压力模拟预测方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种压力模拟预测方法和系统。其中，压力模拟预测方法包括：在作业前，获取工程机械的作业工况信息集；基于所述作业工况信息集进行模拟计算分析，确定所述工程机械底盘各个支撑部件所承受的压力；根据所述底盘支撑部件所承受的压力，预测工程机械所在的地面能否满足施工要求，并输出预测结果。本发明在未进行正式作业之前，就可通过相关的作业工况信息，评估地面压力是否满足吊装要求，进而，不需要起重机设备进行实际的动作，就能给出结果。并且，还可以利用分析结果，反过来进行改进，使得地面压力满足作业要求。因此，本发明能够更好的避免起重机进行吊装工作时由于地面塌陷所导致的起重设备倾翻事故。
【专利说明】压力模拟预测方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种压力模拟预测方法和系统。
【背景技术】
[0002]起重设备在进行吊装工作时，有时会出现地面下陷，支撑部件倾斜，起重设备发生倾翻的事故。这是严重的安全隐患，对于起重设备的施工而言，应当努力避免。类似地，对于其他的重型工程机械设备而言，也有相似的现象发生。
[0003]因此，对于工程机械设备而言，如何避免倾翻现象的发生，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提出了一种压力模拟预测方法，以防止诸如起重设备等工程机械设备在进施工时，由于地面塌陷所发生的倾翻事故。
[0005]第一方面，本发明公开了一种压力模拟预测方法，包括如下步骤:信息收集步骤，在作业前，获取工程机械的作业工况信息集；计算分析步骤，基于所述作业工况信息集进行模拟计算分析，确定所述工程机械底盘各个支撑部件所承受的压力；预测步骤，根据所述底盘支撑部件所承受的压力，预测工程机械所在的地面能否满足施工要求，并输出预测结果。
[0006]进一步地，上述压力模拟预测方法中，所述工程机械为起重设备；所述信息收集步骤中，所述作业工况信息集包括如下参数:起重机车型、臂工况、大臂长度、大臂角度、地面信息、回转角度、支腿工况、配重工况、以及吊重量。
[0007]进一步地，上述压力模拟预测方法的所述计算分析步骤中，通过数学建模的方式，确定工程机械底盘各个支撑部件所承受的压力。
[0008]进一步地，上述压力模拟预测方法的所述预测步骤进一步包括:分别比较每一个支撑部件所承受的压力与该支撑部件对应的地面区域所能承受的最大压力之间的关系；若每一支撑部件所承受的压力均小于其所在地面区域所能承受的最大压力，则工程机械所在的地面能够满足施工要求；若其中有一个支撑部件所承受的压力大于其所在地面区域所能承受的最大压力，则工程机械所在的地面不能满足施工要求，发出危险区域的警告。
[0009]进一步地，上述压力模拟预测方法中的所述预测步骤中，所述预测结果为数值、图像或声音。
[0010]本发明压力模拟预测方法在未进行正式作业之前，就可通过相关的作业工况信息，评估地面压力是否满足吊装要求，不需要起重机设备进行实际的动作，就能给出结果。并且，还可以利用分析结果，反过来进行改进，使得地面压力满足作业要求。因此，本发明能够更好的防止起重机进行吊装工作时由于地面塌陷所导致的起重设备倾翻事故。
[0011]第二方面，本发明还公开了一种压力模拟预测系统，包括:信息收集模块、计算分析模块和预测模块。其中，信息收集模块用于在作业前，获取工程机械的作业工况信息集；计算分析模块用于基于所述作业工况信息集进行模拟计算分析，确定所述工程机械底盘各个支撑部件所承受的压力；预测模块用于根据所述底盘支撑部件所承受的压力，预测工程机械所在的地面能否满足施工要求，并输出预测结果。
