座地双摇臂抱杆力矩不平衡监控系统及方法与流程

1.本发明涉及座地双摇臂抱杆平衡监控技术领域，更具体地说，涉及座地双摇臂抱杆力矩不平衡监控系统及方法。


背景技术：

2.摇臂抱杆是一种特种起重机械，广泛应用于电力行业，其中座地双摇臂抱杆被广泛使用。
3.座地双摇臂抱杆在现场施工中，由于地形条件限制，两臂的对称起伏和座地式双摇臂吊重均不易保持平衡，对施工人员、施工过程、施工安全都会带来不利影响。当不平衡力矩达到一定的限定值时，容易带来抱杆损坏和吊装的安全问题。当两摇臂力矩差较大时，会引起抱杆顶端漂移，极端时造成抱杆折断重大事故。
4.为此，本技术提出座地双摇臂抱杆力矩不平衡监控系统及方法，来及时有效的监控偏角和不平衡力矩等数据，以及时调节，保证生产工作安全稳定地进行。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本技术提供座地双摇臂抱杆力矩不平衡监控系统及方法。
6.本技术提供的座地双摇臂抱杆力矩不平衡监控系统及方法采用如下的技术方案：座地双摇臂抱杆力矩不平衡监控系统，包括：杆体，所述杆体的左右侧分别活动设置有左摇臂与右摇臂，所述左摇臂与所述右摇臂的吊钩上均设置有吊重传感器；倾角传感器，用于测量角度，所述倾角传感器包括第一倾角仪与第二倾角仪，所述左摇臂与所述右摇臂上均设置有所述第一倾角仪，所述第二倾角仪设置在所述杆体上；风速仪，所述风速仪设置在所述杆体上，所述风速仪与所述倾角仪电连接，所述风速仪用于测量风速、风向；地面集中控制器，所述地面集中控制器还与所述吊重传感器、所述第一倾角仪和所述第二倾角仪无线连接；所述地面集中控制器电信连接有系统控制中心。
7.通过上述技术方案，设置倾角传感器、风速仪与吊重传感器等，通过实时监测风速、左摇臂、右摇臂与水平面之间的夹角和杆体与垂直线的夹角等数据传输给地面集中控制器，地面集中控制器反馈给系统控制中心实时计算出不平衡力矩，当超过阈值时及时显示在地面集中控制器或是系统控制中心上。
8.进一步的，所述风速仪还可以设置在所述左摇臂或所述右摇臂中的任一设备上，同时所述风速仪与所述倾角传感器中的任一设备连接。
9.通过上述技术方案，使用者根据实际的使用情况与周围环境选择性设置风速仪的位置，增强设备使用时的便捷性。
10.进一步的，所述倾角传感器均集成有包括但不限于三轴重力传感器、气压测量器、气温测量器或海拔测量器中的一种或多种。
11.通过上述技术方案，集成多个传感器实时采集多项数据，能够对不平衡力矩的计算更为科学合理，通过测得的数据绘制图函数图，能够预防事故的发生；且三轴重力传感器可使得倾角传感器朝向任意面进行安装，增强了安装的便捷性，减少调试的流程。
12.进一步的，所述地面集中控制器内置有存储模块与语音报警模块；所述地面集中控制器的表面与所述语音报警模块联动设置有触控屏。
13.通过上述技术方案，音画同步播报报警的设置能够及时有效地提醒工作人员对不平衡力矩进行观测，以避免发生事故。
14.进一步的，所述风速仪的类型为超声波脉冲传感器。
15.通过上述技术方案，利用发送的声波脉冲，测量接收端的相位差来计算风速和风向；该类型的传感器能够安装时没有角度限制且可同时测量风速与风向，且采用随机误差识别技术，大风下也可保证测量的低离散误差，使输出更平稳。
16.座地双摇臂抱杆力矩不平衡监控方法，方法包括以下步骤：s1、所述第一倾角仪采集包括但限于所述左摇臂或所述右摇臂与水平面的夹角数据并传输给所述地面集中控制器；s2、所述第二倾角仪采集包括但限于所述杆体与垂直线的夹角等数据并传输给所述地面集中控制器；s3、所述风速仪采集风速与风向；s4、地面集中控制器接收到s1、s2和s3的数据信号后对数据进行分析得出不平衡力矩，并将不平衡力矩数值显示在触控屏上；当不平衡力矩超过最大预警值时，所述地面集中控制器内的语音报警模块进行语音报警，并同时将报警信息显示在触控屏上，来提醒操作人员。
17.综上所述，本技术包括以下至少一个有益技术效果：（1）设置倾角传感器、风速仪与吊重传感器等，通过实时监测风速、左摇臂、右摇臂与水平面之间的夹角和杆体与垂直线的夹角等数据传输给地面集中控制器，地面集中控制器反馈给系统控制中心实时计算出不平衡力矩，当超过阈值时及时显示在地面集中控制器或是系统控制中心上；（2）为了进一步提升本系统的精确性，倾角传感器均集成有包括但不限于三轴重力传感器、气压测量器、气温测量器或海拔测量器中的一种或多种，集成多个传感器实时采集多项数据，能够对不平衡力矩的计算更为科学合理，通过测得的数据绘制图函数图等，能够预防事故的发生；且三轴重力传感器可使得倾角传感器朝向任意面进行安装，增强了安装的便捷性，减少调试的流程。
