一种塔式起重机起升机构预警系统的制作方法

1.本发明涉及起重机安全控制技术领域，具体涉及一种塔式起重机起升机构预警系统。


背景技术：

2.塔式起重机起升机构传动链包括电动机、减速机、卷筒、滑轮、钢丝绳，使用中常见的问题有：起升超重，出现钢丝绳拉断或超载造成塔机倾覆；钢丝绳出现乱绳。上述两种风险目前一般可通过预设一定的识别条件来进行预警，例如通过对钢丝绳拉力和/或收放速度进行实时监测，判断是否在安全运行范围内，具体在对钢丝绳拉力和/或收放速度设置安全报警阈值时，为了尽可能确保安全，需要采取保守原则，报警阈值与实际可能发生安全风险的极限值是有一定的偏差的，这种情况下，无论是否对报警阈值进行分级，操作人员在熟知这个规则的情况下，在操作设备时，有时为了完成当前起吊动作，会忽略特定级别的预警，从而相关预警程序达不到预期的预警目的。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提出一种塔式起重机起升机构预警系统，在钢丝绳超载或乱绳风险的一般预警程序中，通过强化预警条件来调整预警级别，同时识别各种非标准及危险作业状态，保证生产安全。
4.本发明的技术方案如下：一种塔式起重机起升机构预警系统，包括钢丝绳拉力采集单元、钢丝绳收放速度采集单元和控制单元，所述钢丝绳拉力采集单元实时采集起吊重物重量信息并转化为钢丝绳拉力值f，所述钢丝绳收放速度采集单元实时采集卷筒转动参数并转化为钢丝绳收放速度值v，通过所述控制单元设置两个以上钢丝绳拉力值预警级别和两个以上钢丝绳收放速度值预警级别，每个钢丝绳拉力值预警级别对应一个预警拉力阈值fy，每个钢丝绳收放速度值预警级别对应一个预警速度阈值vy，还包括图像采集单元，所述图像采集单元在钢丝绳拉力采集单元采集到稳定的钢丝绳拉力值后采集起吊重物图像信息，所述控制单元接收图像采集单元发送的起吊重物图像信息，识别起吊重物类型和起吊姿态，并与系统预存信息进行比较，根据比较结果调整钢丝绳拉力值预警级别和钢丝绳收放速度值预警级别。
5.上述塔式起重机起升机构预警系统，所述钢丝绳拉力值预警级别至少包括低、中、高三个级别，分别对应预警拉力阈值fy1、fy2、fy3，所述钢丝绳收放速度值预警级别至少包括低、中、高三个级别，分别对应预警速度阈值vy1、vy2、vy3。
6.上述塔式起重机起升机构预警系统，所述系统预存信息包括根据施工现场作业类型预存储的起吊重物类型信息和与起吊重物类型匹配的起吊姿态信息。
7.上述塔式起重机起升机构预警系统，所述起吊姿态信息包括标准作业起吊姿态信息和非标准作业起吊姿态信息。
8.上述塔式起重机起升机构预警系统，通过将所述预存储的起吊重物类型信息和与
起吊重物类型匹配的起吊姿态信息进行赋值，量化影响钢丝绳拉力值预警级别和钢丝绳收放速度值预警级别。
9.上述塔式起重机起升机构预警系统，所述赋值方式为引入比例因子k赋值。
10.上述塔式起重机起升机构预警系统，所述钢丝绳拉力值预警级别和钢丝绳收放速度值预警级别通过不同程度的声光报警区分。
11.上述塔式起重机起升机构预警系统，所述的钢丝绳拉力采集单元采集到稳定的钢丝绳拉力值以起吊过程中拉力值停止变化并稳定一个周期时间t为判断依据。
12.本发明可取得如下技术效果：本发明提出的塔式起重机起升机构预警系统，通过图像采集单元在钢丝绳拉力采集单元采集到稳定的钢丝绳拉力值后采集起吊重物图像信息，通过控制单元接收图像采集单元发送的起吊重物图像信息，识别起吊重物类型和起吊姿态，并与系统预存信息进行比较，根据比较结果调整钢丝绳拉力值预警级别和钢丝绳收放速度值预警级别，从而在钢丝绳超载或乱绳风险的一般预警程序中，通过强化预警条件来调整预警级别，同时还能识别各种非标准及危险作业状态，保证了生产安全。
附图说明
13.图1为本发明实施例提供的塔式起重机起升机构预警系统构成原理图。
14.图2为本发明实施例提供的一种预警级别等级跃迁示意图。
具体实施方式
15.如图1所示，本实施例提供一种塔式起重机起升机构预警系统，包括钢丝绳拉力采集单元、钢丝绳收放速度采集单元和控制单元。
16.本实施例中所述钢丝绳拉力采集单元实时采集起吊重物重量信息并转化为钢丝绳拉力值f。
17.所述钢丝绳收放速度采集单元实时采集卷筒转动参数并转化为钢丝绳收放速度值v。
