基于F‑TR锁的集装箱作业智能预警系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于F‑TR锁的集装箱作业智能预警系统，包括吊架角度测量模块、顶部激光测距模块、侧面激光判断模块、司机室展示模块。吊架角度测量模块安装在龙门吊的防摇吊架上，主要由高精度倾角传感器、数据解析整合单元、智能电量管理以及无线数据传输单元组成。顶部激光测距模块安装在天车上，计算出集装箱所在位置。侧面激光判断模块安装在门吊侧面支架上，用来检测F‑TR锁是否脱钩。司机室展示模块安装在司机操作室中，通过无线及网线方式进行数据传输，接收发送的数据，并对数据进行处理，在装、卸车的时候根据F‑TR锁是否未脱钩，平板车是否被吊起进行报警，在门吊司机室中即可实现集装箱装卸的智能化控制。

【技术实现步骤摘要】
基于F-TR锁的集装箱作业智能预警系统
本技术涉及基于F-TR锁的集装箱作业智能预警系统，适用于单钩的防摇吊具的吊车。在装、卸集装箱作业中进行集装箱F-TR锁是否脱钩的检测。
技术介绍
铁路的集装箱运输在铁路运输中比重越来越重，为了使运输过程中，保证集装箱的稳定，不倾覆，目前均采用新型集装箱锁(也叫鹰头锁，F-TR锁)。采用了新型集装箱锁以后，集装箱在运输过程中，安全事故减少了，效率提高了。但是也带来了另外一个问题：集装箱吊装作业的时候，往铁路平板运输车上放置的时候十分容易，但是从铁路平板运输车上向上吊起时容易出现事故，F-TR锁未能顺利脱开，造成平板车翻车，脱出等事故。管内集装箱吊装过程中平板车F-TR锁存在不能脱钩现象，每年会造成多起脱线类安全责任事故，且全局乃至全路都没有很好的解决手段。因此，研究一套基于F-TR锁的集装箱作业智能预警系统，从源头上杜绝集装箱装卸过程中集装箱与平板车未及时分离情况的发生，保障铁路运输安全，实现集装箱装卸自动化和智能化，提高集装箱装卸效率，具有重要意义。通过对集装箱吊装作业流程的研究，设计出一套适用于实时监测集装箱吊装过程中，F-TR锁是否未脱钩，平板车是否被吊起基于F-TR锁的集装箱作业智能预警系统，在集装箱吊装作业中检测F-TR锁有没有脱钩，将防范关口前移，体现了“预防为主”的安全指导思想，使铁路运输安全性更高。该产品的研制成功，并拥有完全自主知识产权，可避免因平板车在集装箱吊卸过程中发生的将车体吊起、脱轨制动阀损坏、车辆脱线等事故，对保障铁路运输安全做出重大贡献。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于F-TR锁的集装箱作业智能预警系统，提高集装箱作业的安全性。为解决上述技术问题，本技术提出了一种基于F-TR锁的集装箱作业智能预警系统，包括吊架角度测量模块、顶部激光测距模块、侧面激光判断模块、司机室展示模块四个部分；所述吊架角度测量模块，安装在龙门吊的防摇吊架上，由高精度倾角传感器、数据解析整合单元、智能电量管理以及无线数据传输单元组成；所述顶部激光测距模块，含第一处理器、至少一个顶部激光测距传感器和第一数据传输单元，所述顶部激光测距传感器安装在龙门吊的天车上，所发出的测距激光从上向下对准集装箱的顶部，用于测量集装箱的高度，并发送到所述第一处理器处理；所述第一处理器，用于计算出集装箱相对平板车的状态；所述数据传输单元，用于将集装箱相对平板车的状态信息发送到所述司机室展示模块和所述侧面激光判断模块。所述侧面激光判断模块，含第二处理器、至少一个侧面激光测距传感器和第二数据传输单元，所述侧面激光测距传感器安装在门吊侧面支架上，发出的激光打在F-TR锁上方，用来检测F-TR锁是否脱钩；所述第二处理器，用于接收、处理激光测距传感器采集的数据，所述第二数据传输单元，用于将所述第二处理器处理的结果发送到所述司机室展示模块。