附图说明
18.图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的流程图。
19.图中标号说明：1、杆体；2、左摇臂；3、右摇臂；4、吊重传感器；5、传感器一；6、传感器二；7、风速仪；8、地面集中控制器；9、系统控制中心。
具体实施方式
20.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
21.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
23.实施例：以下结合附图1对本技术做进一步详细说明。
24.本技术实施例公开了座地双摇臂抱杆力矩不平衡监控系统，包括：杆体1，杆体1的左右侧分别活动设置有左摇臂2与右摇臂3，左摇臂2与右摇臂3的吊钩上均设置有吊重传感器4；倾角传感器，用于测量角度，倾角传感器包括第一倾角仪5与第二倾角仪6，左摇臂2与右摇臂3上均设置有第一倾角仪5，第二倾角仪6设置在杆体1上；风速仪7，风速仪7设置在杆体1上，风速仪7与倾角仪电连接，风速仪7用于测量风速、风向；地面集中控制器8，地面集中控制器8还与吊重传感器4、第一倾角仪5和第二倾角仪6无线连接；地面集中控制器8电信连接有系统控制中心9。
25.参见图1，风速仪7还可以设置在左摇臂2或右摇臂3中的任一设备上，同时风速仪7与倾角传感器中的任一设备连接，使用者根据实际的使用情况与周围环境选择性设置风速仪7的位置，增强设备使用时的便捷性。
26.参见图1，倾角传感器均集成有包括但不限于三轴重力传感器、气压测量器、气温测量器或海拔测量器中的一种或多种，集成多个传感器实时采集多项数据，能够对不平衡力矩的计算更为科学合理，通过测得的数据绘制图函数图，能够预防事故的发生；且三轴重力传感器可使得倾角传感器朝向任意面进行安装，增强了安装的便捷性，减少调试的流程。
27.参见图1，地面集中控制器8内置有存储模块与语音报警模块；地面集中控制器8的表面与语音报警模块联动设置有触控屏，音画同步播报报警的设置能够及时有效地提醒工作人员对不平衡力矩进行观测，以避免发生事故。
28.参见图1，风速仪7的类型为超声波脉冲传感器，利用发送的声波脉冲，测量接收端的相位差来计算风速和风向；该类型的传感器能够安装时没有角度限制且可同时测量风速与风向，且采用随机误差识别技术，大风下也可保证测量的低离散误差，使输出更平稳。
29.以下结合附图2对本技术做进一步详细说明座地双摇臂抱杆力矩不平衡监控方法，方法包括以下步骤：s1、第一倾角仪5采集包括但限于左摇臂2或右摇臂3与水平面的夹角数据并传输给地面集中控制器8；s2、第二倾角仪6采集包括但限于杆体1与垂直线的夹角等数据并传输给地面集中控制器8；s3、风速仪7采集风速与风向；s4、地面集中控制器8接收到s1、s2和s3的数据信号后对数据进行分析得出不平衡力矩，并将不平衡力矩数值显示在触控屏上；当不平衡力矩超过最大预警值时，地面集中控制器8内的语音报警模块进行语音报警，并同时将报警信息显示在触控屏上，来提醒操作人员。
30.本技术实施例座地双摇臂抱杆力矩不平衡监控系统及方法的实施原理为：在使用前将系统控制中心9连接pc显示器或移动显示器等显示终端；然后在杆体1、左摇臂2与右摇臂3上设置倾角传感器、风速仪7与吊重传感器4等设备，通过实时监测风速、左摇臂2、右摇臂3与水平面之间的夹角和杆体1与垂直线的夹角等数据传输给地面集中控制器8，地面集中控制器8反馈给系统控制中心9实时计算出不平衡力矩，同时采用吊重传感器4便于直接测量吊件的重量，以便于检测载重状态下的不平衡力矩，当超过阈值时及时显示在地面集中控制器8或系统控制中心9上，以便于工作人员及时进行调整等工作。
31.左摇臂2和右摇臂3倾角仪传感器主要测量摇臂与水平面的夹角，当摇臂往上吊起时，角度增加，反之角度减小。
