一种起重机远程控制及监控系统的制作方法

本实用新型涉及起重机领域，尤其涉及一种起重机远程控制及监控系统。

背景技术：

吊运装置通过支腿支承在地面轨道或地基上的臂架型起重机。吊运装置具有转动机构，可以旋转调节位置，进行吊装作业。吊运装置主要用在港口对物料的装卸，用在露天堆料场进行装卸料，还可以进行船体拼接，也可以用在水电站进行大坝浇灌等。

目前吊运装置在使用中会遇到下述问题：

通常吊运装置具有一定的高度，通常操作人员需要爬上驾驶室进行驾驶。在一些区域比如货场，港口以及料场等位置会设置多个吊运装置，吊运装置与吊运装置之间设有一定的距离，如果多个吊运装置交叉使用，或间断性使用时，则需要操作人员在各个吊运装置之间行走，经常上下驾驶室，这样导致吊运装置使用不便，而且影响使用效率。

吊运装置属于特种设备，需要在使用过程中进行实时监控，目前的监控方式通常是基于现场人工监控，操作人员自我监控，停机时监测等方式，这样是被动的检测，或不具有全面性的检测，容易导致在使用过程中出现无法进行观测的故障时，不能及时发现，导致出现事故。如果采用了远程操控更需要实时的监控吊运装置的运行状况。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种起重机远程控制及监控系统，包括：手控终端，吊运装置和操控监护服务器；

吊运装置包括：吊装机构，操控室，以及用于驱动吊装机构运行，实现吊装物的升降的吊装电机；操控室内部设有控制装置；

控制装置包括：起重通信模块，数据处理模块以及吊装电机控制单元；

吊装电机控制单元包括：吊装光耦隔离电路，吊装功率转换模块，吊装编码器，吊装电流检测电路，吊装电流传感器，吊装转子位置检测电路以及吊装转速检测电路；

手控终端包括：手控吊装控制模块，手控数据处理器以及手控通信模块；

数据处理模块通过起重通信模块与操控监护服务器通信连接；

手控数据处理器通过手控通信模块和操控监护服务器与吊运装置通信连接；

手控数据处理器通过手控吊装控制模块获取操控人员输入的吊装控制指令，将吊装控制指令发送至操控监护服务器，操控监护服务器将吊装控制指令通过起重通信模块传输至数据处理模块，数据处理模块将吊装控制指令通过吊装光耦隔离电路和吊装功率转换模块处理后传输至吊装电机执行；

吊装转速检测电路通过与吊装编码器连接，用于实时检测吊装电机的转速，并将检测的转速反馈至数据处理模块；

吊装电流检测电路通过与吊装电流传感器连接，用于实时检测吊装功率转换模块与吊装电机之间的电流值，并将检测的电流值反馈至数据处理模块；

吊装转子位置检测电路与吊装电机连接，用于实时检测吊装电机的转子位置数据，并将检测的转子位置数据反馈至数据处理模块；

数据处理模块通过起重通信模块将反馈的转速、电流值以及转子位置数据分别发送至操控监护服务器，操控监护服务器再将转速、电流值以及转子位置数据发送至手控终端。

优选地，吊装光耦隔离电路和吊装功率转换模块之间设置有电压输入处理电路；

电压输入处理电路包括：电阻R41，电阻R30，电阻R31，电阻R32，电阻R33，电阻R34，电阻R35，电阻R36，电阻R37，电阻R38，电阻R39，电阻R40，电容C31，电容C32，电容C33，电容C34，放大器U3，放大器U4，二极管D31以及远程控制开关KQ；

电阻R31第一端与电压输入处理电路输入端连接，电阻R31第二端分别与电容C31第一端和电阻R32第一端连接，电容C31第二端接地，电阻R32第二端，二极管D31第一端，电阻R33第一端，放大器U3三脚，电阻R34第一端均接地；电阻R34第二端连接放大器U3二脚；放大器U3一脚与电阻R35第一端连接，二极管D31第二端，电阻R33第二端，电容C34第二端，电阻R39第二端分别与电压输入处理电路输出端连接；

电阻R35第二端与电阻R30第一端连接；电阻R30第二端分别与电阻R36第二端，电阻R40第一端连接；电阻R40第二端接地，电阻R36第一端与远程控制开关KQ第二端连接；远程控制开关KQ第一端接地，远程控制开关KQ控制端与数据处理模块连接；电阻R30滑动端与电阻R37第一端连接；