所述司机室展示模块，包括处理单元和显示单元，所述处理单元用于接收吊架角度测量模块、顶部激光测距模块以及侧面激光判断模块发送的倾角及F-TR锁数据，对数据进行分析、判断和处理，根据不同的工作条件，选择不同的算法对集装箱状态进行计算，将集装箱的作业状态通过所述显示单元向操作人员展示。进一步的，所述高精度倾角传感器，用于实时采集集装箱工作中的角度状态数据，判断集装箱的偏载程度。所述数据解析整合单元，含有一块装有ARM内核微控制器的集成控制电路板，用于接收高精度角度传感器和智能电量管理所返回的数据，并按照规定的协议进行解析整合。所述智能电量管理，用于实时监测龙门吊防摇吊架是否带箱作业，在未监测到作业时仅向自身供电，在监测到作业后向吊架角度测量模块供电。所述顶部激光测距传感器的数量为四个，分别布置在龙门吊的天车上。所述侧面激光测距传感器的数量为两个，分别布置在龙门吊侧面的支架上。本技术在装、卸集装箱作业中对F-TR锁是否未脱钩，平板车是否被吊起进行检测，司机室展示模块接收数据采集设备发送的数据，并对数据进行处理，当出现角度或F-TR锁报警，司机应停止龙门吊上升作业，将集装箱下降至地面或火车车体上，根据报警提示与地勤人员共同排除报警情况，确认排除后再次起吊，如没有再次报警证明报警排除，可继续作业。当出现电量报警时，司机应在本次作业结束后进行更换电池操作。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术的技术方案作进一步具体说明。图1为本技术的系统组成原理图。图2为司机室展示模块使用中的某工作状态图。图3为本技术的高精度倾角传感器安装俯视示意图。图4为本技术的激光测距传感器安装示意图。具体实施方式在图1中，显示基于F-TR锁的集装箱作业智能预警系统主要包括吊架角度测量模块、顶部激光测距模块、侧面激光判断模块、司机室展示模块四个部分，分别安装在吊架、天车、门吊侧面支架、司机室中，通过无线及网线进行数据传输。吊架角度测量模块安装在龙门吊的吊架上，主要由高精度倾角传感器、数据解析整合单元、智能电量管理以及无线数据传输单元组成。顶部激光测距模块安装在天车上，主要由四部激光测距传感器、线缆供电、网线数据传输组成，激光打在集装箱上，测量天车到集装箱距离，计算出集装箱所在位置。侧面激光判断模块安装在门吊侧面支架上，主要由两部激光测距传感器、线缆供电、网线数据传输组成，激光打在FTR锁上方，用来检测F-TR锁是否脱钩。司机室展示模块安装在司机操作室中，通过无线及网线方式进行数据传输，接收发送的数据，并对数据进行处理，在装、卸车的时候根据F-TR锁是否未脱钩，平板车是否被吊起进行报警。在整个系统中，吊架、天车前端的数据采集设备是最前端的感知采集硬件，吊架角度测量模块内部包含一块装有ARM内核微控制器的集成控制电路板，整体采用工业一体化设计，达到IP65防水防尘标准，可根据现场吊架情况选择适当的位置进行安装。高精度倾角传感器完成对集装箱倾斜角度的检测，测量范围：±10°；测量精度：0.02°；信号输出：12mA。整个系统模块的电源由蓄电池提供，DC12V。高灵敏度自动开关单元完成对设备工作与休眠状态的切换。激光测距传感器，测量范围：0.2m～40m；测量精度：1mm+20ppmm。顶部激光测距传感器量天车到集装箱距离，计算出集装箱所在位置，侧面激光测距传感器，激光打在F-TR锁上方，用来检测F-TR锁是否脱钩。司机室展示模块，根据工作吊架类型选择20尺、35吨、40尺吊架尺寸按钮，选择不同的核心算法对集装箱状态进行计算。利用集装箱重心计算模型实时计算出集装箱重心所在位置，通过集装箱的三维模型将集装箱的实时状态展示出来。当集装箱倾斜角度超过报警标准，或当集装箱抬起而F-TR锁未脱钩时，程序开始报警，发出明显的报警音，司机应停止龙门吊上升作业，将集装箱下降至地面或火车车体上，根据报警提示与地勤人员共同排除报警情况，确认排除后再次起吊，如没有再次报警证明报警排除，可继续作业。