[0012]进一步地，上述模拟预测系统中，所述工程机械为起重设备；所述信息收集模块中，所述作业工况信息集包括如下参数:起重机车型、臂工况、大臂长度、大臂角度、地面信息、回转角度、支腿工况、配重工况、以及吊重量。
[0013]进一步地，上述模拟预测系统的所述计算分析模块中，通过数学建模的方式，确定所述起重机底盘各个支撑部件所承受的压力。
[0014]进一步地，上述模拟预测系统的所述预测模块进一步用于:分别比较每一个支撑部件所承受的压力与该支撑部件对应的地面区域所能承受的最大压力之间的关系；若每一支撑部件所承受的压力均小于其所在地面区域所能承受的最大压力，则工程机械所在的地面能够满足施工要求；若其中有一个支撑部件所承受的压力大于其所在地面区域所能承受的最大压力，则工程机械所在的地面不能满足施工要求，发出危险区域的警告。
[0015]进一步地，上述模拟预测系统的所述预测模块中，所述预测结果为数值、图像或声音。
[0016]本发明压力模拟预测系统在未进行正式作业之前，就可通过相关的作业工况信息，评估地面压力是否满足吊装要求，不需要起重机设备进行实际的动作，就能给出结果。并且，还可以利用分析结果，反过来进行改进，使得地面压力满足作业要求。因此，本发明能够更好的防止起重机进行吊装工作时由于地面塌陷所导致的起重设备倾翻事故。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]构成本发明的一 部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0018]图1为本发明压力模拟预测方法实施例的步骤流程图；
[0019]图2为本发明压力模拟预测方法的工作原理图；
[0020]图3为本发明压力模拟预测系统实施例的结构框图。
【具体实施方式】
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0022]对于倾翻事故的发生，本发明确定的其中一个原因是是:整机重量和被吊物重量靠底盘支撑部件(支腿、轮胎、履带等)来承受总压力，支撑部件会对地面产生压力，地面将直接承受该压力。若该压力过大，地面将会下陷，支撑部件将倾斜，从而导致起重设备发生倾翻事故。
[0023]因此，对于解决倾翻问题而言，事先确定地面所承受的压力，然后判定安全施工的可能性，是解决问题的一种途径。
[0024]参照图1，图1为压力模拟预测方法实施例的步骤流程图，该实施例包括如下步骤:
[0025]信息收集步骤SI 10，在起重机作业前，获取该起重机作业工况信息集；
[0026]计算分析步骤S120，基于作业工况信息集进行模拟计算分析，确定起重机底盘各个支撑部件所承受的压力；
[0027]预测步骤S130，根据底盘支撑部件所承受的压力，预测起重机所在的地面能否满足吊装要求，并输出预测结果。
[0028]优选地，在信息收集步骤SllO中，作业工况信息集可以包括如下参数:起重机车型、臂工况、大臂长度、大臂角度、地面信息、回转角度、支腿工况、配重工况、以及吊重量。当然，也可以包括其他信息，只要能够对估算起重机底盘各个支撑部所承受的压力有帮助的信息，都可以进行采集和获取。作业工况信息集的参数可以是某种具体数值或状态，也可以是数值范围或状态范围。
[0029]优选地，在计算分析步骤S120中，可以采用数学建模的方式，通过某种数学建模方法，对起重机设备进行数学建模，进而，确定起重机底盘各个支撑部件所承受的压力。起重机设备的建模方法可以采用正向数学推导建模，也可以采用逆向的数据拟合建模。
[0030]数学建模的方法很多，例如，以各部件重心为基本参数，计算各支撑部件压力。将整车某一基本状态按部件分为若干个子模块，以便求解各子模块重心。各子模块需要包含本身的结构件和安装在结构件上的元件，这样就可以方便地通过三维设计软件，计算出各子模块的重心。其他的工作状态的重心与基本状态对比，即为简单的位置移动，可根据工作状态变化数据计算，这样就可以计算出所有状态的各部件的重心，进而通过简单的力学平衡和叠加原理计算出整机对支撑部件的压力。