18.通过所述控制单元设置两个以上钢丝绳拉力值预警级别和两个以上钢丝绳收放速度值预警级别，每个钢丝绳拉力值预警级别对应一个预警拉力阈值fy，每个钢丝绳收放速度值预警级别对应一个预警速度阈值vy。
19.作为本发明的主要改进，如图1所示，起升机构预警系统还包括图像采集单元，图像采集单元的作用是在钢丝绳拉力采集单元采集到稳定的钢丝绳拉力值后采集起吊重物图像信息，通过所述控制单元接收图像采集单元发送的起吊重物图像信息，识别起吊重物类型和起吊姿态，并与系统预存信息进行比较，根据比较结果调整钢丝绳拉力值预警级别和钢丝绳收放速度值预警级别。
20.本实施例方案的实施基础是在一般的塔式起重机作业现场，频繁起吊的重物类型重现率高，而由操作者习惯采取的吊取和捆绑方式所决定的起吊姿态也相对程式化，这样，将根据施工现场作业类型预存储的起吊重物类型信息和与起吊重物类型匹配的起吊姿态信息作为系统预存信息，就可以为一般的拉力和速度预警参量赋予一个影响因子更大的参量，及时介入钢丝绳拉力值预警级别和钢丝绳收放速度值预警级别的调整。例如，将方型捆
扎物料和超长杆状物料定义为不同的起吊重物类型信息，由于起重机在起吊方型捆扎物料和超长杆状物料时发生乱绳风险的几率是有着明显高低之分的，因此，就可以根据经验将预存储的起吊重物类型信息进行赋值，量化影响钢丝绳拉力值预警级别和钢丝绳收放速度值预警级别，所述赋值方式为引入比例因子k赋值，比如某一方型捆扎物料影响因子为1.0时，某一超长杆状物料的影响因子根据进一步的长度赋值为一个更大的参数，例如1.05、1.1、1.3等。
21.对于起吊姿态信息，这里可以包括标准作业起吊姿态信息和非标准作业起吊姿态信息，标准作业起吊姿态信息可以视为工作人员在经过了严格的上岗培训后能够遵从操作规则采取的物料捆扎和起吊方案，非标准作业起吊姿态信息除了包含工作人员为了方便而无视操作规则采取的物料捆扎和起吊方案，也可以包含由于特定的起吊物对象在起吊作业标准中没有进行特别规定和限制而随机采取的捆扎和起吊方案，更优选包含各类危险作业的捆扎和起吊方案，比如斜拉、偏心起吊等姿态信息。
22.同样，可以通过将与起吊重物类型匹配的起吊姿态信息进行赋值，量化影响钢丝绳拉力值预警级别和钢丝绳收放速度值预警级别，赋值方式同样为引入比例因子k赋值，比如某一方型捆扎物料标准起吊姿态影响因子为1.0时，该方型捆扎物料的非标准起吊姿态（例如偏心）影响因子为一个更大的参数，例如1.1、1.2等。
23.举例来说，将塔式起重机起升机构预警系统的上述钢丝绳拉力值预警级别至少设为低、中、高三个级别，分别对应预警拉力阈值fy1、fy2、fy3，将钢丝绳收放速度值预警级别至少设为低、中、高三个级别，分别对应预警速度阈值vy1、vy2、vy3。当针对某一特定起吊姿态的特定类型重物赋予一个大于1.0的比例因子k后，本来预警拉力阈值未超过fy1的，可能达到fy2或fy3，从而对应的预警级别被改变，本来预警速度阈值未超过vy1的，可能达到vy2、vy3，从而对应的预警级别被改变。图2以钢丝绳拉力值预警级别等级的跃迁为例示意了上述原理。
24.本发明所述的钢丝绳拉力值预警级别和钢丝绳收放速度值预警级别通过公知的方式进行设置，例如通过不同程度的声光报警区分。
25.本发明之所以未采用更常见的激光测距等技术对起吊重物轮廓进行识别是因为对于塔式起重机而言，图像采集单元更容易设置在靠近驾驶操作侧仍然可捕获重物图像信息，并且，在拍摄视角受到障碍物影响时，基于图像处理的系统软件可以对障碍物进行识别和分割，还可以对目标物进行去噪和增强，从而不会影响对起吊重物类型和起吊姿态的提取和识别，因此，这是一种尤其适合塔式起重机起升机构预警的实现手段。
26.在本发明提供的上述方案中，所述的钢丝绳拉力采集单元采集到稳定的钢丝绳拉力值以起吊过程中拉力值停止变化并稳定一个周期时间t为判断依据，比如在起吊过程中重物离地3-5s重量未发生变化，可被钢丝绳拉力采集单元记录和识别。
27.另外，采用本发明的上述方案，对于系统未预存赋值比例因子的起吊重物类型和起吊姿态，或者图像采集单元采集或处理失败（比如光线因素）的起吊重物类型和起吊姿态，仍然按照原有钢丝绳拉力值预警级别和钢丝绳收放速度值预警级别进行预警即可。
28.以上所述，仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。