电阻R37第二端分别与电容C32第一端和电阻R38第一端连接，电容C32第二端接地，电阻R38第二端，电阻R41第一端，放大器U4一脚，电容C33第一端均接地；电阻R41第二端与放大器U4二脚连接；放大器U4三脚接电阻R39第一端；电容C33第二端与电容C34第一端连接。

优选地，吊装功率转换模块包括：功率变换电路和与功率变换电路连接的功率驱动电路；

功率变换电路包括：场效应管T1，场效应管T2，场效应管T3，场效应管T4，场效应管T5，场效应管T6；

功率驱动电路包括：IR2132S驱动芯片，二极管D11，二极管D12，二极管D13，电容C11，电容C12，电容C13，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20；

二极管D11，二极管D12，二极管D13，电容C11，电容C12，电容C13，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20组成IR2132S驱动芯片的外围电路；

IR2132S驱动芯片的二十七脚通过电阻R11连接场效应管T1驱动端；

IR2132S驱动芯片的十六脚通过电阻R14连接场效应管T2驱动端；

IR2132S驱动芯片的二十三脚通过电阻R12连接场效应管T3驱动端；

IR2132S驱动芯片的十五脚通过电阻R15连接场效应管T4驱动端；

IR2132S驱动芯片的十九脚通过电阻R13连接场效应管T5驱动端；

IR2132S驱动芯片的十四脚通过电阻R16连接场效应管T6驱动端。

优选地，吊运装置还包括：旋转机构，旋转电机，变幅电机，行走电机，行走机构和变幅机构；

控制装置还包括：旋转电机控制单元，行走控制单元和变幅电机控制单元；

吊装机构设在旋转机构上，旋转电机驱动旋转机构旋转，带动吊装机构旋转，调整吊装位置；

变幅电机驱动变幅机构运行，调节吊装机构的幅度；

行走电机驱动行走机构在预设的轨道上移动；

变幅电机控制单元与变幅电机电连接，变幅电机控制单元通过数据处理模块获取变幅控制指令，控制变幅电机运行；

行走控制单元与行走电机电连接，行走电机控制单元通过数据处理模块获取行走控制指令，控制行走电机运行；

旋转电机控制单元与旋转电机电连接，旋转电机控制单元通过数据处理模块获取旋转控制指令，控制旋转电机运行；

手控终端还包括：手控旋转控制模块，手控变幅控制模块和手控行走控制模块；

手控数据处理器通过手控变幅控制模块获取操控人员输入的变幅控制指令，将变幅控制指令发送至操控监护服务器，操控监护服务器将变幅控制指令通过起重通信模块传输至数据处理模块，数据处理模块通过变幅电机控制单元控制变幅电机运行；

手控数据处理器通过手控旋转控制模块获取操控人员输入的旋转控制指令，将旋转控制指令发送至操控监护服务器，操控监护服务器将旋转控制指令通过起重通信模块传输至数据处理模块，数据处理模块通过旋转电机控制单元控制旋转电机运行；

手控数据处理器通过手控行走控制模块获取操控人员输入的行走控制指令，将行走控制指令发送至操控监护服务器，操控监护服务器将行走控制指令通过起重通信模块传输至数据处理模块，数据处理模块通过行走电机控制单元控制行走电机运行。

优选地，吊运装置还包括：用于获取吊装物重量的吊装重量获取模块，用于获取旋转机构旋转角度的旋转角度获取模块，用于获取吊运装置行走速度的行走速度获取模块，用于获取变幅机构变幅角度的变幅角度获取模块，用于获取吊装环境风力数据的风力获取模块，用于获取吊装环境温湿度数据的温湿度获取模块以及用于获取当前吊装高度数据的吊装高度获取模块；

吊装重量获取模块、旋转角度获取模块、行走速度获取模块、变幅角度获取模块、风力获取模块、温湿度获取模块以及吊装高度获取模块分别与数据处理模块连接，将相应的数据传输至数据处理模块；

数据处理模块通过起重通信模块和已经建立的数据连接架构传输至手控终端，或传输至操控监护服务器；

手控终端还包括：显示屏，显示屏显示吊运装置发送的数据信息；

操控监护服务器将吊运装置发送的数据信息进行显示，并储存。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

手控终端通过操控监护服务器与吊运装置建立通信连接，手控终端的手控旋转控制模块，手控吊装控制模块，手控变幅控制模块和手控行走控制模块可以实现对吊运装置的吊装，行走，旋转以及变幅进行控制。对远程操控过程数据实时监控。手控终端可以通过显示屏实时显示门座式起重机的工作数据，供操作人员使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对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实用新型的一些实施例，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为起重机远程控制及监控系统示意图；