当集装箱倾斜角度回到报警标准之内时，司机可正常作业。下面简要介绍本技术的基于F-TR锁的集装箱作业智能预警系统的工作控制流程，包括以下步骤；步骤1：由安装在龙门吊防摇吊架上的角度测量模块实时检测龙门吊是否作业；步骤2：当吊架角度测量模块检测到防摇吊机带箱作业时，智能电本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于F‑TR锁的集装箱作业智能预警系统，其特征在于，包括吊架角度测量模块、顶部激光测距模块、侧面激光判断模块、司机室展示模块四个部分；所述吊架角度测量模块，安装在龙门吊的防摇吊架上，由高精度倾角传感器、数据解析整合单元、智能电量管理以及无线数据传输单元组成；所述顶部激光测距模块，含第一处理器、至少一个顶部激光测距传感器和第一数据传输单元，所述顶部激光测距传感器安装在龙门吊的天车上，所发出的测距激光从上向下对准集装箱的顶部，用于测量集装箱的高度，并发送到所述第一处理器处理；所述第一处理器，用于计算出集装箱相对平板车的状态；所述数据传输单元，用于将集装箱相对平板车的状态信息发送到所述司机室展示模块和所述侧面激光判断模块；所述侧面激光判断模块，含第二处理器、至少一个侧面激光测距传感器和第二数据传输单元，所述侧面激光测距传感器安装在门吊侧面支架上，发出的激光打在F‑TR锁上方，用来检测F‑TR锁是否脱钩；所述第二处理器，用于接收、处理激光测距传感器采集的数据，所述第二数据传输单元，用于将所述第二处理器处理的结果发送到所述司机室展示模块；所述司机室展示模块，包括处理单元和显示单元，所述处理单元用于接收吊架角度测量模块、顶部激光测距模块以及侧面激光判断模块发送的倾角及F‑TR锁数据，对数据进行分析、判断和处理，根据不同的工作条件，选择不同的算法对集装箱状态进行计算，将集装箱的作业状态通过所述显示单元向操作人员展示。...

【技术特征摘要】
1.基于F-TR锁的集装箱作业智能预警系统，其特征在于，包括吊架角度测量模块、顶部激光测距模块、侧面激光判断模块、司机室展示模块四个部分；所述吊架角度测量模块，安装在龙门吊的防摇吊架上，由高精度倾角传感器、数据解析整合单元、智能电量管理以及无线数据传输单元组成；所述顶部激光测距模块，含第一处理器、至少一个顶部激光测距传感器和第一数据传输单元，所述顶部激光测距传感器安装在龙门吊的天车上，所发出的测距激光从上向下对准集装箱的顶部，用于测量集装箱的高度，并发送到所述第一处理器处理；所述第一处理器，用于计算出集装箱相对平板车的状态；所述数据传输单元，用于将集装箱相对平板车的状态信息发送到所述司机室展示模块和所述侧面激光判断模块；所述侧面激光判断模块，含第二处理器、至少一个侧面激光测距传感器和第二数据传输单元，所述侧面激光测距传感器安装在门吊侧面支架上，发出的激光打在F-TR锁上方，用来检测F-TR锁是否脱钩；所述第二处理器，用于接收、处理激光测距传感器采集的数据，所述第二数据传输单元，用于将所述第二处理器处理的结果发送到所述司机室展示模块；所述司机室展示模块，包括处理单元和显示单元，所述处理单元用于接收吊架角度测量模块、顶部激光测距模块以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：史宏，刘伯盛，陈敏，邵玉华，张涛，吴兴典，杜卫萍，左宁，杨磊，候敬，杨广全，杨文韬，马玉坤，张岩，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院运输及经济研究所，昆明铁路局，中国铁道科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11