向工况的识别方法如下：

9.4.1、起重机运行方向的识别方法如下：可读取中央控制器的信号，或电机驱动器的控制命令或状态信息(如变频器的正转、反转等)，或(如通过旋转编码器)测量电机的转速的方向，均可简单的获取起重机运行方向；

9.4.2、电机运行工况的识别方法如下：

供参考的电机运行工况的识别方法1：

先获取电机的电磁转矩Te与电机转速n1，进而进行如下识别：

当Te与n1方向相同时，可识别当前电机运行工况为：电动状态；

当Te与n1方向相反时，可识别当前电机运行工况为：电机制动状态；

根据前述约定，则根据Te的正负可自然的识别出电机运行工况。

供参考的交流电机的运行工况识别方法2：

当Udc小于U2i的峰值时，当前电机运行工况趋向于电动状态；

当Udc大于U2i的峰值时，当前电机运行工况趋向于电机制动状态；

供参考的交流异步电机的电机运行工况识别方法3：

当n1<n0时，当前电机运行工况趋向于电动状态；

当n1>n0时，当前电机运行工况趋向于电机制动状态；

供参考的电机运行工况的识别方法4：部分型号的电机驱动器如四象限变频器，也可通过读取其的内部状态字，直接识别判断电机运行工况；

供参考的电机运行工况的识别方法5：当非电气动力参数类型的源动力参数的正负可测量时(如采用转矩传感器测量机械旋转件的动力参数信号)，则根据该源动力参数的正负可识别电机运行工况；当该源动力参数的值为正时可判断电机运行工况为电动状态，当该源动力参数的值为负时可判断电机运行工况为电机制动状态；

供参考的临界切换区识别方法1：

电机运行工况中，无论是在电动状态，还是电机制动状态，均包含一个较特殊的阶段：临界切换区；当电机处于电动状态的临界切换区，意味着很容易进入电机制动状态；当电机处于电机制动状态的临界切换区，意味着很容易进入电动状态；

当电机运行工况处于临界切换区时，可能影响计算的准确性，可以中止参数的计算或监控；可设置一临界状态识别门限值Te_gate，当|Te|<Te_gate时，可判断当前电机运行工况处于临界切换区；

9.4.3、综合上述9.4.1和9.4.2的文件内容，可识别出起重机的能量流向工况；

10、本发明所述的网络系统，包括而不局限于：各种有线或无线的移动3G、4G网、互联网、物联网等；网络系统可包含相应的人机交互界面、存储系统、数据处理系统等；与起重机运行相关的人员或机构(如操作人员、安全监管人员)可通过网络系统实时或事后监控起重机运行状况。

特别声明1：本发明后述所提供的所有实施例中任一起重运行参数的值的获取方法和起重机的能量流向工况的识别方法，均可采用前述的方法进行，当然也可以参考其他的现有公知技术进行；本发明中所述的任何设定条件、运行条件、阀值、时间、周期、数据的赋值等，均可由系统、运行环境、或用户视需求而调整，并非单一的、固定不变的值。例如当电网电压大幅波动时，电气功率的安全极限阀值需要调整。

第二部分内容：本发明的具体发明内容及具体实施例如下：

技术问题一：

本发明要解决的技术问题之一是提供一种新的起重运行参数的测算的技术方案；以便于更深入分析了解的起重机的运行安全状况，便于其他的控制方法和系统在其基础上进行更深入的安全监控或高效、节能控制。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

1.本发明提供一种起重运行参数的测算方法，所述测算方法包括下述步骤1A1、1A2：

1A1.获取起重机的输入参数的值；

1A2.根据所述获取的输入参数的值计算所述联合运算值。

所述计算为起升运行能量平衡计算，所述输入参数是计算所述起重机的测算对象的联合运算值所需求的参数，所述测算对象为起重运行参数中的任意一种参数；所述输入参数和所述测算对象中所包含的源动力参数均为电气动力参数；且所述起升运行能量平衡计算满足下述1A11、1A12、1A13中至少一种条件：

1A11.所述起升运行能量平衡计算与所述起重机的运行工况关联；

1A12.所述电气动力参数为电磁转矩或转矩电流或有功电流；

1A13.所述起升运行能量平衡计算满足下述1A131、1A132中至少一种条件：

1A131.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

1A132.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联。

在上述获取方法中，当测算对象为起重质量时，输入参数至少包括源动力参数与系统运行参数；当测算对象为源动力参数时，输入参数至少包括起重质量与系统运行参数；当测算对象为系统运行参数时，输入参数至少包括起重质量与源动力参数。

显而易见的，如公式19-1、公式19-4-1、公式19-4-2、公式19-5中任一公式所示，该公式右边的参数即为输入参数，该公式左边的参数即为测算对象，也可称为输出参数。

2.进一步的，所述测算方法所述起升运行能量平衡计算还满足下述2A1、2A2中至少一种条件：

2A1.当参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括效率系数时，根据电机运行工况调整所述效率系数；

2A2.当参与所述起升运行能量平衡计算的参数中电气动力参数包括电气功率时，根据电机运行工况进行所述电气功率的设置。

进一步的，参与所述起升运行能量平衡计算的参数中所包括加速度为根据加速度传 感器测量得到。根据检测速度或转速变化等计算方式所得的加速度：aj＝(Vq_1-Vq_0)/t；该方式首先得检测速度Vq，当起重机低速运行时，因Vq远小于满量程，导致测量误差大，尤其是在接近零速运行是，该误差更大，基本无法实用；而根据加速度传感器测得加速度，具有响应快和精度高的优势，能够很好的适用于低速运行，尤其是零速运行，可显著提高起重运行参数的测算精度；

而更重要的是：因起重机无论是提升、或降落，首先必然从零速开始，逐步加速到加速；例如提升集装箱，最重要的是该集装箱离地前测量出其重量,首先判断其是否超载/是否该放弃提升/发出警示信号，然后才能进行目标加速度/目标加速时间、目标速度的科学规划，待速度升到一定程度后，才适合采用其他方式测量加速度；所以，加速度传感器测量加速度进而用起升运行能量平衡计算相结合，将其用于称重进而进行速度规划，对于起重机超载/也即起重机安全运行、效率提升具有重要意义。

进一步的，该测算方法中，可将该测算对象的的联合运算值用于：

和所述测算对象的参考数据进行比较以判断所述起重机的能量传递状况是否异常；和/或，

当该测算对象为起重物品质量时，判断测算对象的联合运算值是否大于所述起重机的额定载重量以判断所述起重机是否超载；和/或，

当该测算对象为提升速度、降落速度、加速提升时的加速度、减速降落时的加速度中一个或多个参数时，根据该测算对象的的联合运算值控制所述起重机运行；和/或，

当该测算对象为源动力参数时，根据该测算对象的的联合运算值是否大于所述源动力参数的安全极限阀值以判断所述起重机的源动力参数是否超限；和/或，

保存和/或输出所述联合运算值，以进行起重机运行数据的分析，以判断该起重机是否发生故障或者对故障的原因进行分析。进一步的，所述测算对象为系统固有参数中任意一个参数时，将所述联合运算值输出和/或保存；当所述测算对象为除系统固有参数之外的起重机运行参数中任一参数时，还获取所述测算对象的基准值，将所述联合运算值和所述基准值输出和/或保存，和/或将所述联合运算值和所述基准值的差值输出和/或保存。

系统固有参数与起重机的动力或传动部件的磨损/或老化/或安全状况紧密关联，就可以对起重机的运行数据进行分析，从而判断该起重机是否发生故障或者对故障的原因进行分析。对于测算对象为除系统固有参数之外的其他起重运行参数时，因为该类型参数(如速度)的基准值和联合运算值均可能大幅波动，在此时如果仅仅单独凭借其基准值或联合运算值，无法实现判断该起重机是否发生故障或者对故障的原因进行分析，所以需要同时输出和/或保存基准值及联合运算值；将联合运算值和基准值的差值输出和/ 或保存与输出和/或保存测算对象的联合运算值和基准值意义相同。

本2A1技术方案的有益意义：从能量守恒原理分析，当电机处于电动状态时，电机吸收电能转化为机械能，电气动力参数需与小于1的效率系数(如Kem1)相乘；当电机处于电机制动状态时，电机吸收机械能转化为电能，电气动力参数需除以一个小于1的效率系数(如Kem2)；即根据工况为电机为电动状态还是制动状态或者说根据工况为电机吸收电能转化为机械能还是电机吸收机械能转化为电能，来调整效率系数计算方法，从而调整效率系数，根据电机运行工况调整所述效率系数的计算方法对于提高参数计算的准确度有重要意义；

本2A2技术方案的有益意义：当电机处于电动状态时，电机吸收电能转化为机械能，此时该电气功率须选择电动状态时电气系统的功率；当电机处于电机制动状态时，电机吸收机械能转化为电能，此时该电气功率须选择电机制动状态时电气系统的功率(如发电回馈制动功率P4、或能耗制动功率P5等)；各电气功率的性质完全不同，各电气功率的大小可能差别巨大；根据电机运行工况进行所述电气功率的类型设置，在不同的工况下，根据电气功率的类型不同，设置参与起升运行能量平衡计算的相应的功率参数，不仅仅可提高参数计算精度，更重要的可防止参数设置错误导致结果错误导致控制失误的安全性风险；

3.本发明还提供一种起重运行参数的测算系统，所述测算系统包括输入参数获取模块(1)、计算模块(2)；

所述输入参数获取模块(1)用于：获取起重机的输入参数的值；

所述计算模块(2)用于：根据所述获取的输入参数的值计算所述联合运算值；

所述输入参数是计算所述起重机的测算对象的联合运算值所需求的参数，所述计算为起升运行能量平衡计算，所述测算对象包括起重质量、源动力参数、系统运行参数中任意一种参数；所述输入参数和所述测算对象中所包含的源动力参数均为电气动力参数；且所述起升运行能量平衡计算满足下述3A11、3A12、3A13中至少一种条件：

3A11.所述起升运行能量平衡计算与所述起重机的运行工况关联；

3A12.所述电气动力参数为电磁转矩或转矩电流或有功电流；

3A13.所述起升运行能量平衡计算满足下述3A131、3A132中至少一种条件：

3A131.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

3A132.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联。

4.进一步的，所述测算系统且所述起升运行能量平衡计算还满足下述4A1、4A2中至少一种条件：

4A1.当参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括效率系数时，根据电机运行工况调整所述效率系数的计算方法；

4A2.当参与所述起升运行能量平衡计算的参数中电气动力参数包括电气功率时，根据电机运行工况进行所述电气功率的类型设置。

本发明提供的一种起重运行参数的测算方法和系统的实施说明如下：

本发明所述联合运算值，是指一种数据类型/或数据获取的途径，表示该数值不是通过实际测量而得，而是通过其他类型的数据计算所得，尤其是以起升运行能量平衡计算所得；例如通过起重质量查表计算出速度和/或加速度的联合运算值，或通过起重质量和源动力参数查表计算出速度和/或加速度的联合运算值，或通过起重质量和源动力参数以起升运行能量平衡计算出速度和/或加速度的联合运算值；本发明通过对起重机的结构和工作原理进行深入研究分析：起重机的运行实质就是能量传递过程；起重机的起升运行能量平衡计算实质为能量守恒原理和牛顿第二定律(F＝m*a)和起重机运行特征三者的结合；因此，本发明中的联合运算值实质是通过测算对象之外的起重运行参数所计算得到，包括查表计算和起升运行能量平衡计算，如测算对象是起重质量时，根据至少包括系统运行参数和/或源动力参数在内的参数计算所得值即为联合运算值，当测算对象为源动力参数时，根据至少包括起重质量和/或系统运行参数在内的参数计算所得值即为联合运算值，当测算对象为系统运行参数时，根据至少包括起重质量和/或源动力参数在内的参数计算所得值即为联合运算值。应当理解的是，从联合运算值的输入参数的个数而言，查表计算与起升运行能量平衡计算的区别在于：查表计算的输入参数至少为一种参数，而起升运行能量平衡计算至少为二种。

在本发明中，参与起升运行能量平衡计算的参数中包括某一参数具有下属含义：起升运行能量平衡计算具有输入参数和输出参数(即测算对象的联合运算值)，该些输入参数和输出参数共同构成参与起升运行能量平衡计算的参数。因此，参与起升运行能量平衡计算的参数中包括某一参数是指该某一参数既可以是输入参数也可以是输出参数。

为了描述简便，本发明中所述“起升运行能量平衡计算”也可写为“起重机升降运动平衡计算”；本发明所述“起升运行能量平衡计算”，指根据起重质量、源动力参数、系统运行参数中任意两种参数去计算另一种参数。该起升运行能量平衡计算通常是以起重机运行的能量平衡为计算规则，可以理解的是在在本发明中下述各实施例及公式中，与功率平衡相关的公式以及力平衡的相关公式其实质也属于能量平衡为规则的计算；因为功率也可理解为单位时间内的能量，所以功率平衡也即单位时间内的能量平衡，在功率平衡相关的公式两端分别乘以相等的时间就是能量平衡的公式；力也可理解为单位时 间单位移动距离的能量，力平衡也即单位时间单位移动距离的能量平衡，力平衡的相关公式两端乘以相应的时间和相应的移动距离也就是能量平衡的公式。

因此本发明的起升运行能量平衡除包含起重机运行特征与能量守恒定律结合外，必要时还与牛顿定律(牛顿第一运动定律、牛顿第二运动定律和牛顿第三运动定律中的任意一种或者多种)结合，即起重运行能量平衡其实质是能量守恒定律、起重机运行特征以及牛顿定律的结合，所谓的结合是指进行上述计算时，计算是a、通过能量守恒定律与起重机运行特征去采用起重质量、源动力参数、系统运行参数中两种参数去计算另一种参数,或者是b、符合能量守恒的前提下，通过牛顿定律与起重机运行特征去采用起重质量、源动力参数、系统运行参数中两种参数去计算另一种参数，或者是c、通过能量守恒定律、牛顿定律与起重机运行特征去采用起重质量、源动力参数、系统运行参数中两种参数去计算另一种参数。

结合下述的实施例1-10等，显而易见的可知，本发明中根据起重质量、源动力参数、系统运行参数中任意两种参数去计算另一种参数，参与该计算的参数还可能进一步包括其他数据，即起升运行能量平衡计算通常指根据至少包括起重质量、源动力参数、系统运行参数中的任意两种参数的数据去计算另一种参数。如实施例1中公式1-1、实施例6等中测算对象为物品质量m1时，参与计算的参数还包括起重质量中的m0；实施例4中的公式4-13中，测算对象为系统运行参数中的旋转件的摩擦力fr时，参与计算的参数还包括重力加速度；实施例10中公式4-29-1中测算对象为系统运行参数中的起重机速度时，参与计算的参数还包括系统运行参数中的Kem2、g、K14，这里不一一列举，具体的可参考下述各实施例。

当测算对象为起重质量时，所述起重质量的联合运算值是根据源动力参数和系统运行参数计算所得，当然参与该计算所需求的参数还可能进一步包括其他数据；也即当测算对象为起重质量时，所述联合运算值可根据至少包括源动力参数和系统运行参数在内的数据计算所得。

当测算对象为源动力参数时，所述源动力参数的联合运算值是根据起重质量和系统运行参数计算所得，当然参与该计算所需求的参数还可能进一步包括其他数据；也即当测算对象为源动力参数时，所述联合运算值可根据至少包括起重质量和系统运行参数在内的数据计算所得。

当测算对象为系统运行参数时，所述系统运行参数的联合运算值是根据起重质量和源动力参数计算所得；当然参与该计算所需求的参数还可能进一步包括其他数据，如除测算对象之外的其他的系统运行参数；也即当测算对象为系统运行参数时，所述联合运算值可根据至少包括起重质量和源动力参数在内的数据计算所得。

最典型的起重机运行的起升运行能量平衡计算公式如：(m1+m0)*g＝(Kem1*Te)*im/R1，起重机运行的起升运行能量平衡计算公式有无穷多变形、演绎；

本发明所述“所述起升运行能量平衡计算与所述起重机的运行工况关联”；指的是该计算的一种性质，该计算结果可适用于起重机降落工况；并非限定一定要在“起重机降落工况”进行计算；例如可以在起重机零速运行时，用起重机的电气动力参数的安全极限阀值和起重质量的当前值计算降落速度和/或降落时加速度的值，该值通常可作为起重机降落时的运行上限阀值；例如可以在起重机零速运行时，用降落速度和/或降落时加速度的预设指令值和起重质量的当前值计算源动力参数的值，该值通常用于判断源动力参数(如钢丝绳的综合拉力)会否超限；

起重机提升工况的计算比较简单，如背景技术中所示计算模型1：

当零速运行时V为零,该模型无法使用；相对于全速时，当低速运行时V值很小将导致测量误差成倍增大；且该模型1中，U、I、、

V四个参数都需要测量，测量成本高，误差大；

本发明提供计算模型2：(m1+m0)*g＝(Kem1*Te)*im/R1，只需要测量一个参数Te；而现代高性能电机驱动器，电磁转矩或矢量电流的测控精度可达1％，且无需外加测量装置，可直接读取电机驱动器内部数据可得；

所以相比较于所述计算模型1，计算模型2既可在零速、低速时使用，适用范围宽广，且测量成本低，误差小，计算精度高；尤其是起重机每一个起重流程必然从零速开始，进而低速，最后才至高速；所以本发明提供的技术方案，对于起重机运行参数测算、能量传递状况监控、称重、超载保护、加速度超限防钢丝绳断裂具有重大的改进意义。

本发明所述“所述起升运行能量平衡计算与所述起重机的运行工况关联”，包括下述起重机降落工况关联1、起重机降落工况关联2中任意一种或两种方案，以及根据该方案变形、派生的关联关系；

起重机降落工况关联1：当起重机提升时，起重质量m2与重力加速度g产生的重力分量为能量吸收因素；当起重机降落时：起重质量m2与重力加速度g产生的重力分量为能量释放因素；根据该能量释放规律，在起重机降落时，对起重质量m2与重力加速度g产生的重力分量设置与起重机提升时不同的计算公式；

例如后述计算公式4-1、公式4-2、公式3-2、公式4-3、公式4-4所示；

起重机降落工况关联2：当起重机降落时，起重质量与重力加速度g产生的重力分量的计算公式与起重机提升时相同，但是在起重机降落时切换源动力参数的正负极性；

如参考后述公式3-1，起重机提升时采用计算公式4-100：

(m1+m0)*g＝(Kem1*Te)*im/R1，(公式4-100)；

起重机降落时采用计算公式4-101：

(m1+m0)*g＝-(Te/Kem2)*im/R1，(公式4-101)；

或者在起重机降落时，不改变计算公式4-100的形式，但实质性的将((Kem1*Te)*im/R1)切换为负值；如在起重机提升时强制Te为正值，在起重机降落时强制Te为负值。