图2为起重机远程控制及监控系统实施例示意图；

图3为吊装电机控制单元实施例示意图；

图4为电压输入处理电路图；

图5为功率变换电路图；

图6为功率驱动电路图。

具体实施方式

本实用新型提供一种起重机远程控制及监控系统，如图1至3所示，包括：手控终端103，吊运装置102和操控监护服务器101；

吊运装置102包括：吊装机构，操控室，以及用于驱动吊装机构运行，实现吊装物的升降的吊装电机73；操控室内部设有控制装置；控制装置包括：起重通信模块56，数据处理模块51以及吊装电机控制单元22；吊装电机控制单元22包括：吊装光耦隔离电路71，吊装功率转换模块72，吊装编码器74，吊装电流检测电路76，吊装电流传感器75，吊装转子位置检测电路77以及吊装转速检测电路78；

手控终端103包括：手控吊装控制模块27，手控数据处理器41以及手控通信模块46；

数据处理模块51通过起重通信模块56与操控监护服务器101通信连接；手控数据处理器41通过手控通信模块46和操控监护服务器101与吊运装置102通信连接；手控数据处理器41通过手控吊装控制模块27获取操控人员输入的吊装控制指令，将吊装控制指令发送至操控监护服务器101，操控监护服务器101将吊装控制指令通过起重通信模块56传输至数据处理模块51，数据处理模块51将吊装控制指令通过吊装光耦隔离电路71和吊装功率转换模块72处理后传输至吊装电机73执行；吊装转速检测电路78通过与吊装编码器74连接，用于实时检测吊装电机73的转速，并将检测的转速反馈至数据处理模块51；吊装电流检测电路76通过与吊装电流传感器75连接，用于实时检测吊装功率转换模块72与吊装电机73之间的电流值，并将检测的电流值反馈至数据处理模块51；吊装转子位置检测电路77与吊装电机73连接，用于实时检测吊装电机73的转子位置数据，并将检测的转子位置数据反馈至数据处理模块51；数据处理模块51通过起重通信模块56将反馈的转速、电流值以及转子位置数据分别发送至操控监护服务器101，操控监护服务器101再将转速、电流值以及转子位置数据发送至手控终端103。

这里，手控终端103通过操控监护服务器101与吊运装置102建立通信连接，使手控终端103通过操控监护服务器101控制吊运装置102运行。吊运装置102可以包括门式起重机，固定塔吊以及行车等等。

这里可以包括多个手控终端103和多个吊运装置102，远程控制吊运装置102时，手控终端103与吊运装置102是一一对应的，也就是一个手控终端103控制一个吊运装置102。如果手控终端103需要控制其他的吊运装置102，先解除与之前的吊运装置102通信，再与新的吊运装置102建立通信连接进行控制。

本实用新型中，吊运装置102还包括：旋转机构，旋转电机，变幅电机，行走电机，行走机构和变幅机构；

控制装置还包括：旋转电机控制单元21，行走控制单元24和变幅电机控制单元25；吊装机构设在旋转机构上，旋转电机驱动旋转机构旋转，带动吊装机构旋转，调整吊装位置；变幅电机驱动变幅机构运行，调节吊装机构的幅度；行走电机驱动行走机构在预设的轨道上移动；

变幅电机控制单元25与变幅电机电连接，变幅电机控制单元25通过数据处理模块51获取变幅控制指令，控制变幅电机运行；

行走控制单元24与行走电机电连接，行走电机控制单元通过数据处理模块51获取行走控制指令，控制行走电机运行；

旋转电机控制单元21与旋转电机电连接，旋转电机控制单元21通过数据处理模块51获取旋转控制指令，控制旋转电机运行；

手控终端103还包括：手控旋转控制模块26，手控变幅控制模块28和手控行走控制模块29；

手控数据处理器41通过手控变幅控制模块28获取操控人员输入的变幅控制指令，将变幅控制指令发送至操控监护服务器101，操控监护服务器101将变幅控制指令通过起重通信模块56传输至数据处理模块51，数据处理模块51通过变幅电机控制单元25控制变幅电机运行；

手控数据处理器41通过手控旋转控制模块26获取操控人员输入的旋转控制指令，将旋转控制指令发送至操控监护服务器101，操控监护服务器101将旋转控制指令通过起重通信模块56传输至数据处理模块51，数据处理模块51通过旋转电机控制单元21控制旋转电机运行；

手控数据处理器41通过手控行走控制模块29获取操控人员输入的行走控制指令，将行走控制指令发送至操控监护服务器101，操控监护服务器101将行走控制指令通过起重通信模块56传输至数据处理模块51，数据处理模块51通过行走电机控制单元控制行走电机运行。