32.杆体1倾角仪传感器主要测量杆体1与垂直线的夹角，当杆体1垂直于水平面时，角度为零。杆体1倾角仪测量了两个维度，左右倾斜夹角和前后俯仰角。
33.地面集中控制器8还采集了各个倾角仪传感器和吊重传感器4的状态，比如电池电量、通信质量、大气压力值、温度数据，并将这些数据通过wifi热点、有线以太网或4g网络，传输给铰磨设备、手持监测显示器、电脑等终端。
34.倾角传感器的主要参数如下：倾角传感器的型号为电容性3d-mems传感器，是一个带角度输出、spi数字接口的三轴加速度传感器，技术参数为：12000lsb/g with 10hz lpf，角度输出分辨率0.0055
°
/lsb，工作温度：-40
°
c至+85
°
c，超低噪声：0.001
°
/√hz；同时倾角传感器内部的气压传感器为博世气压传感器，测量倾角仪所在的海拔高度。技术参数：测量范围：300~1100hpa，精度为正负0.12hpa，相当于海拔高度正负1米的误差，工作温度-40
°
c至+85
°
c；每台倾角仪传感器集成了支持lora调制无线电收发器，频段为433mhz，功率不低于30dbm；且每台倾角仪传感器均具有rs485通讯端口，用于连接风速仪7。上述均为成熟的现有技术，本领域技术人员可以根据实际情况设置，在此不再赘述。
35.风速仪7的主要参数如下：利用发送的声波脉冲，测量接收端的相位差来计算风速和风向。该传感器可以同时测量风速，风向的瞬时数值；风速量程0～40m/s，风向量程0~360
°
，风速精度
±
0.5+2%fs，风向精度
±3°
，工作环境-40～80℃，0～95%rh，抗风强度75m/s，防护等级ip65。上述均为成
熟的现有技术，本领域技术人员可以根据实际情况设置，在此不再赘述。
36.地面集中控制器8的主要参数如下：地面集中控制器8的无线传输模块频段为433m，数据刷新率为2.5hz，主控型号为stm32 f103c8t6基于lora系统的无线收发芯片，能够将得到的数据通过lora技术无线传送给系统控制中心9，同时对数据进行处理，再结合三维立体加速度转换算法和物理学相关理论得到偏角和不平衡力矩；且此无线收发芯片功率大于1w，开阔通讯距离大于1公里；地面集中控制器8的显示屏为彩色的十英寸液晶触摸屏。
37.同时地面集中控制器8内部包含了一个具有wifi热点的嵌入式小型计算机板，还集成了一个4g上网模块，该计算机cpu是基于mips24kec架构，580mhz主频运算能力，并且安装了linux操作系统，因此在网络处理的功能上占据了很大的优势；地面集中控制器8内置的wifi热点是2.4g频段，支持802.11b/g和ht802.11n模式。
38.地面集中控制器8的控制板上集成了一个存储模块，用于本地记录现场数据，当发生事故而现场又没有4g网络时，由于终端设备可能没有记录到现场数据，可以把地面端接收器内部的存储模块取出直接在电脑上获取数据，从而可以追溯事故源由。上述均为成熟的现有技术，本领域技术人员可以根据实际情况设置，在此不再赘述。
39.本系统计算不平衡力矩的公式为：左右臂受力f（单位kn*m)=[cos（吊臂水平夹角）*吊臂长度）*[cos（吊臂水平夹角）*（吊秤实测重量kg+吊钩自重kg+吊臂自重/2+钢丝绳重量kg)]*9.8012/1000.0则抱杆受到的扭力=f1-f2；f1为左摇臂2，f2为右摇臂3。
[0040]
本系统由倾角传感器和吊重传感器4采集吊臂的偏角和拉力等数据，传送给地面集中控制器8，地面集中控制器8根据实时数据再结合三维立体加速度转换算法和物理学相关理论综合得到一个不平衡力矩，系统控制中心9根据这个不平衡力矩数值发送相应调节拉力的命令，从而实现不平衡力矩监测系统力矩的自动调节。每个系统控制中心9配备有两个倾角监测器和两个吊重传感器4，每个系统控制中心9管控1个坐地双摇臂抱杆，同时，地面集中控制器8通过lora模块，从而可以把实时监测的数据以及故障报警数据发送到系统控制中心9。同样，工作人员也可以在系统控制中心9反向操纵监测系统的参数。
[0041]
本技术结构巧妙，能够计算不平衡力矩阈值发送相应摇臂承重调节的警报命令，提醒工作人员及时检修，从而实现不平衡监控系统力矩的自动调节，保证施工安全。
[0042]
以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。