在上述起重机降落工况关联2中，在起重机提升、起重机降落时切换源动力参数的正负极性是必须步骤，否则将导致计算结果出错。

且在实际应用中，起重机降落工况关联1比起重机降落工况关联2要清晰有效；起重机降落工况关联1更符合起重机运行中能量流向规则；因为用源动力参数的正负体现电机运行工况，比用源动力参数的正负体现起重机运行方向更科学；起重机降落工况关联2易使计算表达复杂化、混乱。

本发明所述“根据电机运行工况调整所述效率系数的计算方法”，在本发明中简称为“根据电机运行工况调整所述效率系数”，其指根据能量守恒原理进行下述电机工况关联1、电机工况关联2中任意一种或多种处理方案，以及根据该处理方案的变形、派生方案；

电机工况关联1：当电机处于电动状态时，电机吸收电能转化为机械能，其电气动力参数与小于1的效率系数(如Kem1)相乘；

电机工况关联2：当电机处于电机制动状态时，电机吸收机械能转化为电能，其电气动力参数除以一个小于1的效率系数(如Kem2)；

本发明所述“根据电机运行工况进行所述电气功率的类型设置”，在本发明中简称为“根据电机运行工况进行所述电气功率的设置”，其包括下述电机工况关联3、电机工况关联4中任意一种或多种方案，以及根据该方案变形、派生的方案；

电机工况关联3：当电机处于电动状态时，电机吸收电能转化为机械能，此时该电气功率选择为电动状态时电气系统的功率(如电源、或电机驱动器、或电机等器件的电动状态功率)；

电机工况关联4：当电机处于电机制动状态时，电机吸收机械能转化为电能，此时该电气功率选择为电机制动状态时电气系统的功率(如发电回馈制动功率P4、或能耗制动功率P5等)；

本发明所述起重机的速度变化状况，分为匀速运行、变速运行；其中，所述匀速运行可包括零速运行和/或非零匀速运行；其中，所述变速运行包括加速运行、减速运行；

起重机的速度变化状况关联原理如下：加速运行时，起重质量与加速度产生的变速 力分量为能量吸收因素；减速运行时，起重质量与加速度产生的变速力分量为能量释放因素；匀速运行时，加速度为零，起重质量与加速度产生的变速力分量也为零。

本发明所述“参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度”，也可称速变关联1，指根据上述速度变化状况关联原理，将加速度参与所述起升运行能量平衡计算；

本发明所述“辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联”，也可称为速变关联2，指先识别起重机的速度变化状况，根据上述速度变化状况关联原理，在匀速运行、变速运行时分别进行所述起升运行能量平衡计算或处理。

速度变化状况的识别，可通过加速度aj值识别：当起重机运行时aj为0或小于某一预设的阀值时，则可识别当前的速度变化状况为非零匀速运行；当aj不为0或大于某一预设的阀值时，则可识别当前的速度变化状况为变速运行；其中，加速度aj值可采用前述多种获取方式(如通过加速度传感器、或速度Vq、或转速n1等)；还可通过电机驱动器的信息获取(如现有变频器普遍具有匀速过流、加速过流等信息，通过该信息可提取速度变化状况)；还有更简易的方式，按运行时间来区分速度变化状况，如电机驱动器(如变频器等)的加速运行时间为2秒，则设定在启动后的3秒之内为变速运行时间段，3秒之后为非零匀速运行时间段；

因为在起重机运行中，必然经历启动、零速运行、加速运行、匀速运行、减速运行、零速运行、停机等步骤；计算时，采用速变关联1，或者速变关联2方式，才能得到准确的计算结果；其中速变关联1比速变关联2更科学，即使匀速和变速时均可得到准确结果；速变关联2虽然可以得到准确结果，但可能出现在变速时无法计算，适用范围变窄；且需要等待越过加速运行区间后，进入匀速运行时，才能展开测算，所以效率低，测量时间长。

例如，根据起重机的源动力参数和系统运行参数计算出起重总质量m2,则m2为直接得到的联合运算值；根据起重总质量m2再计算出起重物品质量m1或吊具组件质量m0，则m1或m0均为间接得到的联合运算值；

本发明所述联合运算值，为任意一个参数(如m2/或m1/或m0)根据联合运算所得的数值，且该数值对于该测算对象而言相对完整，该参数没有分割或剔除该参数的实际值；本发明所述基准值通常指起重机的测算对象与在所述联合运算值取值时的实际值接近或相等的数值；显而易见的，本发明中所述实际值，通常为某对象某一属性的自然的、真实的数值；

例如：起重物品质量的联合运算值可用m1表示，基准值可用m1_org表示；

例如：起重总质量的联合运算值可用m2表示，基准值可用m2_org表示；

特别注明1：为了便于描述和业内技术人员理解本发明：当测算对象为起重质量时，联合运算值或非联合运算值均可直接用参数名m1或m2表示；当测算对象为源动力参数或系统运行参数时，联合运算值的表达式可能会在参数名后加一后缀：_cal；如加速度的参数名aj，联合运算值用aj_cal表示；如提升速度的参数名V1，联合运算值用V1_cal表示；如钢丝绳的综合拉力参数名为F1，该联合运算值用F1_cal或μ1_cal表示；所有后缀为(_cal)的数据，表示该数据为通过以起升运行能量平衡计算所得的联合运算值，以与其他方式(如实测值、或人工给定值、或系统默认值)获取的数据相区别。

下述实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5及相关的替代(或延伸)实施例，是本发明提供的一种起重运行参数的测算方法的具体实施方式：

实施例1：本实施例包括下述步骤1A1、1A2：

1A1.获取起重机的吊具组件上钢丝绳的综合拉力F1、吊具组件质量m0、起重物品加速度aj、重力加速度g的值，根据下述公式1-1(该公式符合起重机运行的能量平衡原理)计算起重物品质量m1(或测算出m2或m0的值)；

当起重机加速提升时：m1＝F1/(g+aj)-m0，(公式1-1)

1A2.计算出起重物品质量m1的值，输出m1值(到吊具组件内显示屏)；

实施例1的替代实施例1：参考实施例1，可测算出吊具组件上钢丝绳的综合拉力的联合运算值F1_cal，计算公式为：

当起重机加速提升时：F1_cal＝(m1+m0)*(g+aj)，(公式1-2)；

实施例2：参考实施例1，可测算出加速度的联合运算值aj_cal，计算公式为：

当起重机加速提升时：aj_cal＝F1/(m1+m0)-g，(公式1-3)；

实施例3：本实施例包括下述步骤3A1、3A2：

3A1.识别起重机的能量流向工况，识别起重机的速度变化状况，(如可通过设置于卷筒上转矩传感器测量等方式)获取起重机的卷筒上驱动转矩T1、吊具组件质量m0、起重物品加速度aj、重力加速度g的值，根据下述系列公式(该公式符合起重机运行的能量平衡原理)计算起重物品质量m1的值；

3A1-1.当能量流向工况为起重机提升，且速度变化状况为非零匀速运行时，起重机运行的能量平衡原理计算公式3-1如下：

(m1+m0)*g＝T1/R1，(公式3-1)；

3A1-2.当能量流向工况为起重机降落，且速度变化状况为非零匀速运行时，起重机运行的能量平衡原理计算公式3-2如下：

-(m1+m0)*g＝T1/R1，(公式3-2)；

3A1-3.当速度变化状况为变速运行时，可采取下述3A1-3-1的处理、或下述3A1-3-2 所述的计算中任意一种处理方式：

3A1-3-1：输出一个“起重机变速中”的状态信息；

3A1-3-2：根据起重机的速度变化状况和能量流向工况的不同的组合，可进行下述3A1-3-2-1、3A1-3-2-2、3A1-3-2-3、3A1-3-2-4中任意一种或多种计算处理；

3A1-3-2-1.当加速提升时，计算公式3-3如下：

(m1+m0)*g+(m1+m0)*aj＝T1/R1，(公式3-3)；

3A1-3-2-2.当减速提升时，仍用公式3-3，加速度为负值；

3A1-3-2-3.当加速降落时，计算公式3-5如下：

-(m1+m0)*g+(m1+m0)*aj＝T1/R1，(公式3-5)；

3A1-3-2-4.当减速降落时，仍用公式3-5，加速度为负值

3A2.计算出起重物品质量m1的值，输出和/保存m1的值到吊具组件内显示屏、中央控制器系统、网络系统中任意一种或多种系统中；

实施例3的替代实施例1：参考实施例3，可以将实施例3中任一公式中除起重物品质量m1之外任一个参数作为测算对象(如选择m0、T1等)，获取按该公式计算测算对象的联合运算值所需求的参数的值，计算出该测算对象的联合运算值；例如采用公式3-1的变形公式测算T1_cal的联合运算值：T1_cal＝(m1+m0)*g*R1，(公式3-7)

实施例3的延伸实施例1：可在实施例3及其替代实施例中的任意一个或多个公式中，增添机械旋转件的摩擦关联数据(如摩擦力fr)；

例如将公式3-1延伸为下述公式3-8:

(m1+m0)*g+fr＝T1/R1，(公式3-8)；

所述机械旋转件的摩擦关联数据为摩擦力、摩擦系数、摩擦转矩中任意一种或多种参数；机械旋转件的摩擦力fr主要包括卷筒和导向滑轮上摩擦阻力，其根源为吊具组件、起重物品所产生重力进而形成的摩擦阻力；fr≈(m1+m0)*g*μ1，；μ1为卷筒和导向滑轮的滚动摩擦阻力系数；旋转件的摩擦力fr则是实际存在的参数，当然因为其值相较于起重总重力((m1+m0)*g)要低，也可以忽略不计；本说明也适用于本发明的其他实施例。

实施例4：本实施例包括下述步骤4A1、4A2：

4A1.识别起重机的能量流向工况(电动提升、电机制动降落)，识别起重机的速度变化状况(非零匀速运行、加速运行、减速运行)，(如读取变频器数据)获取电机的电磁转矩Te、电机的效率系数Ke1和/或Ke2、机械传动系统的效率系数Km1和/或Km2、综合传动比im、吊具组件质量m0、起重物品加速度aj、重力加速度g的值根据下述系列公式(该公式符合起重机运行的能量平衡原理)计算起重物品质量m1的值；

4A1-1.当能量流向工况为电动提升，且速度变化状况为非零匀速运行时，起重机运行的能量平衡原理计算公式4-1如下：

(m1+m0)*g＝(Kem1*Te)*im/R1，(公式4-1)；

4A1-4.当电机制动降落+非零匀速运行时，计算公式4-4如下：

-(m1+m0)*g＝(Te/Kem2)*im/R1，(公式4-4)；

4A1-5.当速度变化状况为变速运行时，可采取下述4A1-5-1的处理、或下述4A1-5-2所述的计算中任意一种处理方式：

4A1-5-1：输出一个“起重机变速中”的状态信息；

4A1-5-2：根据起重机的速度变化状况和能量流向工况的不同的组合，可进行下述4A1-5-2-1、4A1-5-2-3、4A1-5-2-6、4A1-5-2-8中任意一种或多种计算处理；

4A1-5-2-1.当加速运行+电动提升时，计算公式4-5如下：

(m1+m0)*g+(m1+m0)*aj＝(Kem1*Te)*im/R1，(公式4-5)；

4A1-5-2-3.当减速运行+电动提升时，仍用公式4-5，加速度为负值；

4A1-5-2-6.当加速运行+电机制动降落时，计算公式4-10如下：

-(m1+m0)*g+(m1+m0)*aj＝(Te/Kem2)*im/R1，(公式4-10)；

4A1-5-2-8.当减速运行+电机制动降落时，用公式4-10，加速度为负；

4A2.上述公式4-1至公式4-10均为母公式，该系列中任一公式均可简单变形为起重物品质量m1的直接计算公式，如公式4-1变形为下：

m1＝((Kem1*Te)*im/R1-(m0*g))/g，(公式4-1变形公式1)

计算出起重物品质量m1的联合运算值，输出和/保存m1的联合运算值到吊具组件内显示屏、中央控制器系统、网络系统中任意一种或多种系统中；

实施例4的延伸实施例1：可在实施例4及其它任一替代(或延伸)实施例中的任意一个或多个公式中，增添旋转件的摩擦力fr；例如当非零匀速运行+电动提升时，将公式4-1延伸为下述公式4-13:

(m1+m0)*g+fr＝(Kem1*Te)*im/R1，(公式4-13)；

实施例4的延伸实施例2：可在实施例4及其它任一替代(或延伸)实施例中的任意一个或多个公式中，增添曳引机的内部综合旋转刚体的转动惯量L0和内部综合旋转刚体的角加速度β；例如当加速运行+电动提升时，将公式4-5延伸为下述公式4-14；

(m1+m0)*g+(m1+m0)*aj+L0*β＝(Kem1*Te)*im/R1，(公式4-14)；

实施例4的替代实施例1：实施例4及其它任一替代(或延伸)实施例中的电磁转矩Te可用(Io*cosφ1*Ko)或(k21*I2o*cosφ2*Ko)或(k31*I3o*cosφ3*Ko)或(iq*Ki)或(P(w)*9.55/n1)任一表达式替代；

实施例4的替代实施例2：实施例4及其它任一替代(或延伸)实施例中：

电动提升时表达式((Kem1*Te)*im/R1)可用(Kem1*Po/V1)或(k21*Kem1*P2i/V1)或(k21*Kem1*P3o/V1)任一表达式替代；

电机制动降落时表达式((Te/Kem2)*im/R1)可用((P4/(K14*Kem2))/V2)或((P5/Kem2)/V2)任一表达式替代；

实施例4的替代实施例3：参考实施例4，可以将实施例4及其它任一替代(或延伸)实施例中任一公式中除起重物品质量m1之外任一个参数作为测算对象(如选择Kem1、m0、Te等)，获取按该公式计算测算对象的联合运算值所需求的参数的值，计算出该测算对象的联合运算值；如下述示例1、2、3所示；

示例1：当非零匀速运行+电动提升时，采用公式4-1的变形公式4-15测算Te的联合运算值：Te_cal＝(m1+m0)*g*R1/(Kem1*im)，(公式4-15),；

示例2：当非零匀速运行+电动提升时，采用公式4-1的变形公式4-16测算Kem1的联合运算值：Kem1_cal＝((m1+m0)*g)*R1/(Te*im)，(公式4-16)；

示例4：当加速运行+电动提升时，采用公式4-5的变形公式4-18测算aj的联合运算值：

aj_cal＝((Kem1*Te)*im/R1-(m1+m0)*g)/(m1+m0)，(公式4-18)；

实施例4的延伸实施例3：可在实施例4及其它任一替代(或延伸)实施例中的任意一个或多个公式中，增添风阻fw；起重机速度越高，增加风阻fw可提高计算准确度。

如当非零匀速运行+电动提升时，将公式4-1延伸为下述公式4-22-1；

(m1+m0)*g+fw＝(Kem1*Te)*im/R1，(公式4-22-1)；

实施例5：本实施例包括下述步骤5A1、5A2：

5A1.识别起重机的能量流向工况(电动提升、电机制动降落)，识别起重机的速度变化状况(非零匀速运行、加速运行、减速运行)，获取起重机的电机的电气功率Po或发电回馈制动功率P4或电阻能耗制动功率P5、电机的效率系数Ke1和/或Ke2、机械传动系统的效率系数Km1和/或Km2、综合传动比im、吊具组件质量m0、起重物品加速度a、重力加速度g的值；根据不同的能量流向工况和速度变化状况进行下述5A1-1、5A1-2、5A1-3、5A1-4中任意一种或多种计算：

5A1-1.当能量流向工况为电动提升，且速度变化状况为非零匀速运行时，根据下述公式5-1测算起重机速度的联合运算值V1_cal；

V1_cal＝Kem1*Po/((m1+m0)*g)，(公式5-1)；

5A1-2.当能量流向工况为电动降落，该情况可忽略；

5A1-4.当起重机为电机制动降落+非零匀速运行时，根据下述公式5-4-1(或5-4-2)测算起重机速度的联合运算值V2_cal；；

V2_cal＝(P4/(K14*Kem2))/(-(m1+m0)*g)，(公式5-4-1)；

V2_cal＝(P5/Kem2)/(-(m1+m0)*g)，(公式5-4-2)；

5A2.计算出速度的联合运算值V1_cal和/或V2_cal的值，输出和/保存到吊具组件内显示屏、中央控制器系统、网络系统中任意一种或多种系统中；

从上述实施例3、4、5分析得知，即使起重机处于简单的匀速运行状态时，不同的能量流向工况下，测算对象的联合运算值的计算方式均有结构性的不同；现有公知技术中(如申请号200910070779.3的中国专利申请)，忽略了起重机的能量流向工况，所以该计算公式只适用于起重机电动/提升运行，不适用于在起重机降落/电机制动时运行。

测算对象的联合运算值有多种计算方式，一种是查表计算；如先预设起重质量、源动力参数、系统运行参数的关联表格；当输入其中任意两种参数时，可查表计算出另一参数的值；例如获取起重机的源动力参数、系统运行参数的值；根据该源动力参数、系统运行参数的值查表计算出起重质量的联合运算值；因为不同起重机的构造、机况、载况千差万别；通过查表方式计算测算对象的联合运算值有很多局限性；一来表格的容量受限与硬件器件成本，二来表格中所有参数都需要预先设定或学习才能运行；表格容量大/参数设置越多，则硬件成本越高参数设置/学习成本越高；

一种是用模型(也可称为数学公式)计算；本发明前述的实施例1、2、3、4、5均为通过模型计算联合运算值；如果用起重机运行的能量平衡模型，用数学计算方式获取测算对象的联合运算值，则只需预先设置好模型规则/或数学运算规则，调整好相关的参数值，相较于查表计算，可大幅度降低联合运算值的获取成本/或大幅度提高联合运算值获取精度低/能量传递异常监控判断灵敏度。

本发明提供的一种起重运行参数的测算方法和系统的有益意义：

而本发明通过起重机的结构和工作原理进行深入研究分析，将能量守恒原理和牛顿第二定律(F＝m*a)和起重机运行特征三者的结合而成起升运行能量平衡计算，并依据该原理测算出测算对象(如起重物品质量m1)的联合运算值；