[0031]可以根据实际的工况确定数学建模的方法，本发明在此不做细致说明。因为，面对一个具体的工况，对于本领域的技术人员来说，根据经验，就可以选定合适的数学模型进行支撑部件所承受的压力的推算。
[0032]优选地，预测步骤S130进一步包括如下步骤:分别比较每一个支撑部件所承受的压力与起重机所在地面能承受的最大压力之间的关系；若每一支撑部件所承受的压力均小于起重机所在地面能承受的最大压力，则起重机所在的地面能够满足吊装要求；若其中有一个支撑部件所承受的压力大于起重机所在地面能承受的最大压力，则起重机所在的地面不能满足吊装要求，发出危险区域的警告。实际的情况可能是，起重机各个支撑部件所在的地面结构相同，或者，起重机各个支撑部件所在的地面结构不尽相同。这时，要根据不同支撑部件所承受的压力与该支撑部件所在的区域的大小关系来判定。
[0033]并且，其中预测步骤S130中，预测结果可以为数值、图像或声音，或者其他提示信肩、O
[0034]参照图2，图2为本发明压力模拟预测方法的原理图。
[0035]本发明压力模拟预测方法基于三个方面:
[0036]其一，工况信息的获取，即获取起重机作业工况信息集，包括重机车型、臂工况、大臂长度、大臂角度、地面信息、回转角度、支腿工况、配重工况、以及吊重量。主要负责起重机设备的工作情况及外部工作场地情况描述和采集；
[0037]其二，支撑部件模拟压力的预测，即基于作业工况信息集进行模拟计算分析，确定起重机底盘各个支撑部件所承受的压力；即，通过某种数学建模方法，对起重机设备进行数学建模，根据获取的工况信息对应起重机机型的数学模型进行模拟计算和分析，获取各支承部件所承受的压力，进而确定危险区域及其他信息等。
[0038]其三、预测结果的输出，主要是获取预测结果，并将分析结果以各种直观的形式显示给工作人员
[0039]更加具体地说，在起重机进行正式作业前，先收集作业信息集，如被吊物重量，所需的臂长、幅度、回转角度、支腿工况、配重工况、地面信息以及其他信息等，然后将相关信息输入到模拟预测系统，系统将根据输入的信息，对支腿盘压力进行计算。如果其中某一个支腿盘的压力值比地面能承受的压力值大时，说明在这种状态下作业是危险的，可能会产生地面塌陷，必须采取必要的措施。如果所有的支腿盘的压力值比地面能承受的压力值小时，说明在这种状态下作业是安全的。最终系统以图表和数据的形式给出地面压力，危险工况区域，以及其他信息等分析结果。这样，就可以提前评估该地面的压力是否满足要求。
[0040]例如，以轮式起重机在某个状态下为例，工况信息的获取包括:机型(QY50)、臂工况(主臂主钩)、大臂长度(15m)、大臂角度(60° )、回转角度(90° )、支腿工况(支腿全伸)、配重工况(标准配重)、吊重量(IOT )。
[0041]获取了这些基本信息以后，可以计算在该工况下，所有支腿盘压力值。假设四个支腿的压力分别为:a、b、c、d,地面能承受的压力为e。如果e>a且e>b且e>c且e>d,那么地面承压能力是足够的，在该状态下是安全的。如果e〈a或e〈b或e〈c或e〈d，那么地面承压能力是不足的，在该状态下是危险。系统将在这些输出结果显示出来，并给出分析结论。
[0042]本实施例中，压力模拟预测方法在未进行正式作业之前，就可通过相关的作业工况信息，评估地面压力是否满足吊装要求。不需要起重机设备进行实际的动作，就能给出结果。并且，还可以利用分析结果，反过来进行改进，使得地面压力满足作业要求。因此，能够更好的防止起重机进行吊装工作时由于地面塌陷所导致的起重设备倾翻事故。
[0043]第二方面，本发明还公开了一种压力模拟预测系统实施例，参照图3。
