电站门座式起重机群碰撞防护智能控制系统的制作方法

本发明涉及碰撞防护智能控制系统，具体涉及一种电站门座式起重机群碰撞防护智能控制系统。

背景技术：

近年来，安全形势越来越受到人们关注，结合键为航电枢纽发电厂房工程混凝土施工情况，在主厂房上游侧布置两台mq900b高架门机；在厂房下游侧布置两台mq600zb中架门机，安装布置一台mq600b低架门机；在工程厂房混凝土入仓强度高，所需门机数量较多，上下游门机之间距离较近；在施工中，存在由于人员操作失误引起机械碰撞的风险，极易发生安全事故，而且作业效率将大大降低，严重影响了施工进度。

技术实现要素：

本发明提供一种可扫除门机司机盲区，极大降低施工安全及提高工作效率的电站门座式起重机群碰撞防护智能控制系统。

一种电站门座式起重机群碰撞防护智能控制系统，包括处理装置、限位器和传感器，限位器和传感器均连接到处理装置；

通过传感器采集每台门机行走数据和大臂空间位置信息；处理装置接收采集到的信息，根据采集到的信息建立坐标系统，定位门机空间位置和门机运行的危险区域；

通过实时采集单台门机行走参数和空间位置参数，确定多台门机之间碰撞需要实时改变的参数；

处理装置接收采集到的信息，得到碰撞点的平面距离和高度距离；根据平面距离和高度距离设置预警阈值；

处理装置输出控制信号，限位器控制门机的启停。

进一步的，还包括显示装置，显示装置连接处理装置实时显示处理数据。

进一步的，所述传感器包括行走机构编码器、回转编码器和角度传感器；行走机构编码器采集门机行走数据；回转编码器和角度传感器采集门机大臂空间位置信息。

进一步的，所述回转编码器转动轴通过齿轮组与限位器转动轴相互咬合；齿轮组与门机回转齿轮磨盘齿轮啮合。

进一步的，所述角度传感器设置在大臂根部适当位置，传感器盒的箭头指向大臂臂头。

进一步的，还包括无线通信模块，用于处理装置和传感器及限位器之间的信息传输。

进一步的，还包括视频监控装置，设置在门机大臂下部。

进一步的，所述视频监控装置包括摄像头、机械摆和电磁阻尼减震器；摄像头连接显示器。

进一步的，还包括报警装置，包括报警装置连接处理装置，当有门机进入设定的报警区域，处理装置向处理装置输出控制信号，报警装置启动。

本发明的有益效果是：

（1）本发明采用采用传感器采集数据信息，处理装置根据采集到的信息，确定门机的相对位置，在门机进入危险预警区域时，可启动报警装置和限位器，防止门机相互碰撞；提高了门机运行的安全系数，降低了门机交叉作业的难度，提升了门机运行的效率；

（2）本发明通过设置视频监控装置，实现门机操作的可视化，避免与施工场地内的临时障碍物碰撞，提高了施工安全性，降低门机操作难度；

（3）本发明采用处理装置进行数据处理，提高了数据处理能力、精度更高、稳定性更强。

附图说明

图1为本发明中工作过程示意图。

图2为本发明中工作原理结构示意图。

图3为本发明中起重机运行坐标计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

一种电站门座式起重机群碰撞防护智能控制系统，包括处理装置、限位器和传感器，限位器和传感器均连接到处理装置；

通过传感器采集每台门机行走数据和大臂空间位置信息；处理装置接收采集到的信息，根据采集到的信息建立坐标系统，定位门机空间位置和门机运行的危险区域；

通过实时采集单台门机行走参数和空间位置参数，确定多台门机之间碰撞需要实时改变的参数；

处理装置接收采集到的信息，得到碰撞点的平面距离和高度距离；根据平面距离和高度距离设置预警阈值；

处理装置输出控制信号，限位器控制门机的启停。

还包括显示装置，显示装置连接处理装置实时显示处理数据；接收处理装置计算后的数据并显示，方便操作人员查看；还可通过声光报警器提醒操作人员；可实时在门座式起重机上、在线电脑上显示门座式起重机群的工作状况，在门座式起重机使用过程中为操作人员和监管人员提供最全面的门座式起重机工作状态信息。

传感器包括行走机构编码器、回转编码器和角度传感器；行走机构编码器采集门机行走数据；回转编码器和角度传感器采集门机大臂空间位置信息。

回转编码器转动轴通过齿轮组与限位器转动轴相互咬合；齿轮组与门机回转齿轮磨盘齿轮啮合；当起重机回转机构运动时回转编码器齿轮运动，可测量起重机的空间位置信息；回转编码器数据实时变化输出，此编码器为多圈绝对值编码器，即使突然停电后，再次来电位置也是实时位置。

角度传感器设置在大臂根部适当位置，传感器盒的箭头指向大臂臂头；当门机大臂角度变化时角度传感器输出信号随着变化；角度传感器采集门机倾角信号，处理装置将信号换算为幅度数值；安装时将角度传感器盒安装在靠近大臂根部右侧适当位置，安装时需要注意传感器的方位，传感器盒的箭头必须指向大臂臂头；否则测量范围无法涵盖所有工作倾角范围，传感器的有效范围是-20°～90°。