1A11技术方案，可解决现有技术不便于计算起重机降落工况的参数的问题；

1A12技术方案：电磁转矩或转矩电流的测算技术属于现代电力电子、现代电机控制领域的核心技术点；电磁转矩或转矩电流具有精度高(1％)、测算成本低(可直接读取)的优点；将电磁转矩或转矩电流创造性的与起升运行能量平衡计算相结合，对于在 零速运行、低速运行中，实现高精度、低成本的起重运行参数计算具有突破性意义；

1A13技术方案，加速度的研究分析，通常属于火箭卫星飞行器控制领域中所知晓技术，将加速度创造性的与起升运行能量平衡计算相结合，对于在变速运行中，对于起重运行参数计算具有突破性意义；

将电磁转矩或转矩电流、加速度、起升运行能量平衡计算三个技术领域的核心技术点进行创造性的结合，无论在零速、或低速、或变速运行中，均可实现高精度、低成本、快速高效的参数测算，对于起重机的运行控制具有重要的突破性意义；在此基础上，便于构建可自动监控起重机的能量传递异常的智能监控系统，便于实现低成本、高精度的电机驱动器称重/超载监控，便于计算出机械运行参数的许可值，以实现更高效更节能的控制；便于对(将要执行、但尚未执行)源动力参数的进行超限预测和监控，对于起重机的安全运行具有重要意义。

技术问题二：

本发明要解决的技术问题之二是提供一种新的起重机运行的监控技术方案；以便于在起重运行参数未超出安全极限阀值前实现对起重机运行安全状况(包括起重机导轨和/或起重机井道中物体与吊具组件的运行阻力在内)的监控。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

5.本发明还提供一种起重机在升降运行时的监控方法(#1)，包括步骤；获取所述起重机的测算对象的联合运算值，根据所述起重机的测算对象的联合运算值识别所述起重机的能量传递状况；所述测算对象为起重运行参数中任意一种或多种，所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得。

6.进一步的，在所述监控方法(#1)，所述根据所述起重机的测算对象的联合运算值识别所述起重机的能量传递状况具体为：根据所述起重机的测算对象的联合运算值和所述测算对象的参考数据判断所述起重机的能量传递状况是否异常。

7.进一步的，在所述监控方法(#1)，还可进行下述5B1、5B2中任意一种或多种方案处理；5B1.如所述判断结果包括是，则启动设定的能量传递异常处理机制；

5B2.输出和/或保存所述能量传递状况的信息。

本监控方法(#1)的实施说明：

本监控方法(#1)是前文所述的一种起重运行参数的测算方法的发明思想的基础上一种延续，该延续是以监控起重机运行是否安全为目的；

本监控方法(#1)的核心步骤1：获取所述起重机的测算对象的联合运算值；

本发明通过对起重机的结构和工作原理进行深入研究分析，将能量守恒原理和牛顿 第二定律(F＝m*a)和起重机运行特征三者的结合而成起重机运行的能量平衡原理，并依据该原理测算出测算对象(如起重物品质量m1)的联合运算值；

获取所述测算对象的联合运算值，可以通过多种获取方式来实现；如读取其他系统输出的联合运算值；如通过监控系统自身测量部件测量起重机的联合运算值；或部分为读取现有设备输出数据，部分为自身测量数据等；

获取起重机的测算对象的联合运算值，具体可参考下述前述诸多实施例(如实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5等)进行：

本监控方法(#1)的核心步骤2：根据所述联合运算值和所述测算对象的参考数据判断所述起重机的能量传递状况是否异常；

本发明所述参考数据，即为测算对象的参考数据，也即用于能量传递状况识别的数据，也即能量传递状况识别数据，是指用于与所述联合运算值配合进行能量传递异常判断/比较的数据或数值，这是因为单个数据无法构成完整的比较/判断运算。参考数据包括基准值、许可偏差值、第一参考值中任意一种或多种数据；

本发明中所述基准值也即用于能量传递状况识别的基准值，也即能量传递状况识别基准值；本发明中所述许可偏差值也即用于能量传递状况识别的偏差值，简称为能量传递状况识别偏差值；

本发明所阐述主题的一种技术方案，所述基准值，其必须考虑切实可行的技术手段或实现方案，其值自然的受约束于具体的取值时间和/或取值方式；根据后述的参考数据的具体设置方案(如数据的来源或取值途径的选取、设定方式、取值时间等)的以及相关实施例(实施例1-10)，显而易见的可得知：根据测算对象不同和/或实际值设置方式的不同，本发明所述基准值有多种不同的取值时间范围、多种不同的值域、可由多种不同的技术方法或方案来实现。

本发明所述基准值是从属于测算对象类型和/或实际值设置方式的一个数值，是一个幅值(也即大小)的概念，是一个中间层数据；本发明所述基准值通常为与起重机的测算对象在联合运算值取值时的实际值接近或相等的数值；此处所述的通常，指大多数情况，大多数时候，该基准值的幅值范围可以适用于大多数类型的测算对象，如源动力参数、机械运行参数；如实施例9所示，当基准值的设定方式为根据与联合运算值取值时同一时间范围内的实测值设定时，该基准值(也即实测值)通常为与起重机的测算对象在联合运算值取值时的实际值接近或相等的数值；

如实施例6所示：当基准值的设定方式为根据(满足设定条件时)所获取的联合运算值设定时，该基准值也自然为与该“(某一特定的)满足设定条件时”的联合运算值接近或相等的数值；因“(某一特定的)满足设定条件时”是用户或系统特意指定的(用 于设置参考数据)的时间，通常可以默认为此时起重机工作于正常状态，该基准值(也即该联合运算值)通常为与在“(某一特定的)满足设定条件时”测算对象的实际值接近或相等的数值；此种基准值的设定方式通常适用于当测算对象为起重质量(m1、m2)或系统固有参数时；当测算对象为起重质量时，因为在同一个的“起重机由动力装置控制运行”的时间段中起重质量的值通常变化不大，所以该基准值的数值通常仍然可能与起重机的测算对象在(用于能量传递状况异常判断的所获取的)联合运算值取值时的实际值接近或相等；

如实施例8所示：当基准值的设定方式为根据根据系统默认值设定时，该基准值(也即该系统默认值)通常为与该测算对象在系统默认(通常也即标准状态下)的实际值相等或接近的数值，通常为标定值；此种基准值的设定方式通常适用于当测算对象为系统固有参数或幅值固定的起重质量(m0，m3)时。

本发明所述能量传递状况异常可简称为能量传递异常；

本发明所述能量传递异常包括下述A1-1、A1-3中任意一种或多种情况：

A1-1.所述联合运算值和所述基准值的差值超出所述许可偏差值；

A1-3.所述联合运算值超出所述测算对象的第一参考值；

从发明原理和基础技术方案和效果上分析，上述A1-1情况实质等同于A1-3两种情况；从发明原理和效果上分析A1-1情况也等同于A1-4情况，只是两者信号输入的形式不同而已；

其中，所述许可偏差值包括上限偏差值、下限偏差值中任意一个或多个数据；该上限偏差值为用于能量传递状况识别的上限偏差值，也即能量传递状况识别上限偏差值；该下限偏差值为用于能量传递状况识别的下限偏差值，也即能量传递状况识别下限偏差值；

所述第一参考值包括第一参考值上限值、第一参考值下限值中任意一个或多个数据；本发明所述超出包括大于某个上限值、小于某个下限值等任意一种或多种情况；

所述A1-1情况包括下述A1-1-1、A1-1-2中任意一种或两种情况；

A1-1-1.联合运算值与基准值的差值大于上限偏差值；

A1-1-2.联合运算值与基准值的差值小于下限偏差值；

所述A1-3情况包括下述A1-3-1、A1-3-2中任意一种或两种情况；；

A1-3-1.所述联合运算值大于第一参考值上限值；

A1-3-2.所述联合运算值小于第一参考值下限值；

综上所述，第一参考值＝基准值+许可偏差值，许可偏差值具有上限偏差值或者下限偏差值中的至少一种，第一参考值对应的具有第一参考值上限值和第一参考值下限值， 第一参考值上限值为基准值加一正值，第一参考值下限值为基准值加上一负值或者减去一正值。

许可偏差值具有上限偏差值而不具有下限偏差值时：根据联合运算值是否大于第一参考值判断起重机的能量传递状况是否发生异常，当联合运算值大于第一参考值时，则说明能量传递状况发生异常，否则未发生异常；

许可偏差值具有下限偏差值而不具有上限偏差值时：根据联合运算值是否小于第一参考值判断起重机的能量传递状况是否发生异常，当联合运算值小于于第一参考值时，则说明能量传递状况发生异常，否则未发生异常；

许可偏差值同时具有上限偏差值和下限偏差值时：第一参考值上限值＝基准值+上限偏差值，第一参考值下限值＝基准值+下限偏差值，根据联合运算值是否小于第一参考值下限值和联合运算值是否大于第一参考值上限值判断起重机的能量传递状况是否发生异常，当联合运算值大于第一参考值上限值和联合运算值小于第一参考值下限值任意一种成立时，则说明能量传递状况发生异常，否则未发生异常。

应当理解的是，第一参考值＝基准值×比例系数，此时许可偏差值＝基准值×比例系数-基准值。如比例系数为0.8-1.1，则上限偏差值＝0.1×基准值，下限偏差值＝-0.2×基准值。

通常来说，许可偏差值尽量的小以提高监控的灵敏度，但又须保持某个数量的值以降低监控的误触发率；因为许可偏差值数值小，根据其设定的第一参考值上限值可远远低于测算对象的安全极限阀值；所以本发明提供的监控方法(#1)可以突破现有公知技术在起重运行参数未超出安全极限阀值时不便于进行安全监控的局限：本监控方法(#1)的核心步骤3：进行下述5B1、5B2中任意一种或多种方案处理；起重机运行中的能量传递异常有可能导致严重安全事故，需要及时响应处理；如果不及时响应/或启动相关的安全处理措施；该监控将没有实际意义。

本发明所述能量传递状况的信息包括判断所述起重机的能量传递状况是否异常的判断结果；如外部控制系统需求，还可以包括所述起重机的若干个能量传递状况关联因子的值，还可以包括所述测算对象的联合运算值、基准值、许可偏差值、联合运算值与基准值的差值、第一参考值中任意一个或多个数据；

当本发明所述输出，包括将数据输出到人机交互界面、网络系统、连接端口、外部的控制系统等；特别是当本发明所提供的监控方法/系统(#1)，独立于起重机的控制/驱动系统时，则更加需要将数据输出到外部的控制/驱动系统，以便及时处理异常信息；该人机交互界面包括显示器、语音系统、指示灯等；该连接端口可供外部人机交互界面、网络系统直接或以通讯方式读取数据，以让与起重机操作人员可直接或间接的查看收听、 监控数据。

本发明所述保存，包括将数据保存入监控系统内存储系统、网络系统、外部的控制系统等；以让操作人员可任意调取、监控数据；存储模块包括U盘、硬盘等；可形成类似于飞机黑匣子功能，便于事后分析。

本发明所述的能量传递异常处理机制包括但不局限于：语音提示告警、声光告警、根据起重机当前运行条件选择性执行保护动作、启动能量传递故障监控机制、将告警信息输出到人机交互界面、网络系统、连接端口等；抱闸、制动、停机等；机器系统和人工可任意组合设定各种处理动作；能量传递异常处理机制也可简称为安全处理机制。

本发明所述的告警信息可包含但不局限于：时间、位置、告警原因、告警时任一或多个起重运行参数的值等；

本发明所述根据起重机当前运行条件选择性执行保护动作，是指先检查起重机当前的运行条件再执行相关动作；可包括而不局限于下述方案：

情况1：检查参考数据是否设置正确；如参考数据未正确设置或未设置完毕，则屏蔽相关的告警信息输出、不执行任何保护动作；

情况2：检查联合运算值计算中各输入参数的取值时间是否在预设的时间范围之内；如超出了预设的时间范围如1毫秒时，则屏蔽相关的告警信息输出、不执行任何保护动作；

情况3：当起重机处于调试、参数测试过程中，可不执行任何保护动作。

本发明所述参考数据，需考虑两方面的问题；一为参考数据的数据性质(包括数据类型/或数据获取的途径)；二为参考数据的取值或设定时间；

本发明所述参考数据的数据类型/或数据获取的途径，可包括实测值、指令响应值、推算值、当次运行的学习值、系统预设值、人工输入值等；其中，所述系统预设值又可分历史记录值、系统默认值等；

本发明所述的起重运行参数的值，从时间上区分可分为当前值、预设值；当前值指起重运行参数当前的实际值，可包括当前的实测值、当前的联合运算值、当前的指令响应值等；机械运行参数的预设值包括系统预设值、人工输入值、指令预设值等；

源动力参数的预设值包括系统预设值、人工输入值等；

起重质量的当前值，包括当前的联合运算值、当前的实测值(称重传感器测量所得)等；

起重质量的预设值，包括系统预设值、人工输入值等；

指令值分指令预设值、指令响应值；指令预设值为起重机提升速度和降落速度和各速变方向的加速度的控制指令值，用于控制起重机的速度和/或加速度，也即控制起重 机的速度和/或加速度的目标值；如当前速度为零，当系统发出2m/s速度的指令预设值，起重机通常需要一个加速过程才能到达目标速度；指令响应值指起重机在接收到指令预设值后实际能响应/执行的值；相比较于指令预设值的意义倾向与目标值，指令响应值的意义倾向与过程值；假设起重机的变频器的加速运行时间设置为4秒，则当变频器在零速时发出2m/s的速度指令的2秒之后，起重机实际速度约为1m/s(而非2m/s)；

推算值，指根据计算机或网络系统虚拟推算所得数值，该种推算可以模拟/仿真起重机运行；

当次运行的学习值，通常指在当次运行流程中，根据满足设定条件时所进行的起升运行能量平衡计算而获取的联合运算值而设定的数值；

历史记录值，指在电梯过去的升降运行中已经历的、已学习记录的值；如已学习记录的联合运算值为历史记录原值，如已学习记录的基准值为历史记录基准值，如已学习记录的实际值为历史记录实际值；

系统默认值，也称原始值，出厂值；是最简单的数据设置方式，每一个参数在起重机出厂时可系统默认值；

人工输入值，指起重机操控人员根据实际情况，现场设置的值；

所述参考数据，根据测算对象的不同，包括多种设定方式和时间：

当测算对象为幅值可能大幅变化的起重物品质量时，因该参数在起重机运行过程中数值通常不变；较优方式为根据满足设定条件时所进行的起升运行能量平衡计算而获取的联合运算值设定所述参考数据；如后续实施例6及其各替代和/或延伸实施例所示；

当测算对象为系统固有参数时(如滚动摩擦阻力系数、效率系数)，该类参数不便于在起重机运行中实际测量，但该类参数在起重机正常运行中幅值相对稳定；根据系统默认值设定参考数据为最简单的方式，也可根据满足设定条件时所进行的起升运行能量平衡计算而获取的联合运算值设定所述参考数据；参考数据的设定时间既可在起重机当次运行之前，也可再当次运行之初；如后续实施例8及其各替代和/或延伸实施例所示；

当测算对象为幅值可能大幅变化的源动力参数、机械运行参数中任一参数时，较优的方式根据实测值设定所述参考数据；且所述参考数据的取值时间与所述联合运算值的取值时间在预设的时间范围内(也即同步)；如后续实施例9及其各替代和/或延伸实施例所示；实测值，比其他的指令值、推算值更能真实代表起重运行参数的状况；还有一种可行性，根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考数据；

通常在参考数据已设定后，才执行后续的能量传递异常判断/执行，这样可以简化系统；当然也允许直接执行能量传递异常判断，在后续的能量传递异常处理机制中检查参考数据(或基准值)是否设置完毕/或设定是否正确，如参考数据(或基准值)未正 确设置则屏蔽当次监控警示信号/及动作。

在通常情况下，在没有限定说明/或附加说明时，本发明所述测算对象的联合运算值、参考数据等，均指参数的幅值(即大小)；当然，测算对象本身也可以是时间参数，如加速响应时间、减速响应时间、参数变化率等；如测算对象既可是速度，也可是速度的变化率(也即加速度)，也可是加速度的变化率(也即加加速度)。

实施例6：(本实施例为本发明所提供监控方法(#1)的优选实施例)

本监控方法(#1)包括步骤A、B、C；

步骤A：本步骤包括步骤A1、步骤A2、步骤A3；

步骤A1：参考前述实施例4的方法，以起重机的起重物品质量作为测算对象，获取其联合运算值m1；

步骤A2：当参考数据已设定后可直接执行步骤A3；当参考数据未设定时，须首先执行下述步骤设定参考数据：将起重机运行1.0秒时获取m1的联合运算值设定为基准值m1_org；根据以起升运行能量平衡计算所得的历史记录值设定上限偏差值m1_def_u、下限偏差值-m1_def_d；也可进而设定第一参考值的上限值m1_ref1_u、第一参考值的下限值m1_ref1_d；m1_def_u与m1_def_d均为正值,m1_def_u与m1_def_d相等或不等均允许；并设置一个“参考数据已设定”的状态信息；根据基准值和许可偏差值设定第一参考值的公式如下：m1_ref1_u＝m1_org+m1_def_u,m1_ref1_d＝m1_org-m1_def_d；

步骤A3：当参考数据已设定后，进行下述4个能量传递状况判断条件中任意一个或多个：判断条件1：((m1-m1_org)>m1_def_u)；判断条件2：((m1-m1_org)<(-m1_def_d))；判断条件3：(m1>m1_ref1_u)；判断条件4：(m1<m1_ref1_d)；

步骤B:

当参考数据未设定时直接执行步骤C；

当参考数据已设定时，并列执行下述B1、B2、B3、B4步骤，再执行步骤C；

B1.如步骤A中4个能量传递状况判断条件中任一判断结果为是，则启动能量传递异常处理机制(如语音报警、灯光报警、启动能量传递故障监控机制等)；

B2.输出所述能量传递状况的信息到人机界面；

B3.保存所述能量传递状况的信息到存储系统；

B4.输出所述m1的联合运算值到人机界面、网络系统中；

步骤C：以0.1毫秒为周期循环实时执行步骤A和步骤B1；步骤B2、B3、B4以1秒为周期循环执行；当然，本步骤中各周期的具体时间，可根据各起重机的实际情况或 用户需求任意调整。

实施例6的替代实施例1：在实施例6的A1步骤中，为参考前述实施例4的方法获取起重机的起重物品质量m1的联合运算值；也可参考实施例1、2、3、5中其他任一实施例(包括各种替代或延伸实施例)的方法获取起重机的起重物品质量m1的联合运算值；

实施例6的替代实施例2：实施例6为参考前述实施例4的方法在监控系统内置的参数获取系统测量出m1的联合运算值；也可直接读取外部装置(如起重机中央控制器等)输入的联合运算值m1的结果以替代步骤A1；