[0044]本实施例中，压力模拟预测系统包括:信息收集模块31、计算分析模块32和预测模块33。其中，信息收集模块31用于在起重机作业前，获取该起重机作业工况信息集；计算分析模块32用于基于作业工况信息集进行模拟计算分析，确定起重机底盘各个支撑部件所承受的压力；预测模块33用于根据底盘支撑部件所承受的压力，预测起重机所在的地面能否满足吊装要求，并输出预测结果。
[0045]优选地，信息收集模块31中，作业工况信息集包括如下参数:起重机车型、臂工况、大臂长度、大臂角度、地面信息、回转角度、支腿工况、配重工况、以及吊重量。当然，也可以包括其他信息，只要能够对估算起重机底盘各个支撑部所承受的压力有帮助的信息，都可以进行采集和获取。作业工况信息集的参数可以是某种具体数值或状态，也可以是数值范围或状态范围。
[0046]优选地，计算分析模块32中，可以采用数学建模的方式，通过某种数学建模方法，对起重机设备进行数学建模，进而，确定起重机底盘各个支撑部件所承受的压力。起重机设备的建模方法可以采用正向数学推导建模，也可以采用逆向的数据拟合建模。
[0047]数学建模的方法很多，例如，以各部件重心为基本参数，计算各支撑部件压力。将整车某一基本状态按部件分为若干个子模块，以便求解各子模块重心。各子模块需要包含本身的结构件和安装在结构件上的元件，这样就可以方便地通过三维设计软件，计算出各子模块的重心。其他的工作状态的重心与基本状态对比，即为简单的位置移动，可根据工作状态变化数据计算，这样就可以计算出所有状态的各部件的重心，进而通过简单的力学平衡和叠加原理计算出整机对支撑部件的压力。[0048]可以根据实际的工况确定数学建模的方法，本发明在此不做细致说明。因为，面对一个具体的工况，对于本领域的技术人员来说，根据经验，就可以选定合适的数学模型进行支撑部件所承受的压力的推算。
[0049]优选地，预测模块33进一步用于:分别比较每一个支撑部件所承受的压力与起重机所在地面能承受的最大压力之间的关系；若每一支撑部件所承受的压力均小于所述起重机所在地面能承受的最大压力，则起重机所在的地面能够满足吊装要求；若其中有一个支撑部件所承受的压力大于所述起重机所在地面能承受的最大压力，则起重机所在的地面不能满足吊装要求，发出危险区域的警告。
[0050]并且，其中预测模块33中，预测结果可以为数值、图像或声音，或者其他提示信
肩、O
[0051]换句话说，本实施例压力模拟预测系统在起重机进行正式作业前，信息收集模块31先收集作业信息集，如被吊物重量，所需的臂长、幅度、回转角度、支腿工况、配重工况、地面信息以及其他信息等，然后将相关信息输入到计算分析模块32，计算分析模块32将根据输入的信息，对支腿盘压力进行计算。预测模块33进行判断，如果其中某一个支腿盘的压力值比地面能承受的压力值大时，说明在这种状态下作业是危险的，可能会产生地面塌陷，必须采取必要的措施。如果所有的支腿盘的压力值比地面能承受的压力值小时，说明在这种状态下作业是安全的。最终系统以图表和数据的形式给出地面压力，危险工况区域，以及其他信息等分析结果。这样，就可以提前评估该地面的压力是否满足要求。并将结果输出。
[0052]例如，以轮式起重机在某个状态下为例，工况信息的获取包括:机型(QY50)、臂工况(主臂主钩)、大臂长度(15m)、大臂角度(60° )、回转角度(90° )、支腿工况(支腿全伸)、配重工况(标准配重)、吊重量(IOT )。
[0053]获取了这些基本信息以后，可以计算在该工况下，所有支腿盘压力值。假设四个支腿的压力分别为:a、b、c、d,地面能承受的压力为e。如果e>a且e>b且e>c且e>d,那么地面承压能力是足够的，在该状态下左右是安全的。如果e〈a或e〈b或e〈c或e〈d，那么地面承压能力是不足的，在该状态下左右是危险。系统将在这些输出结果显示出来，并给出分析结论。