行走机构编码器安装在行走部位设置的支架上，当回转机构运行时编码器齿轮运动，编码器数据实时变化输出，此编码器微多圈绝对值编码器，即使突然停电后，再次来电位置也是实时位置；通过电器箱供电，无线通信模块将信号传输至处理装置；门座起重机能够沿轨道移动，对于沿轨道行进的可以基于事先设定的轨道起点坐标（x1，y1）、轨道终点坐标（x2，y2），轨道长度l1以及在运行过程中在轨道上的行程d1来计算当前的起重机运行坐标（x，y）。

x=x1+d1×(x2-x1)/l1；y=y1+d1×(y2-y1)/l1。

包括无线通信模块，用于处理装置和传感器及限位器之间的信息传输。

还包括视频监控装置，设置在门机大臂下部；视频监控装置包括摄像头、机械摆和电磁阻尼减震器；摄像头连接显示器；机械摆用于保持摄像头视角稳定，电磁阻尼减震器为了消除摄像头的摆动。

通过设置在门机大臂始终垂直于地面的视频监控系统采集门机大臂下部的视野，提供更精准的图像采集；通过显示器显示采集的图像，代替驾驶员目测临时障碍物的位置，为门机驾驶员提供了准确的视野范围；实现门座式起重机可视化操作，可以让门机驾驶员在驾驶室内清洗的观察被起吊物的位置和吊装作业面的情况，降低门机操作难度，避免门机与施工场地内的临时障碍物碰撞。

还包括报警装置，包括报警装置连接处理装置，当有门机进入设定的报警区域，处理装置向处理装置输出控制信号，报警装置启动。

具体使用时，首先在处理装置中标定数据，数据包括门机力矩起升载荷范围值限定，门机自身空间数值设定，包括行走范围、回转半径、变幅范围等；整个门机群覆盖空间范围值设定；数据的设定根据预先设置的传感器完成。

单台门机采集自身的行走数据、回转数据、变幅数据、起升数据等实时数据。

通过无线通信模块接收区域内协作的多台门机之间的碰撞需要实时改变相应的控制位置坐标（x，y）、大臂长度、大臂的高度、吊钩的高度等参数。

以某一台门机的空间运动位置（x，y）为准，通过建立单台门机空间碰撞物理模型，实时采集其空间运动位置和门机碰撞点的空间参数，如回转角、吊钩幅度、吊钩高度等信息，基于无线通信模块采集的空间内其他起重机的空间参数，通过采集的参数对比分析自身与其他门机及障碍物的空间关系，包括不同碰撞点的平面距离和高度距离，综合平面预警参数和高度预警参数信息来判断系统预警；每种碰撞情形均需要独立对比平面距离和高度距离。得到不同碰撞点的平面距离差值和高度差值后，进行距离和高度预警级别的判断，如触及预设的预警阈值，作为控制电器信号输出。

最后基于高度预警和距离预警判断系统碰撞危险，采用语音、图像等方式提醒驾驶人员、项目管理者；可根据阈值进行分级，如达到一级报警时，除提醒外，输出控制信号，启动行走限位器和回转行程限位器，使门机运行减速制动，防止门机相互碰撞。

传感器和处理装置之间还设置有a/d转换器，完成信号的转换；处理装置采用arm嵌入式智能微处理器，arm嵌入式智能微处理器技术可使系统数据处理能力大大加强，精度更高、稳定性更强，辅之以高精度的数字方位传感器、称重传感器和倾角传感器等。

本发明通过显示装置可实时在门机上、在线电脑上显示门机或门机群的工作状况，同时具有黑匣子功能、防互撞和区域保护功能，可混合使用于各种类型的动臂式起重机；传感器安装于门机不同机构，当门座式起重机运动时传感器也随着运动，输出信号不断变化，门机防撞系统采集传感器数据不断计算，实时将数据显示到显示器供操作人员查看门座式起重机当前工作数据及状态，并且通过无线传输模块将数据相互通讯。

通过门机行走机构编码器，进行门机行走数据的采集，门机大臂回转编码器采集门机大臂空间位置；建立门机坐标系统定位门机空间位置，定义门机运行的危险区域，通过无线局域网络传输数据，将门机群的位置信息收入处理装置；通过处理装置判断门机的相对位置，门机进入危险预警区后开启报警装置，并启动门机行走限位器和回转行程限位器，使门机运行减速制动，防止门机相互碰撞。

本发明采用传感器采集，处理装置分析，确定门机的相对位置，在门机进入危险预警区域是自动启动报警及限位器，防止门机相互碰撞，大大提高了门机运行的安全系数，降低了门机交叉作业的难度，提升了门机运行的效率；实现了门机操作的可视化，通过视频采集吊物正下方的视野，代替驾驶员目测临时障碍物的位置，避免门机与施工场地内的临时障碍物碰撞，保证了门机在复杂多变环境中运行的安全性，降低门机操作难度。