实施例6的替代实施例4：实施例6的步骤A2中起重机以零速运行1.0秒时获取m1的联合运算值并设定为基准值m1_org；在替代方案中，也可用下述A、B、C、D任意一种方案来替换参考数据的设定条件：

A、如起重机乘客主观认定当前的起重物品质量的联合运算值m1准确无误时，可人工输入一个“确认”信号；

B、如起重机运行到设定的速度时(如0.1m/s)、

C、如起重机垂直运行设定的距离时(如10厘米或其他距离)；

D、或其他可符合现场需求的条件，如变频器的运行频率到达2HZ等；

实施例6的替代实施例5：在步骤A2中根据模糊算法(如自动选择最近一次运行时参考数据)预设上限偏差值m1_def_u和下限偏差值-m1_def_d。

实施例6的替代实施例7：实施例6步骤A1以起重机的起重物品质量作为测算对象，也可以起重总质量作为测算对象，获取其联合运算值m2，m2＝m1+m0；

参考实施例6的步骤A2方法设置起重总质量的基准值m2_org、上限偏差值m2_def_u、下限偏差值-m2_def_d；

参考实施例6的步骤A3方法，当参考数据已设定后，进行下述4个能量传递状况判断条件中任意一个或多个：判断条件1：((m2-m2_org)>m2_def_u)；判断条件2：((m2-m2_org)<(-m2_def_d))；判断条件3：(m2>m2_ref1_u)；判断条件4：(m2<m2_ref1_d)；

参考实施例6的步骤B方法，进行能量传递状况判断后的处理。

实施例6的延伸实施例2：在实施例6、或实施例6的替代实施例1中，获取起重机的能量传递状况关联因子中源动力参数(Te或F1)的基准值的绝对值，当|Te|小于预设阀值1(如额定值20％)或|F1|小于预设阀值1(如额定值30％)时将上限偏差值m1_def_u和下限偏差值-m1_def_d各增大一倍，以降低误报率。

实施例6的延伸实施例3：设定电机的临界切换区为非稳定驱动状态；当 |Te|<Te_gate时(Te_gate可设为额定值3％或5％)，可判断当前电机运行工况处于临界切换区也即非稳定驱动状态，在此时可中止本次监控

实施例8：

本监控方法(#1)包括步骤A、B、C；

步骤A：本步骤包括步骤A1、步骤A2、步骤A3；

步骤A1：参考前述实施例4的替代实施例3中示例2(公式4-16)的方法，以电动状态时机电传动综合的效率系数作为测算对象，获取其联合运算值Kem1_cal；

步骤A2：当参考数据已设定后可直接执行步骤A3；当参考数据未设定时，须首先执行下述步骤设定参考数据：读取下述的系统预设值：基准值Kem1_org、上限偏差值Kem1_def_u、下限偏差值-Kem1_def_d；或根据Kem1_org、Kem1_def_u、Kem1_def_d设定第一参考值；第一参考值的上限值Kem1_ref1_u、第一参考值的下限值Kem1_ref1_d可用下述方式计算：Kem1_ref1_u＝Kem1_org+Kem1_def_u,Kem1_ref1_d＝Kem1_org-Kem1_def_d；

步骤A3：当参考数据已设定后，进行下述4个能量传递状况判断条件中任意一个或多个：判断条件1：((Kem1_cal-Kem1_org)>Kem1_def_u)；判断条件2：((Kem1_cal-Kem1_org)<(-Kem1_def_d))；判断条件3：(Kem1_cal>Kem1_ref1_u)；判断条件4：(Kem1_cal<Kem1_ref1_d)；

步骤B:并列执行下述B1、B2、B3、B4步骤，再执行步骤C；

B1.如步骤A中4个能量传递状况判断条件中任一判断结果为是，则启动能量传递异常处理机制(如语音报警、灯光报警、启动能量传递故障监控机制等)；

B2.输出所述能量传递状况的信息到人机界面；

B3.保存所述能量传递状况的信息到存储系统；

B4.输出所述m1的联合运算值到人机界面、网络系统中；

步骤C：以0.3毫秒为周期循环实时执行步骤A和步骤B1；步骤B2、B3、B4以2秒为周期循环执行。

实施例8的替代实施例1：实施例8中以电动状态时机电传动综合的效率系数作为测算对象，也可将前述实施例1、2、3、4、5及各种替代(或延伸)实施例中其他的系统固有参数中任一参数作为测算对象，测算出其联合运算值，参考实施例8中步骤A2的方式设置该测算对象的基准值和许可偏差值，参考施例8中步骤A2、步骤B的方法进行起重机的能量传递状况异常监控。

实施例9：

本监控方(#1)法包括步骤A、B、C；

步骤A：本步骤包括步骤A1、步骤A2、步骤A3；

步骤A1：参考前述实施例4的替代实施例3中示例1(公式4-15)的方法，以电机驱动器输出的电磁转矩作为测算对象，获取其联合运算值Te_cal；

步骤A2：当参考数据已设定后可直接执行步骤A3；当参考数据未设定时，须首先执行下述步骤设定参考数据：获取电磁转矩Te的实测值(具体获取方式为读取电机驱动器通讯数据，或通过电机驱动器外部测量系统测量出电机的电磁转矩Te)，并将该实测值Te作为电磁转矩的基准值Te_org；读取上限偏差值Te_def_u、下限偏差值-Te_def_d的系统预设值；或根据Te_org、Te_def_u、Te_def_d设定第一参考值；第一参考值的上限值Te_ref1_u、第一参考值的下限值Te_ref1_d可采用如下计算公式：Te_ref1_u＝Te_org+Te_def_u,Te_ref1_d＝Te_org-Te_def_d；

步骤A3：当参考数据已设定后，进行下述4个能量传递状况判断条件中任意一个或多个：判断条件1：((Te_cal-Te_org)>Te_def_u)；判断条件2：((Te_cal-Te_org)<(-Te_def_d))；判断条件3：(Te_cal>Te_ref1_u)；判断条件4：(Te_cal<Te_ref1_d)；

步骤B:并列执行下述B1、B2、B3、B4步骤，再执行步骤C；

B1.如步骤A中4个能量传递状况判断条件中任一判断结果为是，则启动能量传递异常处理机制(如语音报警、灯光报警、启动能量传递故障监控机制等)；

B2.输出所述能量传递状况的信息到人机界面；

B3.保存所述能量传递状况的信息到存储系统；

B4.输出所述m1的联合运算值到人机界面、网络系统中；

步骤C：以0.01毫秒为周期循环实时执行步骤A和步骤B1；步骤B2、B3、B4以0.1秒为周期循环执行。

实施例9的替代实施例1：实施例9中以电磁转矩作为测算对象，也可将前述实施例1、2、3、4、5及各种替代(或延伸)实施例中其他的源动力参数、机械运行参数中任一参数作为测算对象，测算出其联合运算值，参考实施例9中步骤A2的方式设置该测算对象的基准值和许可偏差值，参考施例9中步骤A3、步骤B的方法进行起重机的能量传递状况异常监控。

实施例6、8、9及各替代或延伸实施例中，所述许可偏差值，均采用了系统预设值或历史记录值，还可采用更简单的方式，如将测算对象的联合运算值或基准值乘以一个系数作为许可偏差值，该系数可由用户视现场需求任意决定(如取0.1或0.3等)，或者进而根据该许可偏差值设定第一参考值，进行能量传递状况判断及后续处理；也可以 不设定许可偏差值，可直接设定第一参考值，如设定的该第一参考值的上限值为大于所述测算对象的实际值和小于极限安全阀值中某个数值；如设定的该第一参考值的下限值为小于所述测算对象的实际值的某个数值。

本发明所提供的监控方法(#1)中，优选方案为所有参数的值为实时获取，步骤A、B均为实时执行，且以设定的时间周期循环执行，且该设定的循环周期为越短越好，越短就越能提高监控的灵敏度和时效性。当然，也可以非实时的，或间歇性的执行。

参数的值(如联合运算值、参考数据中基准值、计算联合运算值所需求的输入参数的值)的取值时间与获取时间的说明；本发明所述取值时间，指参数生成时间，指计算该参数所需求的输入参数的值所对应的时间；因为获取有多种方式(读取、测量等)；如读取在time1时间前100毫秒所生成的参数值，则该参数的获取时间为time1，但该参数的取值时间为time1时前100毫秒的时间；

本发明监控方法(#1)中，当所述测算对象为源动力参数、机械运行参数中任一参数时，较优方案是所有参数(如联合运算值、参考数据中基准值、计算联合运算值所需求的输入参数的值)都在预设的时间范围内取值(尽量同步)、实时计算、实时获取(读取或测量)联合运算值和参考数据、实时判断、实时处置判断结果，在此时，参数的取值时间可等同于获取时间；

监控方法(#1)中，当所述测算对象为起重质量、系统固有参数中任意一种参数时，联合运算值(连同计算联合运算值所需求的输入参数的值)的取值时间的较优方式为都在预设的时间范围内取值(尽量同步)、实时计算、实时获取(读取或测量)、实时进行能量传递异常判断/监控；但参考数据的取值时间或设定时间不需要与联合运算值的取值时间在同一时间；则进行能量传递异常判断前的参考数据的获取时间(只需读取)与参考数据的取值时间允许不同；

参数值的取值时间的控制方式1：严格意义上来说在同一时间获取多个参数的值，可能不方便实现；在实际操作过程中，各参数组的值的取值时间可能有前有后，在此时只需要将各参数的值的取值时间控制在一个预设的时间范围内，该预设的时间范围可根据实际的软件处理速度、硬件响应速度而定；如可取100毫秒，或10毫秒，或1毫米，或0.1毫秒；该预设的时间范围时间越短，则测算/监控精度越高，但系统成本也增高；

参数值的取值时间的控制方式2：如果起重机运行条件基本不变，例如起重机的速度在10秒之内均维持1m/速度匀速运行，则取速度的当前值，或所述10秒之首时的值，与所述10秒之尾时的值，效果是一样的；所以各参数值的取值时间的预设的时间范围可根据起重机运行条件来调整，也即当起重机运行条件不变时，可获取该参数在运行条 件不变时任意时间点上的值。

上述参数值的取值时间、获取时间的说明适用于本发明任一实施例。

在本发明中，所述第一参考值、能量传递状况识别偏差值，可通过系统预设值设定，有多种方式设定，比如通过有限次的实验法，人工试凑法，型式试验法等方法设定。

8.进一步的，所述监控方法(#1)中，所述起升运行能量平衡计算满足下述6A1、6A2、6A3、6A4、6A5中至少一种条件：

6A1.参与所述起升运行能量平衡计算中的参数包括的源动力参数为电气动力参数；

6A2.参与所述起升运行能量平衡计算中的参数中包括效率系数，根据电机运行工况调整所述效率系数；

6A3.所述起升运行能量平衡计算满足下述6A31、6A32中至少一种条件：

6A31.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

6A32.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联；

6A4.当所述起升运行能量平衡计算中包括的源动力参数为电气功率时，根据电机运行工况进行所述电气功率的设置；

6A5.所述起升运行能量平衡计算与所述起重机的运行工况关联。

9.进一步的，所述监控方法中，该监控方法(#1)还包括预先进行的下述步骤：

获取所述起重机的输入参数的值；所述输入参数为计算所述联合运算值所需求的参数；根据所述获取的输入参数的值计算所述联合运算值。

本方案的有益意义：允许测算对象的联合运算与本监控系统一体化设计，可大为降低监控系统的信号连接、传输成本，降低传输误差。

10.进一步的，所述监控方法(#1)中，所述判断所述起重机的能量传递状况是否异常，包括下述8A1方案：

8A1.所述参考数据由所述测算对象的基准值和所述测算对象的许可偏差值组成，判断所述联合运算值和所述基准值的差值是否超出所述许可偏差值。

本方案的有益效果：该技术方案可清晰的实现典型的能量传递异常监控。

11.进一步的，所述监控方法(#1)，所述参考数据的设定包括下述9A1、9A2、9A3、9A4中任一方案：

9A1.当所述测算对象为起重质量、系统固有参数中任意一种参数时，所述测算对象的基准值为根据满足设定条件时所进行的起升运行能量平衡计算而获取的联合运算值所设定和/或第一参考值；

9A2.所述测算对象的许可偏差值、以系统固有参数为测算对象的基准值、以系统固有参数为测算对象的第一参考值中任意一种或多种参数为根据所述测算对象的历史 记录值、出厂默认值、人工输入值中任意一种或多种数据所设定所述测算对象的相对固定的能量传递状况识别数据9A3.根据模糊算法设定所述测算对象的许可偏差值、以系统固有参数为测算对象的基准值、以系统固有参数为测算对象的第一参考值中任意一种或多种参数；

9A4.当所述测算对象为源动力参数、机械运行参数中任一参数时，所述基准值根据所述测算对象的实测值、指令响应值、推算值中任意一种或多种数据设定，且所述基准值的取值时间与所述联合运算值的取值时间在预设的时间范围内。

方案9A1的实施细节：见实施例6、8及其替代和/或延伸实施例；

方案9A2的实施细节：通常情况下，测算对象的许可偏差值的设定原则是：该值需要尽量的小以提高监控的灵敏度，但又不能过小以降低监控的误触发率；同理，第一参考值的设定原则也为：就是尽量接近测算对象的基准值但又须与基准值保持合适的差值；如将第一参考值的上限值设为基准值的1.2～1.5倍，或将第一参考值的下限值设为基准值的0.7～0.9倍，或上限偏差值设为基准值的0.1～0.3倍，或将下限偏差值设为基准值的-0.3～-0.1倍；但该参考数据的精确设定，如靠人工试凑法，或经验法去慢慢摸索，去慢慢验证，参考数据调整准确度低、效率低；且不同起重机运行时的机况、载况变化万千，更为增大参考数据的精确设定的难度。

根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考数据(重点目标为其中的许可偏差值或第一参考值)，是优选方法之一；

当所述历史记录值已生成时，可根据历史记录值设定所述参考数据(如进行下述9A2_1、9A2_3中任意一种或多种步骤)；

9A2_1.根据所述历史记录原值与所述历史记录基准值的差值设定所述许可偏差值；

9A2_3.根据所述历史记录原值设定所述第一参考值；

上述9A2_1、9A2_2、9A2_3中共同规律为根据某值1设定某值2；本发明中，根据某值1设定某值2，可将某值1直接赋值给某值2，也可将某值1视情增大/或缩小/或附加偏置量再设定为某值2，可灵活处理；

参考数据设定的较优方式为：根据满足设定条件时所进行的起升运行能量平衡计算而获取的联合运算值设定所述参考数据中的基准值；根据预设的历史记录值设定参考数据中的许可偏差值，两者相结合可得到理想的参考数据，可最大限度的提高能量传递异常监控的灵敏度、降低监控的误报率；

方案9A3的实施细节：所述模糊算法包括下述任意一种或多种模糊算法规则：可根据在一定运行次数内统计分析曾使用次数最多的参考数据；或自动选择最近数次运行中选择次数最多的参考数据；或自动选择最近一次运行时参考数据；或设置各参考数据的 不同的权重指数(如用户预设最有价值、最有保护意义的参考数据)设定参考数据；或综合次数统计分析和权重指数而设定参考数据等；

方案9A4的实施细节：见实施例9及其各替代和/或延伸实施例；

方案9A1的有益意义：该技术方案是本发明核心思路之一，因为起重机的起重质量在每次运行中均可能发生大幅度变化，通过该采用该技术方案，实质建立一个自学习机制，可以自动跟随载荷的正常变化而柔性调整参考数据(重点目标为其中的基准值或第一参考值)；在此基础上可提高监控灵敏度、提高对环境变化的适应能力；

方案9A2的有益意义：该技术方案是本发明核心思路之一，当测算对象为起重质量、系统固有参数时，根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考数据(重点目标为其中的许可偏差值或第一参考值)，可以将参数设置准确性、监控灵敏度得到层次性提高，从常规的模糊控制变为精确控制。

方案9A3的有益意义：模糊算法预设参数，可提高系统的简便度；

方案9A4的有益意义：该方案可适用于测算对象为源动力参数、机械运行参数中任一参数时的能量传递异常监控。

12.进一步的，所述监控方法(#1)还满足下述10A1、10A2中至少一种条件：

10A1.所述测算对象为起重质量、系统固有参数中任意一种参数；

10A2.当所述测算对象为起重质量、系统固有参数中任意一种参数时，所述联合运算值和所述能量传递状况识别数据只源于一种参数获取系统，即均根据起升运行能量平衡计算所得。

本10A1方案的有益意义：

将源动力参数(如钢丝绳的拉力、卷筒的输出转矩、电磁转矩、电流、电气功率等)或机械运行参数(如速度、加速度等)作为测算对象是效果最差监控方案，测控难度/成本高，也降低了精度/性能；该类测算对象的测量联合运算值的幅值可能快速变化从而增大第一诱因的测量误差，通常还需要获取实测值/或指令值进而设定参考数据，参考数据幅值也可能快速变化进而带来第二诱因的测量误差；且因联合运算值、参考数据随时可能处于低幅值状态(相对于满量程测量)更容易造成第三诱因的测量误差，甚至监控失效；因为起重质量在不同的运行流程中可能大幅度变化，如果将源动力参数或系统运行参数作为测算对象，又必须先获取起重质量的值，从而导致第四诱因的测量误差，且使测算/监控系统更为复杂/高成本；

所述测算对象优选为起重质量，起重质量值在起重机当次运行中相对稳定，且便于 起重机乘员或监管人员直观目视判断监控效果，大为提高监控可信度；

测算对象次优为系统固有参数(尤其为效率系数)；该效率系数实质代表起重机机件的磨损状况、机件安全状况，且该参数在起重机运行中幅值变化不大，易于测控比较；但该种方式也存在上述第四诱因的测量误差，且不便于起重机操作人员直观目视判断监控效果；

本10A2方案的有益意义：典型的参数获取系统有传感器称重系统、变频器称重系统等，如果同时采用多路称重系统将大幅度的增加成本；如只采用一种参数获取系统；尤其是用电机驱动器(如变频器)进行参数测算(包括称重)，可大幅度降低起重机的运行安全监控成本。

13.进一步的，所述监控方法(#1)中，当所述测算对象为起重质量中任一种参数时，所述参考数据为基于预先进行的起升运行能量平衡计算所设定；当所述测算对象为起重运行参数中除起重质量外的任意一种参数时，所述起升运行能量平衡计算的输入参数包含起重质量，且作为所述起升运行能量平衡计算的输入参数的起重质量为基于预先进行的起升运行能量平衡计算所设定。