吊运装置还包括：用于获取吊装物重量的吊装重量获取模块，用于获取旋转机构旋转角度的旋转角度获取模块，用于获取吊运装置行走速度的行走速度获取模块，用于获取变幅机构变幅角度的变幅角度获取模块，用于获取吊装环境风力数据的风力获取模块，用于获取吊装环境温湿度数据的温湿度获取模块以及用于获取当前吊装高度数据的吊装高度获取模块；

吊装重量获取模块、旋转角度获取模块、行走速度获取模块、变幅角度获取模块、风力获取模块、温湿度获取模块以及吊装高度获取模块分别与数据处理模块51连接，将相应的数据传输至数据处理模块51；

数据处理模块51通过起重通信模块56和已经建立的数据连接架构传输至手控终端，或传输至操控监护服务器101；

手控终端还包括：显示屏，显示屏显示吊运装置发送的数据信息；操控监护服务器101将吊运装置发送的数据信息进行显示，并储存。

基于吊装重量数据、旋转角度数据、行走速度数据、变幅角度数据、风力数据、温湿度数据以及吊装高度数据的传输都是基于数据连接架构通信传输，在需要传输时建立数据连接架构。起重数据暂储模块暂存吊装重量数据、旋转角度数据、行走速度数据、变幅角度数据、风力数据、温湿度数据以及吊装高度数据，之后在储存至储存服务器中。吊装重量数据、旋转角度数据、行走速度数据、变幅角度数据、风力数据、温湿度数据以及吊装高度数据均分割成基本数据，设置在基本数据前端的前置标识数据和设置在基本数据后端的后置标识数据，来判断数据的完整性。

手控终端103与吊运装置102是一一对应的，数据的传输也是有针对性的，基于建立的通信连接数据连接架构，可以避免信息传送的干扰以及传错。手控终端103具有输入信息的按键，屏幕，壳体，供电电池，主板，处理器，储存器等元件。

在本实施例中，如图4所示，由于控制过程是基于远程传输，基于手控终端发出的控制指令能够在吊运装置较为稳定的运行。实现吊装过程的稳定执行。吊装光耦隔离电路71和吊装功率转换模块72之间设置有电压输入处理电路；

电压输入处理电路包括：电阻R41，电阻R30，电阻R31，电阻R32，电阻R33，电阻R34，电阻R35，电阻R36，电阻R37，电阻R38，电阻R39，电阻R40，电容C31，电容C32，电容C33，电容C34，放大器U3，放大器U4，二极管D31以及远程控制开关KQ；

电阻R31第一端与电压输入处理电路输入端连接，电阻R31第二端分别与电容C31第一端和电阻R32第一端连接，电容C31第二端接地，电阻R32第二端，二极管D31第一端，电阻R33第一端，放大器U3三脚，电阻R34第一端均接地；电阻R34第二端连接放大器U3二脚；放大器U3一脚与电阻R35第一端连接，二极管D31第二端，电阻R33第二端，电容C34第二端，电阻R39第二端分别与电压输入处理电路输出端连接；

电阻R35第二端与电阻R30第一端连接；电阻R30第二端分别与电阻R36第二端，电阻R40第一端连接；电阻R40第二端接地，电阻R36第一端与远程控制开关KQ第二端连接；远程控制开关KQ第一端接地，远程控制开关KQ控制端与数据处理模块51连接；电阻R30滑动端与电阻R37第一端连接；

电阻R37第二端分别与电容C32第一端和电阻R38第一端连接，电容C32第二端接地，电阻R38第二端，电阻R41第一端，放大器U4一脚，电容C33第一端均接地；电阻R41第二端与放大器U4二脚连接；放大器U4三脚接电阻R39第一端；电容C33第二端与电容C34第一端连接。

由于数据处理模块51输入的吊装控制指令的信号电压较小，通过放大器U3放大，放大器U3为正相输入的开环放大器，经过放大器U3后，通过电阻R30分压后送入放大器U4输入端，放大器U4为积分调节器，放大器U4的输出经过电阻R33传输至放大器U3，构成比例调节；调节电阻R30，能调节电压输入处理电路电压的放大量，电阻R35为放大量上限，电阻R36和电阻R40构成放大量下限；数据处理模块51接到启动吊装电机控制指令时，数据处理模块51发出启动吊装电机控制指令同时，发出远程控制开关KQ闭合控制指令，远程控制开关KQ闭合，电阻R36和电阻R40并联，放大器U3开启对输入电压进行放大，并逐步提高放大量直到预设的放大量；