[0054]压力模拟预测系统可以配置在起重机设备的力限器设备上，也可以配重通用电脑上运行。本实施例压力模拟预测系统在未进行正式作业之前，就可通过相关的作业工况信息，评估地面压力是否满足吊装要求，不需要起重机设备进行实际的动作，就能给出结果。并且，本实施例还可以利用分析结果，反过来进行改进，使得地面压力满足作业要求。因此，本实施例能够更好的防止起重机进行吊装工作时由于地面塌陷所导致的起重设备倾翻事故。
[0055]需要说明的是，本发明的上述实施例均以起重机为例进行说明，对于其他工程机械设备，例如，设置有支腿的工程机械设备，在施工时对地面会产生很大的压力，为了避免地面被工程机械设备压坏而陷落，都可以采用本发明提到的方法和系统。
[0056]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种压力模拟预测方法，其特征在于，用于工程机械在施工时地面所需承受压力的预测，包括如下步骤: 信息收集步骤，在作业前，获取工程机械的作业工况信息集； 计算分析步骤，基于所述作业工况信息集进行模拟计算分析，确定所述工程机械底盘各个支撑部件所承受的压力； 预测步骤，根据所述底盘支撑部件所承受的压力，预测工程机械所在的地面能否满足施工要求，并输出预测结果。
2.根据权利要求1所述的压力模拟预测方法，其特征在于， 所述工程机械为起重设备； 所述信息收集步骤中，所述作业工况信息集包括如下参数: 起重机车型、臂工况、大臂长度、大臂角度、地面信息、回转角度、支腿工况、配重工况、以及吊重量。
3.根据权利要求1或2所述的压力模拟预测方法，其特征在于， 所述计算分析步骤中，通过数学建模的方式，确定工程机械底盘各个支撑部件所承受的压力。
4.根据权利要求3所述的压力模拟预测方法，其特征在于， 所述预测步骤进一步包括: 分别比较每一个支撑部件所承受的压力与该支撑部件对应的地面区域所能承受的最大压力之间的关系； 若每一支撑部件所承受的压力均小于其所在地面区域所能承受的最大压力，则工程机械所在的地面能够满足施工要求； 若其中有一个支撑部件所承受的压力大于其所在地面区域所能承受的最大压力，则工程机械所在的地面不能满足施工要求，发出危险区域的警告。
5.根据权利要求1所述的压力模拟预测方法，其特征在于， 所述预测步骤中，所述预测结果为数值、图像或声音。
6.一种压力模拟预测系统，其特征在于，包括: 信息收集模块，用于在作业前，获取工程机械的作业工况信息集； 计算分析模块，用于基于所述作业工况信息集进行模拟计算分析，确定所述工程机械底盘各个支撑部件所承受的压力； 预测模块，用于根据所述底盘支撑部件所承受的压力，预测工程机械所在的地面能否满足施工要求，并输出预测结果。
7.根据权利要求6所述的压力模拟预测系统，其特征在于， 所述工程机械为起重设备； 所述信息收集模块中，所述作业工况信息集包括如下参数: 起重机车型、臂工况、大臂长度、大臂角度、地面信息、回转角度、支腿工况、配重工况、以及吊重量。
8.根据权利要求6或7所述的压力模拟预测系统，其特征在于， 所述计算分析模块用于通过数学建模的方式，确定所述起重机底盘各个支撑部件所承受的压力。
9.根据权利要求8所述的压力模拟预测系统，其特征在于， 所述预测模块进一步用于: 分别比较每一个支撑部件所承受的压力与该支撑部件对应的地面区域所能承受的最大压力之间的关系； 若每一支撑部件所承受的压力均小于其所在地面区域所能承受的最大压力，则工程机械所在的地面能够满足施工要求； 若其中有一个支撑部件所承受的压力大于其所在地面区域所能承受的最大压力，则工程机械所在的地面不能满足施工要求，发出危险区域的警告。
10.根据权利要求6所述的压力模拟预测系统，其特征在于， 所述预测模块中，所述预测·结果为数值、图像或声音。
【文档编号】G06Q10/04GK103593713SQ201310563137
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】周伟, 侯铮 申请人:三一汽车起重机械有限公司