14.进一步的，所述监控方法(#1)中，当所述测算对象为起重质量中任一种参数时，所述参考数据为第一参考值或者由许可偏差值与基准值组成，所述第一参考值与所述能量状态识别基准值均基于预先进行的起升运行能量平衡计算所设定；

当所述测算对象为起重机运行参数中除起重质量外的任意一种参数时，所述起升运行能量平衡计算的输入参数包含起重质量，且起重质量中作为所述起升运行能量平衡计算的输入参数的参数均是基于预先进行的起升运行能量平衡计算所设定。

在本发明中，除测算对象的某一参数是(基于预先进行的)起升运行能量平衡计算所得是指该参数进行起升运行能量平衡计算的时间早于测算对象的联合运算运算值的取值时间，即该参数对应的起升运行能量平衡计算是早于测算对象的起升运行能量平衡计算的取值时间。同理，在本发明中，除测算对象外的某一参数是根据起升运行能量平衡计算所得，也是指该参数对应的起升运行能量平衡计算的取值时间是早于测算对象的起升运行能量平衡计算的取值时间。

15.进一步的，所述监控方法(#1)中，所述起重运行参数由源动力参数、系统运行参数、起重质量构成。

根据前述源动力组合型参数的描述，电气功率可组合出电气能量；本发明也允许使用能量类型的源动力组合型参数(如某一时间段的电能消耗、或某一时间段做功的总和)作为测算对象；动力与能量从物理概念容易混淆，但是对于起重机运行来说，两者的意义有所不同；动力是能量对时间的微分，具有瞬间-快速的概念，能量是动力在时间上 的累计，具有时间延滞-慢速的概念；所以用本发明提供的方案进行能量传递异常监控，最好使用源动力参数的瞬间值(如瞬间功率、瞬间转矩、瞬间驱动力、瞬间电流等)进行实时能量传递异常监控；如果使用能量类型的源动力组合型参数进行能量传递异常监控效果，则需将能量累计的时间控制得越小越好(如100毫米、10毫秒、1毫秒、0.1毫米)。

如果用能量类型的源动力组合型参数作为测算对象进行能量传递异常，也需具备核心括号内步骤(获取测算对象的联合运算值、设定参考数据、根据联合运算值和参考数据判断能量传递状况是否异常、对能量传递状况的判断结果有明确的处理方案)，可参照下述实施例10：

实施例10：本监控方法(#1)包括步骤A、B、C；

步骤A：本步骤包括步骤A1、步骤A2、步骤A3；

步骤A1：参考前述实施例5的方法，识别起重机的能量流向工况(电动提升、电机制动降落)，识别起重机的速度变化状况(非零匀速运行、加速运行、减速运行)，先获取(读取或测量)同一时间范围内的各参数(电机的效率系数Ke1和/或Ke2、机械传动系统的效率系数Km1和/或Km2、综合传动比im、吊具组件质量m0、提升速度V1、降落速度V2)的值，根据不同的能量流向工况和速度变化状况进行下述10A1-1、10A1-2中任意一种或多种计算，计算电机的电气功率的联合运算值Pm_cal，计算公式如下：

10A1-1.当能量流向工况为电动提升，且速度变化状况为非零匀速运行时，根据下述公式4-26测算电机的电气功率的联合运算值Po_cal；

Po_cal＝((m1+m0)*g)*V1/Kem1，(公式4-26)；

10A1-2.当起重机为电机制动降落+非零匀速运行时，根据下述公式4-29测算发电回馈制动功率的联合运算值P4_cal或电阻能耗制动功率P5_cal；

P4_cal＝(-(m1+m0)*g)*V2*(K14*Kem2)，(公式4-29-1)，

P5_cal＝(-(m1+m0)*g)*V2*Kem2，(公式4-29-1)；

进而将上述联合运算值Po_cal或P4_cal或P5_cal进行运算(如积分)获取在2秒之内的电气能量值EM1_cal，EM1_cal为间接得到的联合运算值；

步骤A2：在上述获取Pm_cal和EM1_cal值同时，获取(读取电机驱动器测算所得数据或用功率表测量)电气功率基准值Pm_r，进而对Pm_r积分运算以获取与EM1_cal同时期的2秒内的电气能量的实测值EM2，或者用有功电表直接测量而获取EM2值；EM2作为参考数据中基准值；设定许可偏差值EM_def3：EM_def3＝EM2/10，或EM_def3＝EM1_cal/8；

步骤A3：进行下述2个能量传递状况判断条件中任意一个或多个：判断条件1： ((EM1_cal-EM2)>EM_def3)、判断条件2：((EM1_cal-EM2)<(-EM_def3))、

步骤B:如步骤A3中2个能量传递状况判断条件中任一判断结果为是，则启动能量传递异常处理机制(如语音报警等)；

实施例10的替代方案1：可将能量计算的时间周期从2秒设为1秒、0.1秒、0.01秒等；时间越长，如大于5秒10秒等，则失去了能量传递异常监控的意义；时间越短，能量传递异常监控响应越快，但是联合运算值、实测值、参考数据的(四个诱因所致)测量误差将越大/效果越差；由此可见，将源动力参数或将源动力组合型参数(如能量)作为测算对象的能量传递异常监控效果，远不如将起重质量或系统固有参数作为测算对象。

在上述能量传递监控方法和系统中，允许系统根据需要切换测算对象，甚至同时启用多个测算对象，进行多个不同测算对象的多个能量传递状况判断；如既允许以起重质量作为测算对象进行能量传递状况判断和监控，同时也允许以滚动摩擦阻力系数作为另一个测算对象进行另一个能量传递状况判断和监控，只要任意一个能量传递状况判断结果为能量传递异常，则启动能量传递异常处理机制；

在监控过程中，也允许系统切换源动力参数,如起重机低速高转矩运行时，可以用转矩类型的参数(如电磁转矩)作为源动力参数；如起重机以高速低转矩运行时，可以用功率类型的参数(如电机功率)作为源动力参数，以提高测算对象的联合运算值计算精度，提高能量传递异常监控的灵敏度；

也允许以同一个测算对象，采用多个源动力参数同时进行同一个测算对象的多个联合运算值的测算，进行多个能量传递状况判断和监控；如以起重物品质量m1为测算对象，以电磁转矩Te作为源动力参数构建一个能量传递状况判断和监控#100系统，则该系统主要可以电机、传动机械、卷筒、钢丝绳的工作状况；同时以电源输入电气功率P3i作为源动力参数构建另一个能量传递状况判断和监控#101系统，则该系统可以同时监控起重机的电源装置、电机驱动器的工作状况；如果仅仅启用#100系统(未启用#101系统)监控电机及后端机械传动系统，则可直接用P3i和电机的电气功率Pm和效率系数k31验证起重机的电源装置、电机驱动器的能量传递状况是否正常，验证方法为判断((P3i*k31)-Pm)的计算结果是否大于预设阀值(如P3i/20)，如大于则电源装置或电机驱动器运行异常；

总体而言，在本发明提供的一种起重机升降运行时的监控方法及系统(#1)的基础上，根据起重机的能量传递原理，进行逐层或多层的能量传递异常监控，可在起重运行参数未超出安全极限阀值时，便于对起重机的整体动力系统、机械传动系统进行全方位 的灵敏而准确的保护。

16.本发明还提供一种起重机升降运行时的监控系统(#1)，包括：能量传递状况判断模块(2)，用于根据所述起重机的测算对象的联合运算值识别所述起重机的能量传递状况；所述测算对象为起重运行参数中任意一种或多种，所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得。

17、优选的，在上述监控系统(#1)，所述根据所述起重机的测算对象的联合运算值识别所述起重机的能量传递状况具体为：根据所述起重机的测算对象的联合运算值和所述测算对象的参考数据判断所述起重机的能量传递状况是否异常。

优选的，所述监控系统(#1)还包括联合运算值获取模块(1)，所述联合运算值获取模块(1)用于：获取所述起重机的测算对象的联合运算值，获取到的联合运算值将提供至能量传递状况判断模块(2)。

18、优选的，所述监控系统还包括能量传递异常处理模块(3)、输出模块(4)、保存模块(5)中的任意一种或多种模块；

所述能量传递异常处理模块(3)用于：如所述判断结果包括是，则启动设定的能量传递异常处理机制；

所述输出模块(4)可输出所述能量传递状况的信息；

所述保存模块(5)可保存所述能量传递状况的信息。

19.进一步的，所述监控系统(#1)满足下述12A1、12A2中至少一种条件：

12A1.所述测算对象为起重质量、系统固有参数中任意一种参数；

12A2.当所述测算对象为起重质量、系统固有参数中任意一种参数时，所述联合运算值和所述能量传递状况识别数据只源于一种参数获取系统，即均根据起升运行能量平衡计算所得。

本发明所提供的一种起重机升降运行时的监控方法及系统(#1)的有益效果：

本发明通过对起重机的结构和工作原理进行深入研究分析：起重机的运行实质就是能量传递过程；本发明提供的监控方法(#1)的步骤A中包含步骤：获取所述起重机的测算对象的以起升运行能量平衡计算所得联合运算值，所述起重机运行的能量平衡原理实质为能量守恒原理和牛顿第二定律(F＝m*a)和起重机运行特征三者的结合；在起重机运行的起升运行能量平衡计算中，起重机源动力参数代表动力的供应信息，起重质量代表动力受体最基本属性，起重机的系统运行参数代表能量传递的基础条件(如各种系统固有参数)和起重机在动力作用下产生的机械运行参数也即运动结果(如速度、加速度等)；本发明中，所述能量传递状况即能量传递系统的状况；能量传递状况也即能量传递状态，两者等同。

如果起重机的传动齿轮的磨损增大、阻转矩增大时：假如监控系统以源动力参数作为测算对象，则在其他相关的起重机运行条件(如起重质量、速度、加速度等)不变时，必然要耗费更多的动力而造成源动力参数的基准值与起重机运行的起升运行能量平衡计算所得联合运算值的偏差值增大；假如监控系统以机械运行参数中速度作为测算对象，如起重机的源动力参数的基准值不变以及其他相关的起重机运行条件(如起重质量、、加速度等)不变时，则可能导致起重机的速度的基准值与起重机运行的起升运行能量平衡计算所得联合运算值的偏差值增大；假如以起重质量(如起重物品质量m1或总质量m2)作为测算对象以及其他相关的起重机运行条件(如加速度等)不变时，则将导致起重机运行的起升运行能量平衡计算所得起重质量的联合运算值变化；所以通过将测算对象的联合运算值与参考数据进行比较，就可判断出所述起重机运行中的能量传递状况是否异常，并且通过后续的能量传递状况判断后的处理步骤可及时实现能量传递异常监控和预警；

因为参考数据是根据测算对象的基准值(并非根据安全极限阀值)而设定的，允许其远小于安全极限阀值；所以起重运行参数未超出安全极限阀值时，也便于实现对(包括起重机动力传动系统工作异常导致的)起重机能量传递异常进行监控和早期预警，便于尽量避免发生更严重的、不可预测的安全事故(包括钢丝绳断裂、起重机失控等)；如同人体医学的疾病诊断，如果晚期才发现可能意味生命终结，如果早期发现通常意味生命正常存活；所以本技术方案对于起重机的安全运行具有重要意义。

技术问题三：

本发明要解决的技术问题之三是提供一种起重机载荷的监控方法，以在现有公知技术基础上，降低超载监控的成本，或提高其安全性；

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

20.本发明还提供一种起重机载荷的监控方法(#2)，当所述起重机提升运行时，所述监控方法(#2)包括下述步骤：

13A.获取所述起重机的起重物品质量的联合运算值，进行下述13B1、13B2中任一种或多种方案处理；所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得，且所述起升运行能量平衡计算中所需求的源动力参数为电气动力参数；且所述起升运行能量平衡计算满足下述13A11、13A12中至少一种条件：

13A11.所述电气动力参数为电磁转矩或转矩电流或有功电流；

13A12.所述起升运行能量平衡计算满足下述13A121、13A122中至少一种条件：

13A121.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

13A122.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关 联；

13B1.判断所述联合运算值是否大于所述起重机的额定起重量，并进行下述13B11、13B12中任意一种或多种方案处理；

13B11.如所述判断结果包括是，则启动设定的超载处理机制；

13B12.输出和/或保存所述判断的信息；

13B2.输出和/或保存所述起重物品质量的联合运算值。

起重物品质量属于起重质量中的一种参数，其联合运算值是根据包括所述起重机的系统运行参数和源动力参数在内的参数计算所得，具体的可参照实施例1-5中各含有起重物品质量的公式。

21.进一步的，所述监控方法(#2)，所述起升运行能量平衡计算还满足下述条件：所述起升运行能量平衡计算中包括第一计算精度提高分量和/或第二计算精度提高分量；所述第一计算精度提高分量为内部综合旋转刚体的角加速度β和转动惯量L0的计算量，所述第二计算精度提高分量为机械旋转件的摩擦关联数据。

本技术方案的有益效果：起升运行能量平衡计算中包括第一计算精度提高分量和/或第二计算精度提高分量，可提高起重物品质量的联合运算值的计算精度。

22.进一步的，所述监控方法(#2)，所述获取所述起重机的起重物品质量的联合运算值包括下述步骤：获取所述起重机的输入参数的值；所述输入参数为计算所述联合运算值所需求的参数；根据所述获取的输入参数的值计算所述联合运算值。

23.本发明还提供一种起重机载荷的监控系统(#2)，当所述起重机提升运行时，所述监控系统包括联合运算值获取模块(1)；所述监控系统还包括超载处理模块(2)、输出模块(3)、保存模块(4)中的任意一种或多种模块；

所述联合运算值获取模块(1)用于：获取所述起重机的起重物品质量的联合运算值；所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得，且所述起升运行能量平衡计算中所需求的源动力参数为电气动力参数；且所述起升运行能量平衡计算满足下述16A11、16A12中至少一种条件：

16A11.所述电气动力参数为电磁转矩或转矩电流或有功电流；

16A12.所述起升运行能量平衡计算满足下述16A121、16A122中至少一种条件：

16A121.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

16A122.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联；

所述超载处理模块(2)用于：判断所述联合运算值是否大于所述起重机的额定起重量，并进行下述16B11、16B12中任意一种或多种方案处理；

16B11.如所述判断结果包括是，则启动设定的超载处理机制；

16B12.输出和/或保存所述判断的信息；

所述输出模块(3)用于：输出所述起重物品质量的联合运算值；

所述保存模块(4)用于：保存所述起重物品质量的联合运算值。

24.进一步的，所述监控系统(#2)，所述控制系统满足下述17A1、17A2中至少一种条件：

17A1.所述起升运行能量平衡计算中包括第一计算精度提高分量和/或第二计算精度提高分量；所述第一计算精度提高分量为内部综合旋转刚体的角加速度β和转动惯量L0的计算量，所述第二计算精度提高分量为机械旋转件的摩擦关联数据；

17A2.所述获取所述起重机的起重物品质量的联合运算值，包括下述方案：获取所述起重机的输入参数的值；所述输入参数为计算所述联合运算值所需求的参数；根据所述获取的输入参数的值计算所述联合运算值。

本发明13B11所述技术方案中所述超载处理机制，包括在超载时语音提示告警、声光告警、禁止提升、抱闸等；机器系统和人工可任意组合设定各种处理动作。

本发明13B12所述技术方案中所述判断的信息，包括判断所述联合运算值是否大于所述起重机的额定起重量的判断结果；如外部控制系统需求，该信息还可以包括所述起重物品质量的联合运算值、安全极限阀值中任意一个或多个数据。

本发明所提供的一种起重机载荷的监控方法(#2)及系统的有益效果：

现有公知技术中，称量物品质量效率最低的方法为起重机起吊重物送至磅秤上进行称重，还有在起重机的钢丝绳上设置称重传感器称重，因为称重传感器需要独立的电源供应、信号处理系统，且与起重机的起升系统不是真正的一体化方案，所以增高了成本与系统复杂度；本发明所提供的一种起重机载荷的监控方法(#2)可以利用起重机的电气动力参数称重，称重与起升控制内核一体化，从而成本低、精度高、效率高；对于省略传统的传感器称重系统、放弃低效的磅秤称重方式具有重大意义；

系统既可输出和/或保存称重结果，也可选择自然的进行超载监控，对于起重机的安全运行有重大意义。

本发明要解决的技术问题之四是提供一种起重机的控制方法，用于提高起重的的运行效率，也即提供了一种起重机运行效率的控制方法，以在安全运行前提下提高起重机运行的效率；

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

25.本发明还提供一种起重机的控制方法，该控制方法可用于提高起重机的运行效 率，包括下述步骤：

该起重机的机械运行参数预设有至少两个不同的档次，基于至少包括该起重机的起重质量在内的参数选择该机械运行参数的档次；或；基于至少包括该起重机的起重质量在内的参数计算该机械运行参数的联合运算值，当起重质量在零到额定载重量间变化时该机械运行参数具有至少两个大小不同的联合运算值；以根据该该机械运行参数的联合运算值或档次控制起重机运行；所述机械运行参数为提升速度、降落速度、加速提升时的加速度、减速降落时的加速度中任意一个或多个参数。

该控制方法中，所述至少两个不同大小的联合运算值或至少两个不同的档次，具有两种含义：第一种为大于或等于2的有限个联合运算值或档次，此时相当于按这有限个联合运算值或档次将起重质量对应的划分为多个部分，每个部分对应一个运行的速度和/或加速度；第二种为大于或等于2的无限个值，此时起重质量与运行的速度和/或加速度的值分别一一对应，起重机此时为进行无极调速。

起重机的机械运行参数的每一档次均有与其对应的值，简称为对应值，选择某档次也即选择某档次的对应值；上述选择该机械运行参数的档次，也是根据至少包括该起重机的运载物品质量在内的参数计算后再选择该机械运行参数的档次；因该机械运行参数的档次为根据其他类型数据(运载质量等)，经过公式或查表计算所得，所以该机械运行参数的某档次的对应值为一种联合运算值；

该控制方法中，无论“计算该机械运行参数的联合运算值”或“计算后再选择该机械运行参数的档次”该计算也即根据至少包括该起重机的运载物品质量在内的参数和预设的映射关系计算；具体映射关系，见后文详述。

该控制方法中：“以根据该该机械运行参数的联合运算值或档次控制起重机运行”；包括两种情况，一种在实施本控制方法的控制系统内控制，另一种为输出该机械运行参数的联合运算值或档次，以给外部的控制系统控制起重机运行；