也就是说吊装电机启动后，不会出现较大的输出量，可以平稳的提升吊装物，在下降的时候，可以平稳的下降吊装物。

在停止进行上升或下降时，避免停止指令发出后，吊装电机继续运行。当数据处理模块51接到停止吊装电机运行控制指令时，数据处理模块51发出停止吊装电机运行控制指令同时，发出远程控制开关KQ断开控制指令，远程控制开关KQ断开，放大器U3的放大量变大，电压输入处理电路输出电压增大，使吊装电机迅速停止运行。放大器U3，放大器U4的型号分别为LM224。这样在进行远程控制时，可使启动平稳，停止平稳。

在本实施例中，如图5和6所示，基于上述的远程控制方式，能够实现远程控制方式，执行精准的控制。吊装功率转换模块72包括：功率变换电路和与功率变换电路连接的功率驱动电路；

功率变换电路包括：场效应管T1，场效应管T2，场效应管T3，场效应管T4，场效应管T5，场效应管T6；

功率驱动电路包括：IR2132S驱动芯片，二极管D11，二极管D12，二极管D13，电容C11，电容C12，电容C13，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20；

二极管D11，二极管D12，二极管D13，电容C11，电容C12，电容C13，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20组成IR2132S驱动芯片的外围电路；IR2132S驱动芯片的二十七脚通过电阻R11连接场效应管T1驱动端；IR2132S驱动芯片的十六脚通过电阻R14连接场效应管T2驱动端；IR2132S驱动芯片的二十三脚通过电阻R12连接场效应管T3驱动端；IR2132S驱动芯片的十五脚通过电阻R15连接场效应管T4驱动端；IR2132S驱动芯片的十九脚通过电阻R13连接场效应管T5驱动端；IR2132S驱动芯片的十四脚通过电阻R16连接场效应管T6驱动端。

场效应管的导通状态共有六种，分别是场效应管T1和场效应管T4，场效应管T1和场效应管T6，场效应管T3和场效应管T6，场效应管T3和场效应管T2，场效应管T5和场效应管T2，场效应管T5和场效应管T4.

IR2132S驱动芯片驱动信号延时极短，开关频率在20kHz以上，；偏置电压最大600V，驱动电流200/400mA，栅压范围10V～20V，IR2132S驱动芯片具有过流关断、欠压封锁功能。

IR2132S驱动芯片的三路HO引脚和三路LO引脚分别与场效应管T16的栅极，场效应管T26的栅极，场效应管T36的栅极，场效应管T46的栅极，场效应管T56的栅极，场效应管T6的栅极连接。数据处理模块51输出的PWM信号经过IR2132S驱动芯片分别控制场效应管T1，场效应管T2，场效应管T3，场效应管T4，场效应管T5，场效应管T6的通断，进而吊装电机的运行。

IR2132S驱动芯片可同时控制场效应管T1，场效应管T2，场效应管T3，场效应管T4，场效应管T5，场效应管T6的导通和关断顺序，通过输出HO1脚、HO2脚、HO3脚分别控制场效应管T1、场效应管T3、场效应管T5的导通关断，输出LO1脚、LO2脚、LO3脚分别控制场效应管T2、场效应管T4、场效应管T6的导通关断，从而达到控制电机转速和正反转的目的。

IR2132S驱动芯片能够检测吊装功率转换模块72的运行状态。如果出现过流或者欠压情况，IR2132S驱动芯片会启动内部保护电路，锁住后继的PWM输出，同时启动保护。IR2132S驱动芯片所有EV脚被设置为高阻态，实现了对调速系统的保护。

IR2132S驱动芯片的工作电压可以为15V，其电源引脚VCC接15V电源。VCC同时与三路高端浮动供电引脚VB1，VB2，VB3之间分别接入二极管D11，二极管D12，二极管D13；高端浮动供电引脚VB1，VB2，VB3与浮动偏置电压引脚VS1，VS2，VS3之间分别接入三个电容C1，电容C2，电容C3。IR2132S驱动芯片三路HIN引脚和三路LIN引脚与数据处理模块51的输出连接。这里的数据处理模块51可以采用本领域常用的模块芯片，比如DSP芯片以及外围电路，具体型号这里不做限定。

本实用新型中，旋转电机控制单元21、行走控制单元24和变幅电机控制单元25均可以包括：光耦隔离电路，功率转换模块，编码器，电流检测电路，电流传感器，转子位置检测电路以及转速检测电路；

功率转换模块同样包括：功率变换电路和与功率变换电路连接的功率驱动电路；功率变换电路和与功率变换电路连接的功率驱动电路实现的方式同上所述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。