所述“根据该该机械运行参数的联合运算值或档次控制起重机运行”，包括两种实现方式；一种为将该该机械运行参数的联合运算值或该档次的对应值作为指令预设值，以控制起重机运行；另一种为将该该机械运行参数的联合运算值或该档次的对应值作为运行上限阀值，以控制起重机运行；具体控制方法，见后文详述。

该控制方法中：用于控制起重机运行的该机械运行参数的联合运算值或的该档次的对应值不能大于该机械运行参数的安全值；

关于机械运行参数的安全值的描述：因为当该机械运行参数为速度时，该速度主要具有电动提升、电机制动降落等多种工作状况；提升速度指电动提升时提升速度；降落速度指电机制动降落时降落速度；当该机械运行参数为加速度时，该加速度具有加速提 升、减速降落、加速降落、减速提升等多种工作状况：

所以相应的，根据多种不同的工作状态，该机械运行参数的安全值为电动提升时提升速度的许可值、电机制动降落时降落速度的许可值、加速提升时加速度的许可值的绝对值、减速降落时加速度的许可值的绝对值中至少一种；

上述控制方法中，该机械运行参数的安全值为根据至少包括起重质量(优选为当前的实际值)和源动力参数(优选为安全极限阀值)的参数进行计算所得；该机械运行参数的安全值的计算可在控制起重机运行前的任何时候计算，该计算既可在内部系统中也可在外部系统中进行；如在外部系统中进行，则只需要读取其结果。例如从后述的第二关联表格、第一关联表格读取结果；重点不在于计算过程，而在于结果的核准：只需要保障控制起重机运行的机械运行参数的值不大于安全值或机械运行参数的档次的对应值不大于安全值即可；

26，优选的，上述控制方法中，所述“根据该该机械运行参数的联合运算值或档次控制起重机运行”为：将该该机械运行参数的联合运算值或该档次的对应值作为指令预设值，以控制起重机运行。

27，进一步的，在上述控制方法中，轻载时该机械运行参数的档次的对应值大于重载时该机械运行参数的档次的对应值，或轻载时该机械运行参数的联合运算值大于重载时该机械运行参数的联合运算值。

28.进一步的，所述基于至少包括该起重机的起重质量在内的参数计算，具体为：根据至少包括所述起重机的起重质量和所述起重机的源动力参数在内的参数计算。

29.进一步的，如第28条内容所示所述控制方法中，所述计算为起升运行能量平衡计算；所述起升运行能量平衡计算与所述起重机的运行工况关联，尤其当所述机械运行参数包括降落速度时。

30.进一步的，如第29条内容所示所述控制方法中，所述起升运行能量平衡计算满足下述21A1、21A2、21A3、21A4中至少一种条件：

21A1.所述起升运行能量平衡计算中包括的源动力参数为电气动力参数；

21A2.所述起升运行能量平衡计算满足下述21A21、21A22中至少一种条件：

21A21.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

21A22.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联；

21A3.根据电机运行工况调整所述效率系数的计算方法；

21A4.当所述起升运行能量平衡计算中包括的源动力参数为电气功率时，根据电机运行工况进行所述电气功率的类型设置。

31.进一步的，如第25、28任一条内容所示所述控制方法中，满足下述22A1、22A2、22A3、22A4中至少一种条件：

22A1.所述起重质量的值为根据电气动力参数计算所得；

22A2.所述起重质量的值基于起升运行能量平衡计算所得；

22A3.所述起重质量的值为当前的实际值，所述源动力参数的值为安全极限阀值；

22A4.所述获取所述起重机的机械运行参数的联合运算值可具体包括：包括下述步骤：获取所述起重机的输入参数的值；所述输入参数为计算所述机械运行参数的联合运算值所需求的参数；根据所述获取的输入参数的值计算所述机械运行参数的值。

32.本发明还提供一种起重机的控制系统，包括：包括控制模块(1)；

该控制模块(1)，用于实现：该起重机的机械运行参数预设有至少两个不同的档次，基于至少包括该起重机的起重质量在内的参数选择该机械运行参数的档次；或；基于至少包括该起重机的起重质量在内的参数计算该机械运行参数的联合运算值，当起重质量在零到额定载重量间变化时该机械运行参数具有至少两个大小不同的联合运算值；以根据该该机械运行参数的联合运算值或档次控制起重机运行；所述机械运行参数为提升速度、降落速度、加速提升时的加速度、减速降落时的加速度中任意一个或多个参数。

此处，至少两个不同大小的档次或者联合运算值，具有两种含义：第一种为大于或等于2的有限个档次或者联合运算值，此时相当于按这有限个档次或联合运算值将运载质量对应的划分为多个部分，每个部分对应一个运行的速度和/或加速度；第二种为大于或等于2的无限个值，此时运载质量与运行的速度和/或加速度的值分别一一对应，起重机此时为进行无极调速。

在上述控制模块(1)中，用于控制起重机运行的该机械运行参数的该档次的对应值、指令预设值、运行上限阀值不能大于该机械运行参数的安全值；

该机械运行参数的安全值为根据至少包括起重质量(优选为当前的实际值)和源动力参数(优选为安全极限阀值)的参数进行计算所得；当然，该计算即可在内部系统中也可在外部系统中进行；

进一步的，在上述控制系统中，所述“根据该该机械运行参数的联合运算值或档次控制起重机运行”为：将该该机械运行参数的联合运算值或该档次的对应值作为指令预设值，以控制起重机运行。

进一步的，在上述控制系统中，轻载时该机械运行参数的档次的对应值大于重载时该机械运行参数的档次的对应值，或轻载时该机械运行参数的联合运算值大于重载时该机械运行参数的联合运算值。

33、进一步的，在上述控制模块(1)中，所述基于至少包括该起重机的起重质量 在内的参数计算，具体为：根据至少包括所述起重机的起重质量和所述起重机的源动力参数在内的参数计算。

34.进一步的，所述控制系统满足下述24A1、24A2、24A3、24A4、24A5、24A6方案中至少一种条件：

24A1.所述起重质量的值为根据电气动力参数计算所得；

24A2.所述起重质量的值基于起升运行能量平衡计算所得；

24A4.所述起重质量的值为当前的实际值，所述源动力参数的值为安全极限阀值；

24A5.所述计算为起升运行能量平衡计算；当所述机械运行参数包括降落速度时，所述起升运行能量平衡计算与所述起重机的运行工况关联；

24A6.所述获取机械运行参数的联合运算值包括下述方案：获取所述起重机的输入参数的值；所述输入参数为计算所述联合运算值所需求的参数；根据所述获取的输入参数的值计算所述联合运算值。

本控制方法的实施说明：

本控制方法的核心内容之(一)：

演示如何根据至少包括起重质量(优选为当前的实际值)和源动力参数(优选为安全极限阀值)的参数计算用于控制起重机运行的机械运行参数的安全值。

该安全值的计算或获取，优选实施方案19A包括下述19A-1、19A-2方案：

(一.1)

19A-1实施方案如下：

所述起重质量的值可为当前的实际值或预设值；因为本控制方法的核心目的为根据起重质量的当前的实际值设置用于控制起重机运行的机械运行参数的安全值，以提高起重机的运行效率，所以起重质量的值优选为当前的实际值，且该当前的实际值优先为根据电气动力参数以起升运行能量平衡计算所得；当然该当前的实际值也允许由其他源动力参数进行起升运行能量平衡计算所得，也允许由传感器称重所得，只是后两种方式将抬升成本；

所述源动力参数的值，优选为源动力参数的安全极限阀值，与起重质量的当前的实际值配合进行计算，这样便于实现起重机最高运行效率；也可选择为小于安全极限阀值的数值，将不利于提高效率；

通过深入研究分析起重机的结构，参考前述实施例4可取得下述公式19-1、2、3、4、5、6、7中计算方式；Po_ena为电机功率的许可值，Te_ena为电磁转矩的许可值，P4_ena为发电回馈制动功率的许可值，P5_ena为能耗制动功率的安全极限阀值，F1_ena为钢丝绳综合拉力的许可值；上述诸多许可值，均为可由根据起重机型号、现场需求设 定的安全极限阀值，根据功率类型的许可值(如Po_ena或P4_ena或P5_ena)以及根据各不同的能量流向工况(或连同速度运行状况)计算出提升速度的许可值V1_ena和/或降落速度的许可值V2_ena，根据力或转矩或瞬间功率类型的许可值(如F1_ena)以及根据各不同的能量流向工况(或连同速度运行状况)计算出加速度的许可值aj_ena；特别声明，如某参数加以后缀_ena，则表示该参数为系统预设的安全值或许可值。

(一.2)

当所述机械运行参数为提升速度或降落速度时，优选方案19-1说明如下：

根据电动状态时电气系统的功率的许可值计算电动提升时提升速度的许可值，参考前述公式5-1可获得下述公式19-1：

V1_ena＝Kem1*Po_ena/((m1+m0)*g)，(公式19-1)；

根据发电回馈功率和/或能耗制动功率的安全极限阀值计算在电机制动降落时降落速度的许可值，参考前述公式5-4可获得下述公式19-4：

V2_ena4＝(P4_ena/(K14*Kem2))/(-(m1+m0)*g)，(公式19-4-1)；

V2_ena5＝(P5_ena/Kem2)/(-(m1+m0)*g)，(公式19-4-2)；

上述公式19-1、19-2、19-3、19-4所计算出的(各种速度)的最佳许可值，可理解为经过安全核准的最大速度的许可值。

(一.3)

19A-2实施方案如下：

当所述机械运行参数为加速提升时的加速度、减速降落时的加速度中任意一个参数时，优选方案19A-2的详细方案19A-2-1、19A-2-2说明如下：

19A-2-1.根据起重总质量m2也即(m1+m0)和钢丝绳综合拉力的许可值F1_ena计算加速提升时加速度和/或减速降落时加速度的许可值；当起重机为加速提升时，或当起重机为减速降落时，钢丝绳承受的最大的变速冲击力；参考前述公式1-3可获得下述公式19-5：

|aj1_ena|＝|aj4_ena|＝F1_ena/(m1+m0)-g，(公式19-5)；

19A-2-2.上述19A-2-1方案，为根据钢丝绳综合拉力的许可值F1_ena计算加速度的许可值，该钢丝绳综合拉力的许可值F1_ena通常可根据钢丝绳的破断应力再除以一预设的安全系数得知，该破断应力可根据钢丝绳的材质查询相关的机械手册得知，该安全系数通常可设为12左右；通常可默认钢丝绳为起重机的最薄弱环节，当然也可通过机械旋转件(如卷筒、传动齿轮、电机转子输出轴)的剪切应力安全值设置加速度的许可值(通过参考实施例3中公式3-3、3-4、3-5、3-6进行)，还可以根据电磁转矩的安全值或电流的安全值或瞬间电气功率的安全值设置加速度的许可值(通过参考前述实施 例4中公式4-5至4-12进行)；系统可进行安全核算，确认钢丝绳综合拉力的许可值、机械旋转件的剪切应力安全值、电磁转矩的安全值或电流的安全值或瞬间电气功率的安全值中最薄弱的参数，根据该最薄弱的参数确定加速度的许可值。

上述19A-2-1、19A-2-2方案所得的(各种加速度)许可值，可理解为经过安全核准的最大加速度的许可值；因为即使在同一运行方向，加速度可能存在正负之分；上述方案所得的(各种状况下加速度的)许可值，可理解为经过安全核准的加速度的许可值的绝对值；显而易见的，由上述计算公式得知，该许可值适用于当前的起重质量值；当该起重质量值不同时，该加速度的许可值的绝对值将不同；

本控制方法的核心内容之(二)：

(二.1)

分析如何用指令预设值、运行上限阀值控制起重机运行；指令预设值、运行上限阀值均为正值；具体如下：

起重机升降运行的每一个动作，均会由控制系统发出一个目标参数(机械运行参数中提升速度和/或降落速度和/或各速变方向的加速度)的目标值(也即指令预设值)，然后由执行机构如起重机的动力系统驱动起重机按目标值(也即指令预设值)运行；

(二.2)、用指令预设值控制起重机运行的说明：

指令预设值用于主动控制起重机的速度和/或加速度，即用作主动控制起重机运行的机械运行参数的(起重机提升速度和降落速度和各速变方向的加速度)的目标值，用于直接控制该起重机的运行；该控制方式为一种主动控制方式；如上所述，因为该指令预设值为根据至少包括所述起重机的起重质量(当前的实际值)和所述起重机的源动力参数(安全极限阀值)在内的参数计算所得，所以该方式可使起重机提升速度和/或降落速度和/或各速变方向的加速度运行于最大值，可以提高起重机运行效率，同时也可保障起重机运行安全；

(二.3)、用运行上限阀值控制起重机运行的说明：

运行上限阀值，指起重机在运行过程中提升速度、降落速度、各速变方向的加速度的上限阀值；用运行上限阀值控制起重机运行，为一种非主动的、但有益于安全的控制方式；该控制方式包括下述方案：当起重机的提升速度/或降落速度(的当前值或目标值)不大于所述运行方向的运行上限阀值时，起重机的的原运行动作即不受限制；当起重机的提升速度/或降落速度(的当前值或目标值)大于所述运行方向的运行上限阀值即进行限速、或超速报警、或停机保护等处理；该限速指将提升速度/或降落速度(的当前值或目标值)限制为不大于运行上限阀值的值；

当起重机的加速度(的当前值或目标值)的绝对值不大于所述速变方向的加速度的运行上限阀值时即不受限制；当起重机的加速度(的当前值或目标值)的绝对值大于所述速变方向的加速度的运行上限阀值时即进行加速度限幅、或超限报警、或停机保护等处理；该加速度限幅指将所述速变方向的加速度(的当前值或目标值)的绝对值限制为不大于运行上限阀值的值；

具体的限速措施，可参考现有控制技术进行，如降低速度的目标值或指令预设值(如降低变频器的设定频率)以让电机减速等；具体的加速度限幅的措施，可参考现有控制技术进行，如降低速度当前的目标值或指令预设值的变化率(如降低变频器的设定频率的变化率、使速度变化曲线的斜率降低等)以让电机进行加速度限幅等。

当起重机的电机驱动器具备直接的加速度控制功能时，可直接控制加速度以控制起重机运行；当该电机驱动器不具备直接的加速度控制功能时，可通过控制加减速运行时间间接的控制加速度；如变频器当前频率(也即当前速度)已知，目标频率(也即目标速度)已知，则通过目标频率和当前频率的差值(也即速度的差值)除以加速度的值即可换算出理想的加减速运行时间。

(二.4)、

本发明19A-1和/或19A-2方案为为根据起重机的起重质量(优选为当前的实际值)和源动力参数(如电气功率或钢丝绳拉力，其值优选为安全极限阀值)计算出用于控制起重机运行的机械运行参数的安全值，机械运行参数的安全值包括经过安全核准的速度的许可值、经过安全核准的加速度的许可值的绝对值中至少一种，也即机械运行参数的安全值包括电动提升时提升速度的许可值、电机制动降落时降落速度的许可值、加速提升时加速度的许可值、减速降落时加速度的许可值中至少一种；在确保安全的前提下可使起重机速度最快/效率最高，属于起重机运动控制中高度智能化的方案；

当源动力参数为当前的实测值，起重质量为当前的联合运算值或实测值时，所计算出的机械运行参数的联合运算值也为当前值；本发明所述“根据该机械运行参数的联合运算值或该档次的对应值控制起重机运行”还可包括下述方案：检测经过联合计算所得的机械运行参数的当前值是否超出已预设的安全极限阀值，如是则进行相关的报警、或限速处理；

参考上述计算方法，也可选择源动力参数的额定值/人工预设值与起重质量的当前的实际值配合进行计算，相应的所得出的机械运行参数的值可理解为：在起重机的载荷为当前的起重质量值时的速度或加速度的额定值/人工预设值；也可根据该速度或加速度的额定值/人工预设值作为指令预设值运行上限阀值以控制起重机运行，控制方法可参考上述方案。

本控制方法的核心内容之(三)：

控制起重机运行的机械运行参数的安全值的计算或获取，除了上述基础实施方案19A之外，还有查表式实施方案19B、最简化实施方案19C、19D实施方案等多种方式；

19B实施方案说明如下：所述起重机的机械运行参数的值(联合运算值)，除了采用上述19A的优选计算方案外，还可根据所述起重机的起重质量和源动力参数进行性能低、但简便的计算；如预设一起重机的起重质量、源动力参数、机械运行参数的关联表格，该关联表格为第二关联表格；当输入已知的起重质量、源动力参数时，查表得出机械运行参数的值(联合运算值)；根据所述机械运行参数的值控制起重机运行；

19C实施方案说明如下：预设一起重机的起重质量、机械运行参数的关联表格，该关联表格为第一关联表格；当输入已知的起重质量时，查表得出机械运行参数(提升速度、降落速度、加速提升时的加速度、减速降落时的加速度)的值(联合运算值)；根据所述机械运行参数的值控制起重机运行；

19D实施方案说明：上述19A、19B、19C为在控制系统内部进行所述起重机的机械运行参数的值(联合运算值)的计算；也允许由外部、其他系统进行机械运行参数的值(联合运算值)的计算，只需要其计算方法采用19A、19B、19C中所述计算方法即可；读取该由外部、其他系统计算所得机械运行参数的值(联合运算值)；根据所述机械运行参数的值控制起重机运行；

本发明中，除了用公式/模型进行计算外，查表也为一种计算方法，表格计算；上述公式19-1、公式19-4-1、公式19-4-2、公式19-5、第二关联表格、第一关联表格中任一公式、表格，均可称为一种至少包括所述起重机的起重质量在内的参数与该起重机的机械运行参数的映射关系；

根据所述起重质量值得所述机械运行参数的值的取值动作，通常在某一特定时候进行，如起重机关门、启动升降运行运行前；当然，该取值动作也可在升降过程中进行该取值，由用户自行选择。

上述19A、19B、19C、19D任一方案中，“根据所述机械运行参数的值控制起重机运行”，该控制起重机运行均指控制所述起重机符合安全规范运行；

本控制方法的核心内容之(四)：

上述内容已解决了控制起重机运行的机械运行参数的安全值的来源、如何根据指令预设值、运行上限阀值控制起重机运行，下述内容将重点介绍如何进行分档、如何根据档次或离散值控制起重机运行，具体内容如下：

本控制方案的核心目的为根据起重质量(当前的实际值)和电气功率的许可值调整 起重机提升速度、降落速度；当该机械运行参数为提升速度或降落速度时，当该“至少两个”为仅为两个时，可简单理解为高速值、低速值，高速值大于低速值；也可理解为该速度有两个不同档次，一高速档、一低速档，每一档次均有一对应值；高速档的对应值为高速值，低速档的对应值为低速值，高速档的对应值大于低速档的对应值；

本发明特约定如下：“至少两个”不包括该该机械运行参数为零或该机械运行参数值与零的差值小于一预设值的情况；此约定的主要目的就是为了业内技术人员理解和操作方便，在“至少两个”中排除零速。

当起重机提升或准备提升时，设定一个判断阀值也即第三预设值，如起重质量的值大于该第三预设值，则输出一个提升加速度(/提升速度)的指令预设值的指令预设值；如起重质量的值小于该第三预设值，则输出该提升加速度(/提升速度)的另一个不同大小的指令预设值；例如：当起重质量的值小于第三预设值，则将高速值作为提升加速度(/提升速度)的指令预设值/或运行上限阀值，或控制起重机运行于高速档；当起重质量的值大于或等于第三预设值，则将低速值作为提升加速度(/提升速度)的指令预设值/或运行上限阀值，或控制起重机运行于低速档；

当起重机降落或准备降落时，当该“至少两个”为三个时，三个速度可简单理解为“高速值、中速值、低速值”，高速值大于中速值，中速值大于低速值；也可理解为该速度三个不同档次，一高速档、一中速档、一低速档，每一档次均有一对应值；高速档的对应值为高速值，中速档的对应值为中速值，低速档的对应值为低速值，高速档的对应值大于中速档的对应值，中速档的对应值大于低速档的对应值；如设定两个大小不同的判断阀值(也即第四预设值、第五预设值)，将起重质量的值简单分为大、中、小三个区间；例如：0<第四预设值<第五预设值<额定起重量，“小”区为0到第四预设值的区间，“中”区为第四预设值到第五预设值的区间，“大”区为第五预设值到额定起重量的区间；当起重质量的值处于“大”区时，则将低速值作为降落速度(降落时加速度)的指令预设值/或运行上限阀值，或控制起重机运行于低速档；当起重质量的值处于“中”区时，则将中速值作为降落速度(降落时加速度)的指令预设值/或运行上限阀值，或控制起重机运行于中速档；当起重质量的值处于“小”区时，则将高速值作为降落速度(降落时加速度)的指令预设值/或运行上限阀值，或控制起重机运行于高速档；

当然，上述根据第三预设值、第四预设值、第五预设值分区，仅仅为一示例，并非限定；用户可参照该方式，自行调整各预设值、自行分区；

因此，当该“至少两个”为有限个数时(如4、5、6、8等)，其实质为该机械运行参数的的值是多个离散值，根据这多个离散值将起重机分为多档进行控制。至于上述的高速值、中速值、低速值、每一档次的对应值，其值的具体大小，可根据型式试验设定、 有限次的实验、人工试凑法等方案确定，也可参考上述任一映射关系(公式或表格)进行设定；本文中所有预设值，均可根据型式试验设定、有限次的实验、人工试凑法等方案确定。

根据19A、19B、19C、19D方案，其实允许更多的档次/离散值，甚至是无极调速，以使起重机处于空载到满载时均可保障起重机运行效率较高，也即起重质量为从零到额定起重量区间任一值时，均可保障起重机运行效率较高；

本控制方法的核心内容之(五)：

(五.1)

分析各种载荷状况(如空载、轻载、重载、满载)时，与机械运行参数的安全值(尤其为速度的许可值)的关系；显而易见的，当起重质量值为零(m1＝0)时为空载，；当起重质量值等于起重机的额定载重量m1_ena(m1＝m1_ena)时为满载，；

为了便于理解，本发明约定：当起重质量值大于零且小于第一预设值(0<m1<第一预设值)时为轻载；当起重质量值大于等于第二预设值且小于起重机的额定载重量m1_ena时(第二预设值≤m1<m1_ena)为重载；

(第一预设值≤第二预设值)；例如，第一预设值可去值平衡值的0.5倍，第二预设值可取平衡值的1.5倍；当然，该值第一预设值、第二预设值可由用户调整；

通常来说，起重机满载提升时，消耗电动功率多，允许的提升速度变低；起重机满载降落时，许可的降落速度受制于电气动力系统对制动功率的吸纳能力；尤其在能耗制动时，需要特别注意，最好不让制动功率超出预设的安全极限阀值，否则将导致电机驱动器母线电压升高/报故障/急刹车等危险状况。

综合而言，控制起重机运行的起重机提升速度和降落速度和各速变方向的加速度的目标值、运行上限阀值、每一档次的对应值，均需要经过深入的安全计算方可得知；本发明所述“控制起重机运行”，通常指“控制所述起重机符合安全规范运行”；

所述符合安全规范，为下述安全条件1、安全条件2、安全条件3中至少一种；

安全条件1：如实施方案19A所示过程，用于控制起重机运行的该机械运行参数的联合运算值或该档次的对应值(也即指令预设值或运行上限阀值)为机械运行参数的安全值，该机械运行参数的安全值是根据至少包括起重质量(优选为当前的实际值)和源动力参数(优选为安全极限阀值)的参数进行计算所得(如实施方案19A所示)；可以理解的，用该机械运行参数的安全值控制起重机运行是安全的；

安全条件2：如19B、19C、19D方案，通过查表或从外部、其他系统获取该用于控制起重机运行的该机械运行参数的联合运算值或该档次的对应值(也即指令预设值或运 行上限阀值)，从结果上验证：该值不大于机械运行参数的安全值；

该机械运行参数的安全值是根据至少包括起重质量(优选为当前的实际值)和源动力参数(优选为安全极限阀值)的参数进行计算所得(如实施方案19A所示结果)；可以理解的，用该机械运行参数的值控制起重机运行是安全的；

安全条件3：用于控制起重机运行的该机械运行参数的联合运算值或该档次的对应值(也即指令预设值或运行上限阀值)和起重质量(当前的实际值)所对应的源动力参数的值不大于该源动力参数的安全极限阀值；具体实施方式，所对应的源动力参数的值可由上述公式19-1、公式19-4-1、公式19-4-2、公式19-5的变形公式计算所得。

(五.3)

根据上述内容分析得知，根据该机械运行参数的联合运算值或该档次的对应值控制所述起重机运行：轻载时该机械运行参数的档次的对应值大于重载时该机械运行参数的档次的对应值，或轻载时该机械运行参数的联合运算值大于重载时该机械运行参数的联合运算值。。

本发明所提供的一种起重机运行效率的控制方法及系统的有益效果：现有公开文献资料中根据起重物品质量m1调整起重机运行速度的思路，但具体方案模糊不清，且没有区分制动功率与电动功率可能存在的大幅度差异，如不区分起重机的电动状态和电机制动状态盲目的进行速度调整非但起不到速度调整的效果，反而容易导致起重机产生安全事故；

机械装置的损坏的直接原因为在一定的载重时加速度过大将导致机械系统应力大于安全阀值(如钢丝绳拉力大于破断应力而断裂，如瞬间转矩超限/剪切应力超限导致传动轴断轴、齿轮爆裂等)；在起重机领域的现有公知文献资料中，对于起重机防钢丝绳断裂的安全事故的研究存在缺失；更多的是依靠“严禁反转急刹车”进行人员训导，也就是依靠操作人员的经验和自觉去预防；

运用本发明提供的一种起重机运行效率的控制方法及系统，可准确的设置起重机的安全运行速度，对于提高起重机的运行效率有重要意义；可以科学的设置加速度值，对于预防人员操作失误造成变速冲击力超限、预防钢丝绳断裂的安全事故有重要意义。

技术问题五：

本发明要解决的技术问题之五是提供一种起重机运行参数超限的监控方法，以在起重机运行时提高安全性；

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

35.本发明还提供一种起重机运行参数超限的监控方法(#3)，包括步骤：获取所述起重机的源动力参数的联合运算值，判断所述源动力参数的联合运算值是否超出所述源 动力参数的系统预设值或安全极限阀值；所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得。

本监控方法(#3)中，用于判断所属起重机的源动力参数是否超限；该系统预设值的大小可根据实际需求进行选取，但通常满足:0<系统预设值≤源动力参数安全极限阈值。

例如，源动力参数为起重机的钢丝绳的拉力，系统预设值既可为该钢丝绳的拉力的正常值(也即额定值或标定值)，该值通常为通过型式试验、或生产厂商、或专业检测机构给定；系统预设值也可用用户现场需要、现场确认的理想值；系统预设值也可为安全极限阈值×80％值；一旦钢丝绳的拉力的联合运算值超过该安全极限阈值，则说明源动力参数超限。

进一步的，系统预设值还可以设置为多个，以实现分级的参数超限；如将钢丝绳的拉力的正常值作为第一系统预设值(假设将其取值50％×钢丝绳的拉力的安全极限阈)；将85％×钢丝绳的拉力的安全极限阈设为第二系统预设值；

当钢丝绳的拉力的联合运算值>安全极限阈,则可启动紧急限速、加速度限幅、停机、禁止运行、发出报警信号等保护措施；

当安全极限阈>钢丝绳的拉力的联合运算值>第二系统预设值时，此时可亮红灯，以示警示源动力参数处于第二超限范围；

当第二系统预设值>钢丝绳的拉力的联合运算值>第一系统预设值时，此时可亮黄灯，以示警示源动力参数处于第一超限范围；

当钢丝绳的拉力的联合运算值<第一系统预设值时，此时可亮绿灯，以表示源动力参数未超限。

36.进一步的，在本发明所述起重机运行参数超限的监控方法中，所述起升运行能量平衡计算中需求的系统运行参数包括速度和/或加速度，且所述速度和/或加速度的值是根据指令预设值或实测值设定；

优选的，上述35条的控制起重机运行参数超限的监控方法中，还可包含预先进行的获取所述起重机的测算对象的联合运算值的步骤。

37、进一步的，在本发明所述起重机运行参数超限的监控方法中，还可包含下述25A1、25A2任意一种或多种方案：

25A1.如所述判断结果包括是，则启动设定的源动力参数超限处理机制；

25A2.输出和/或保存所述判断的信息。

38.进一步的，所述监控方法(#3)满足下述26A1、26A2、26A3、26A4、26A5、26A6、26A7、26A8中至少一种条件：

26A1.所述源动力参数包括牵引件的动力参数、机械旋转件的动力参数、电气动力参数中任一参数；

26A2.根据电机运行工况调整所述效率系数的计算方法；

26A3.当所述源动力参数为电气功率时，根据电机运行工况进行所述电气功率的类型设置；

26A4.所述起升运行能量平衡计算满足下述26A41、26A42中至少一种条件：

26A41.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

26A42.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联；

26A5.当所述起升运行能量平衡计算中需求起重质量的值时，所述起重质量的值为根据电气动力参数计算所得；

26A6.计算所述源动力参数的联合运算值所需求的起重质量的值，为基于在先的起升运行能量平衡计算所得；

26A7.所述起升运行能量平衡计算与所述起重机的运行工况关联；

26A8.所述获取所述起重机的源动力参数的联合运算值包括下述步骤：获取所述起重机的输入参数的值；所述输入参数为计算所述联合运算值所需求的参数；根据所述获取的输入参数的值计算所述联合运算值。

39.本发明还提供一种起重机运行参数超限的监控系统(#3)，源动力参数超限监控模块(2)；

所述源动力参数超限监控模块(2)用于：获取所述起重机的源动力参数的联合运算值，判断所述源动力参数的联合运算值是否超出所述源动力参数的系统预设值或安全极限阀值，所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得。

40、上述起重机运行参数超限的监控系统中，还可包括下述步骤，进行下述27A1、27A2中任意一种或多种方案处理；

27A1.如所述判断结果包括是，则启动设定的源动力参数超限处理机制；

27A2.输出和/或保存所述判断的信息。

28.进一步的，所述监控系统(#3)满足下述28A1、28A2、28A3、28A4、28A5、28A6、28A7、28A8中至少一种条件：

28A1.所述源动力参数包括牵引件的动力参数、机械旋转件的动力参数、电气动力参数中任一参数；

28A2.根据电机运行工况调整所述效率系数；

28A3.当所述源动力参数为电气功率时，根据电机运行工况进行所述电气功率的设 置；

28A4.所述起升运行能量平衡计算满足下述28A41、28A42中至少一种条件：

28A41.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

28A42.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联；

28A5.当所述起升运行能量平衡计算中需求起重质量的值时，所述起重质量的值为根据电气动力参数计算所得；

28A6.计算所述源动力参数的联合运算值所需求的起重质量的值，为基于在先的起升运行能量平衡计算所得；

28A7.所述起升运行能量平衡计算与所述起重机的运行工况关联；

28A8.所述监控系统包括联合运算值获取模块，用于获取所述起重机的源动力参数的联合运算值包括下述步骤，具体可包括获取所述起重机的输入参数的值；所述输入参数为计算所述联合运算值所需求的参数；根据所述获取的输入参数的值计算所述联合运算值。

本监控方法(#3)的实施说明：本监控方法(#3)是与前述一种起重机运行效率的控制方法同一思想根源的技术，可以理解为监控方法(#3)是前述一种起重机运行效率的控制方法的逆运算；该方案适用于不需要和/或不允许主动调整起重机的速度和/或加速度的场所；

当所述起升运行能量平衡计算中包括起重物品质量时，所述起重物品质量的值为当前值或预设值；可在各种起重物品质量的设置条件下预测出钢丝绳的综合拉力或旋转机械的转矩是否会超限；

当起重机的电机驱动器具备直接的加速度控制功能时，可直接读取指令预设值中的加速度；当该电机驱动器(如变频器)不具备直接的加速度控制功能时，可通过该电机驱动器已发出的、准备执行的指令预设值(已知的当前频率(也即当前速度)、设定的目标频率(也即目标速度)、设定加减速运行时间、设定的加减速曲线的斜率)，可得出该指令预设值的加速度；通常来说，速度的指令预设值可从电机驱动器中简便的读取得知。

本发明所提供的监控方法(#3)的实施例1：

当起重机提升+加速运行时，或起重机降落+减速运行时，利用实施例1的替代实施例1中公式1-2可测算出吊具组件上钢丝绳的综合拉力的联合运算值F1_cal：F1_cal＝(m1+m0)*(g+aj)，(公式1-2)；

判断(F1_cal>F1_ena)是否成立，如判断结果为是则启动设定的源动力参数超限处 理机制；

本发明所提供的监控方法(#3)的实施例2：

当能量流向工况为电动提升，且速度变化状况为非零匀速运行时，利用实施例4的替代实施例3示例1中公式4-15可测算出电磁转矩Te的联合运算值：Te_cal＝((m1+m0)*g)*R1/(Kem1*im)，(公式4-15)；

判断(Te_cal>Te_ena)是否成立，输出和/或保存所述判断的信息；

本发明所提供的监控方法(#3)的实施例3：

当能量流向工况为电动提升，且速度变化状况为非零匀速运行时，利用实施例5的5A1-1中公式5-1的变形公式(公式19-7)计算电机的电气功率的联合运算值：Po_cal＝((m1+m0)*g)*V1/Kem1，(公式19-7)；

判断(Po_cal>Po_ena)是否成立，如判断结果为是则启动设定的源动力参数超限处理机制和/或输出所述判断的信息。

本发明监控方法(#3)中25A1方案中，所述源动力参数超限处理机制，与能量传递异常处理机制类同，可包括但不局限于：拒绝执行超限的指令预测值、调用经过安全核准的指令预设值控制起重器运行参数、语音提示告警、声光告警、将告警信息输出到人机交互界面、网络系统、连接端口等；紧急停机等；机器系统和人工可任意组合设定各种处理动作。

本发明监控方法(#3)中25A2方案中，所述判断的信息包括判断所述源动力参数的联合运算值是否超出所述源动力参数的系统预设值或安全极限阀值的判断结果，如果外部系统需要，该信息还可以包括所述源动力参数的联合运算值、所述源动力参数的安全极限阀值中任意一个或多个数据；

针对本发明监控方法(#3)，本申请提供了如下具体技术方案：

(1)本方案包括如下步骤：

获取起重机的运载物品质量的当前值、系统或人工发送的用于设置的起重机运行速度和/或加速度的指令预设值(也即控制指令、目标值)；

基于获取到的运载物品质量的当前值、所述指令预设值计算(查表计算或起升运行能量平衡计算)出源动力参数的联合运算值，判断所述联合运算值是否超过该源动力参数的安全极限阈值/系统预设值；

当所述联合运算值未超过该源动力参数的安全极限阈值/系统预设值时：则继续执行该控制指令；

当所述联合运算值超过该源动力参数的安全极限阈值/系统预设值时：则可判定所述指令预设值(也即控制指令、目标值)不正确，如果执行该指令将可能产生(诸如钢 丝绳超过破断应力、或齿轮损坏、或电气动力系统损坏的)安全风险；此时，系统可则输出警示信号、或强行截止该指令的执行、或强制停机；在某种意义上具有防范未来(尚未发生、但将要发生的)安全风险的作用，对于起重机的安全运行具有重要意义。

(2)本方案包括如下步骤：

(通过起重机运动平衡计算获取、或传感器称重)获取起重机的运载物品质量的当前值、(通过测量方式)获取起重机运行速度和/或加速度的的当前值；

基于获取到的运载物品质量的当前值、运行速度和/或加速度的的当前值计算(查表计算或起升运行能量平衡计算)出源动力参数的联合运算值，该源动力参数的联合运算值实质为(非通过传感器测量途径获取)的当前值；判断所述联合运算值是否超过该源动力参数的安全极限阈值/系统预设值；

如否：则表明当前状况安全，可继续进行当前运行；

如是，则输出警示信号；与上述(1)本方案预测即将执行的控制指令(也即人工或系统发出命令)是否导致未来安全风险不同；该(2)本方案监测的是当前是否存在参数超限的安全风险；对于起重机的安全运行也具有重要意义。

(3)本方案包括如下步骤：

获取起重机的运载物品质量的预设值、(通过测量方式)获取起重机运行速度和/或加速度的的当前值；基于获取到的运载物品质量的预设值、运行速度和/或加速度的的当前值计算(查表计算或起升运行能量平衡计算)出源动力参数的联合运算值，该源动力参数的联合运算值实质为(根据质量的预设值设定)的当前值；

判断联合运算值是否超过该源动力参数的安全极限阈值/系统预设值，进而可得知许可、安全的运载物品质量值，甚至可预测该起重机可运载的人数；对于提高起重机的运营效率有促进作用。

(4)本方案包括下述步骤：

获取起重机的运载物品质量的预设值、获取起重机运行速度和/或加速度的的预设值；基于获取到的运载物品质量的预设值、运行速度和/或加速度的预设值计算(查表计算或起升运行能量平衡计算)出源动力参数的联合运算值，判断该所述联合运算值是否超过该源动力参数的安全极限阈值/系统预设值；

该方案通常用于进行运动规划、运载质量、运行速度和/或加速度的合理预测；对于提高起重机的运营效率有促进作用。

本发明所提供的一种起重机运行参数超限的监控方法(#3)的有益效果：

现在的起重机运行的速度和/或加速度有两种控制方式：一种为采用电脑智能控制，生成软件指令预设值；一种为人工控制，通过人工命令生成人工指令预设值；尤其是在 人工操作起重机时，起重机的安全更多的依靠与操作人员对“严禁反转急刹车”训导的领悟、自觉、手工操作能力；运用本发明提供的监控方法(#3)，可以对电脑生成的软件指令预设值，或人工生成的人工指令预设值进行安全检查，通过科学的手段预测(将要执行、而尚未发生的)速度和/或加速度的指令预设值是否合规，预测其是否会导致变速冲击应力超限/是否导致钢丝绳破断，一旦预测参数超限时，可自动的拒绝执行危险的操作动作、或对该参数进行削峰限幅；在某种意义上具有防范未来风险的作用，对于起重机的安全运行具有重要意义。

本发明中，阀值即阈值，两者实质等同。

本发明所提供的一种起重机在升降运行时的监控方法及系统(#1)、一种起重机载荷的监控方法及系统(#2)、一种起重机运行效率的控制方法及系统、一种起重机运行参数超限的监控方法及系统(#3)，四者之间具有部分相同的技术特征，均于本发明所提供的一种起重运行参数的测算方法及系统的核心发明思想关联：即获取所述起重机的测算对象的联合运算值的方案，联合运算值的都是以起升运行能量平衡计算所得，且适合进行零速/或变速/或低速/或电机制动时操作等；

但是四者之间的功能、作用点又各有区别；

本发明所提供的一种起重机升降运行时的监控方法及系统(#1)，核心思想在于起重机的测算对象的联合运算值与参考数据的比较；该参考数据中第一参考值均要求尽量接近测算对象(如起重物品质量)的实际值；第一参考值可远小于参数的安全极限阀值(如起重机最大法定载重量)；如当起重机额定载重量为1000KG，实际起吊物品质量500KG，一旦起重机称重结果显示为大于600kg或小于400kg，可即刻启动安全处理机制；以实现对(包括电气动力系统或机械传动系统故障所导致)起重机能量传递异常进行监控和早期预警，便于在起重机的安全极限阀值超限保护触发之前、发生更严重的、不可预测的安全事故(包括钢丝绳断裂、传动齿轮爆裂、电机驱动器炸机、起重机失控等)之前进行监控和保护。

本监控方法和系统(#1)，通常可在起重机升降运行时实时工作；

本发明提供的一种起重机载荷的监控方法及系统(#2)，核心思想在于用起重机的电气动力参数进行称重，同时也可进行超载监控；例如当起重物品质量大于1.0倍起重机最大法定载重量(假设为1000KG)即启动语音报警；即使实际起吊物品质量500KG，如当称重系统称量结果为900kg时，传统的起重机控制系统仍将认为起重机正常。

本起重机载荷的监控方法和系统(#2)，既可在某个特定时刻(如起重机零速运行时)间歇性工作，也可在起重机升降运行时连续/实时监控工作。

据此分析，本发明提供的前者(一种起重机升降运行时的监控方法及系统(#1))， 在起重机升降运行时的安全监控效果上要远高于后者(一种起重机载荷的监控方法及系统(#2))，当然，后者的目的在于起重机启动之初尽快进行称重、超载监控，同样具有重要意义。

本发明提供的一种起重机运行效率的控制方法及系统，核心思想在于设定起重机的机械运行参数的许可值(如允许的最高速度、最高加速度)，或者在起重机的机械运行参数已超出许可值时超限控制(如超速、超加速度)进行控制和保护，如限速、限加速度、报警、停机等；该控制方法及系统，核心目的在于起重机高效、节能控制。

本控制方法和系统，当用于目标速度和/或目标加速度的规划时，可在获取起重质量之后和高速运行前的某个时刻间歇性工作；当用于速度阀值和/或加速度阀值超限控制时，也可在起重机升降运行时连续/实时工作；

本发明提供的一种起重机运行参数超限的监控方法及系统(#3)，核心思想在于预测(将要执行、而尚未发生的)速度和/或加速度的指令预设值是否会导致变速冲击应力超限/是否导致钢丝绳破断，在某种意义上具有防范未来风险的作用；该控制方法及系统，核心目的在于起重机运行安全控制。

本监控方法和系统(#3)，可在起重机运行前工作，根据速度和/或加速度的指令预设值预测源动力参数会否超限；也可以在起重机运行过程中连续/实时工作，以对每个待执行的速度和/或加速度的指令预设值进行源动力参数超限预测。

起重机的理想控制方式可为：

S1：用起重机载荷的监控方法及系统(#2)在启动之初尽快进行称重、超载监控；

S2：然后根据本发明提供的一种起重机运行效率的控制方法及系统，根据起重物品质量、符合电机运行工况的电气功率的安全极限阀值设定起重机的高效的速度、根据钢丝绳的承载的安全许可值设定安全的加速度；

S3：同时启动起重机升降运行时的监控方法及系统(#1)和一种起重机运行参数超限的监控方法及系统(#3)，前者进行高灵敏度的极限参数超限之前的能量传递异常监控，后者进行实时的源动力参数超限的超极限保护；

且本发明所提供的所有技术方案，尽可能不使用传感器称重，优选为用电气动力系统的电气动力参数尤其是电磁转矩或转矩电流进行称重、超载监控、速度和/或加速度的规划，可以提高控制精度，降低成本。

通过本发明提供的方法，既可科学的保障安全，即使人员操作失误“反转急刹车”也可安然无恙；又可大幅度提高起重机运行效率，在满足相同的物品装载量情况下，可减少港口、码头、仓库、工厂内起重机的安装数量、从而节省出大量的安装成本、制造成本、维护成本、电能消耗，具有重大的节能、环保意义。

起重机的加加速度J，也即加减速S曲线的S度的设置参数，可由实验决定；当起重机的速度、加速度、加加速度J均已设置时，起重机可以理想的S曲线运行，实现高效、安全、平稳的运行；

根据已设定的S曲线，系统还可进而设定理想的减速距离；S曲线减速运行可分为三段(初变减速阶段S5、匀减速阶段S6、末变减速阶段S7)运行；匀减速阶段S6的加加速度值为0,加速度即已设定的安全极限阀值；S5与S7的时间可通过加速度许可值除以加加速度的许可值得知；因为S5、S6、S7各段的速度值和时间均可求，所以减速距离可准确得知。

因为当前起重机均具有成熟的电机驱动器(如变频器或一体化起重机控制器)、中央控制器、网络传输系统、成熟的人机交互界面(显示或语音方式)；

本发明提供的一种起重运行参数的测算方法、一种起重机在升降运行时的监控方法、一种起重机载荷的监控方法、一种起重机运行效率的控制方法、一种起重机运行参数超限的监控方法、，既可以在独立的设备中运行，也可以集成入现有的中央控制器、或电机驱动器、或人机交互界面中运行。

本发明提供的一种起重运行参数的测算系统、一种起重机在升降运行时的监控系统、一种起重机载荷的监控系统、一种起重机运行效率的控制系统、一种起重机运行参数超限的监控系统，既可以作为独立的设备存在，也可以集成入现有的中央控制器、或电机驱动器、或人机交互界面中。

本发明所提供技术方案，基本上可以在硬件新增成本为零时实现，可以大幅度的提高起重机的安全运行系数，利于保障起重机乘员的生命财产安全；或者可以大幅度提高起重机运行效率，节省成本与电能消耗，具有重大的节能、环保意义。

数据的研究本身就是重要的科学课题；未来的世界、网络的世界就是数据的世界；所谓大数据的实质之一，就说明研究各种关键类型数据的重要性；

起升运行能量平衡计算，本身就可以视为一种独特的数据；

现有技术中，对于“起升运行能量平衡计算”对于起重机运行安全的影响缺乏研究；现有技术，对可参与起升运行能量平衡计算中的数据，尤其是系统固有参数类的数据对于起重机运行安全的影响研究不足；现有技术，即使是起重质量，对其在不同运行流程中幅值是否固定的数据特性对于起重机运行安全的影响研究不足；综合起来，所以现有技术，无法构建一个完整的、自动的能量传递监控系统；

本发明对“起升运行能量平衡计算”与“起重机运行安全”的关系进行深入研究，并基于以“起升运行能量平衡计算”所获取的数据作为关键技术手段构建多种监控系统或处理系统，从而实现对起重机运行安全技术的一种重大突破；这也是本发明思路一个 重要创造点；

本发明对“起升运行能量平衡计算”与“起重机运行安全”进行深入研究，提出了以某个参数作为测算对象，通过获取其“起升运行能量平衡计算”所得数据(联合运算值)，与不同途径或不同时间所设定的参考数据对比，进而判断起重机的动力传递状况是否异常，以此作为关键技术手段构建监控系统，从而实现对起重机运行安全技术的一种重大突破；这也是本发明思路一个重要创造点；

本发明对起升运行能量平衡中的数据(尤其是系统固有参数)对起重机运行安全的影响，对其中的科学规律进行深入研究；提出了以系统固有参数作为测算对象作为关键技术手段构建监控系统，从而实现对起重机运行安全技术的一种重大突破；这也是本发明思路一个重要创造点；

甚至在同样以起重质量作为测算对象时，而针对其在不同运行流程中幅值是否固定的数据特性进行深入研究；根据该数据特性的不同，制定不同的基准值设置的技术方案；进而构建一个完整的、自动的动力传递异常的监控系统，从而实现对起重机运行安全监控技术的一种重大突破；这也是本发明思路一个重要创造点；

同为以起升运行能量平衡为原理计算中的源动力参数，而针对电机驱动参数、非电机驱动参数(在获取途径、获取成本、参数灵敏度、精度等方面)的数据特性进行深入研究；优先以电机驱动参数作为起升运行能量平衡计算中的源动力参数，从而带来在成本、灵敏度、精度等性能的重大提升，也即对起重机运行安全监控系统(性价比、灵敏度、精度)的一种重大突破；这也是本发明思路一个重要创造点；

本发明根据多种不同特性的数据对于起重机运行安全的影响，制定多种科学的基准值的设置方案(如实测方式、自学习方式、标定方式)，进而构建一个完整的、自动的能量传递异常的监控系统，从而实现对起重机运行安全监控技术的一种重大突破；这也是本发明思路一个重要创造点；

本发明针对以起升运行能量平衡为原理计算所得数据(也即联合运算值)，在不同的场合显示场合对于起重机运行安全的影响进行深入研究；将以起升运行能量平衡为原理计算所得数据显示在便于操作人员目视监控的器件或区域内，将显著提高起重机运行安全监控性能；这也是本发明思路一个重要创造点；

本发明针对以起升运行能量平衡为原理计算所得数据(也即联合运算值)，可以作为一种历史记录原值，可以用一个或两个数据即可清晰体现起重机安全状况，避免用无目的、无针对性、纷繁杂乱的大数据去衡量起重机安全状况所带来的成本提升、性能缺失；这也是本发明思路一个重要创造点；

本发明针对多种数据(如动力装置运行工况、运行环境信息、甚至在起重机运行中 以起重质量作为显示对象所带来的独特点)的数据特性，对起重机运行安全监控性能的影响进行深入研究，从而提出各种优化方案；这也是本发明思路一个重要创造点。

本申请文件中任意一处的名词解释、文字说明、计算公式、参数获取方法、实施方式、实施例及各替换实施例、各延伸实施例等内容均可应用于前、后的任意一个技术方案中；且各部分内容可任意组合、替换；例如本申请文件的监视方法、超载监控方法中的联合运算值的计算方法、获取方法等，可任意调用前述的动力传递状况监控方法、参数测算方法中的内容。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1. 一种起重运行参数的测算方法，其特征在于，所述测算方法包括下述步骤1A1、1A2：

   1A1.获取起重机的输入参数的值；

   1A2.根据所述获取的输入参数的值计算联合运算值；

   所述计算为起升运行能量平衡计算，所述输入参数是计算所述起重机的测算对象的联合运算值所需求的参数，所述测算对象为起重运行参数中任意一种参数；所述输入参数和所述测算对象中所包含的源动力参数均为电气动力参数；且所述起升运行能量平衡计算满足下述1A11、1A12、1A13中至少一种条件：

   1A11.所述起升运行能量平衡计算与所述起重机的运行工况关联；

   1A12.所述电气动力参数为电磁转矩或转矩电流或有功电流；

   1A13.所述起升运行能量平衡计算满足下述1A131、1A132中至少一种条件：

   1A131.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

   1A132.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联。
2. 一种起重运行参数的测算系统，其特征在于，所述测算系统包括输入参数获取模块(1)、计算模块(2)；

   所述输入参数获取模块(1)用于：获取起重机的输入参数的值；

   所述计算模块(2)用于：根据所述获取的输入参数的值计算所述联合运算值；

   所述计算为起升运行能量平衡计算，所述输入参数是计算所述起重机的测算对象的联合运算值所需求的参数，所述测算对象为起重机运行参数中任意一种参数；所述输入参数和所述测算对象中所包含的源动力参数均为电气动力参数；且所述起升运行能量平衡计算满足下述3A11、3A12、3A13中至少一种条件：

   3A11.所述起升运行能量平衡计算与所述起重机的运行工况关联；

   3A12.所述电气动力参数为电磁转矩或转矩电流或有功电流；

   3A13.所述起升运行能量平衡计算满足下述3A131、3A132中至少一种条件：

   3A131.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

   3A132.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联。
3. 一种起重机在升降运行时的监控方法，其特征在于，所述监控方法包括步骤：

   获取所述起重机的测算对象的联合运算值，根据所述起重机的测算对象的联合运算值识别所述起重机的能量传递状况；所述测算对象为起重运行参数中任意一种或多种，所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得。
4. 如权利要求3所述的一种起重机在升降运行时的监控方法，其特征在于，所述根据所述起重机的测算对象的联合运算值识别所述起重机的能量传递状况具体为：根据所述起重机的测算对象的联合运算值和所述测算对象的参考数据判断所述起重机的能量传递状况是否异常。
5. 一种起重机在升降运行时的监控系统，其特征在于，包括：能量传递状况判断模块(2)，用于：获取所述起重机的测算对象的联合运算值，根据所述起重机的测算对象的联合运算值识别所述起重机的能量传递状况；所述测算对象为起重运行参数中任意一种或多种，所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得。
6. 一种起重机载荷的监控方法，当起重机提升运行时，其特征在于，包括下述步骤：

   13A.获取所述起重机的起重物品质量的联合运算值，进行下述13B1、13B2中任一种或多种方案处理；所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得，且所述起升运行能量平衡计算中所需求的源动力参数为电气动力参数；且所述起升运行能量平衡计算满足下述13A11、13A12中至少一种条件：

   13A11.所述电气动力参数为电磁转矩或转矩电流或有功电流；

   13A12.所述起升运行能量平衡计算满足下述13A121、13A122中至少一种条件：

   13A121.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

   13A122.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联；

   13B1.判断所述联合运算值是否大于所述起重机的额定起重量，并进行下述13B11、13B12中任意一种或多种方案处理；

   13B11.如所述判断结果包括是，则启动设定的超载处理机制；

   13B12.输出和/或保存所述判断的信息；

   13B2.输出和/或保存所述起重物品质量的联合运算值。
7. 一种起重机载荷的监控系统，当起重机提升运行时，其特征在于，所述监控系统包括联合运算值获取模块(1)；所述监控系统还包括超载处理模块(2)、输出模块(3)、保存模块(4)中的任意一种或多种模块；

   所述联合运算值获取模块(1)用于：获取所述起重机的起重物品质量的联合运算值；所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得，且所述起升运行能量平衡计算中所需求的源动力参数为电气动力参数；且所述起升运行能量平衡计算满足下述16A11、16A12中至少一种条件：

   16A11.所述电气动力参数为电磁转矩或转矩电流或有功电流；

   16A12.所述起升运行能量平衡计算满足下述16A121、16A122中至少一种条件：

   16A121.参与所述起升运行能量平衡计算的参数中包括加速度；

   16A122.辨识速度变化状况并将所述速度变化状况与所述起升运行能量平衡计算关联；

   所述超载处理模块(2)用于：判断所述联合运算值是否大于所述起重机的额定起重量，并进行下述16B11、16B12中任意一种或多种方案处理；

   16B11.如所述判断结果包括是，则启动设定的超载处理机制；

   16B12.输出和/或保存所述判断的信息；

   所述输出模块(3)用于：输出所述起重物品质量的联合运算值；

   所述保存模块(4)用于：保存所述起重物品质量的联合运算值。
8. 一种起重机的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

   该起重机的机械运行参数预设有至少两个不同的档次，基于至少包括该起重机的起重质量在内的参数选择该机械运行参数的档次；或；基于至少包括该起重机的起重质量在内的参数计算该机械运行参数的联合运算值，当起重质量在零到额定载重量间变化时该机械运行参数具有至少两个大小不同的联合运算值；以根据该该机械运行参数的联合运算值或档次控制起重机运行；所述机械运行参数为提升速度、降落速度、加速提升时的加速度、减速降落时的加速度中任意一个或多个参数。
9. 一种起重机的控制系统，其特征在于，包括：

   该控制模块(1)，用于实现：该起重机的机械运行参数预设有至少两个不同的档次，基于至少包括该起重机的起重质量在内的参数选择该机械运行参数的档次；或；基于至少包括该起重机的起重质量在内的参数计算该机械运行参数的联合运算值，当起重质量在零到额定载重量间变化时该机械运行参数具有至少两个大小不同的联合运算值；以根据该该机械运行参数的联合运算值或档次控制起重机运行；所述机械运行参数为提升速度、降落速度、加速提升时的加速度、减速降落时的加速度中任意一个或多个参数。
10. 一种起重机运行参数超限的监控方法，其特征在于，包括步骤：获取所述起重机的源动力参数的联合运算值，判断所述源动力参数的联合运算值是否超出所述源动力参数的系统预设值或安全极限阀值；所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得。
11. 一种起重机运行参数超限的监控系统，其特征在于，包括源动力参数超限监控模块(2)；

    所述源动力参数超限监控模块(2)用于：获取所述起重机的源动力参数的联合运算值，判断所述源动力参数的联合运算值是否超出所述源动力参数的系统预设值或安全极限阀值，所述联合运算值是基于起升运行能量平衡计算所得。

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