集装箱装卸作业智能预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种集装箱装卸作业智能预警系统，包括安装在吊架上的数据采集模块和安装在司机操作室的数据处理模块；其中，数据采集模块中设有称重传感器和倾角传感器；控制及数据整合单元通过无线通讯传输单元将传感器数据传送给数据处理模块；数据处理模块中设有工控一体机和与工控一体机相连的电气联控单元，电气联控单元通过继电器对外输出多个开关量信号；工控一体机还连接高分贝声光报警单元和电源管理单元。本发明专利技术能够从源头上杜绝偏载、偏重的集装箱装上车，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。

Intelligent early warning system for container loading and unloading operation

The invention discloses an intelligent early warning system for container loading and unloading operation, including the data acquisition module installed on the hanger and the data processing module installed in the driver's operating room. In the data acquisition module, a weighing sensor and a tilt sensor are provided, and the control and data integration unit will be transmitted through a wireless communication transmission unit. The sensor data is transmitted to the data processing module. The data processing module is equipped with an industrial control unit and an electrical joint control unit connected with the industrial control machine. The electrical joint control unit outputs a number of switching signals through a relay, and the industrial control one also connects the high decibel sound and light alarm unit and the power management unit. It is of great significance to eliminate the loaded and heavy container loading from the source, to ensure the safety of the railway transportation, to realize the automation and intellectualization of container loading and unloading, and to improve the efficiency of container loading and unloading.

【技术实现步骤摘要】
集装箱装卸作业智能预警系统
本专利技术涉及装卸设备领域，具体是一种集装箱装卸作业智能预警系统。
技术介绍
装卸是现代物流的构成要素和重要环节，也是铁路货运的重要组成部分。而集装箱运输则是现代物流业的发展方向。近年来，我国铁路货运中集装箱运输所占的比重逐年上升，也研发、配置了许多与集装化相适应的装卸机械和属具索具。但是在集装箱装卸过程中的倾覆现象，给安全运输带来很大的影响。因此，研究一套门式起重机集装箱偏载、偏重监测及FTR锁作业智能预警系统，在网络控制和三维立体显示的基础上，通过自动控制设备，在门吊司机室中即可实现集装箱装卸的智能化控制，从源头上杜绝偏载、偏重的集装箱装上车，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。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述问题，提供了一种集装箱装卸作业智能预警系统，实现了集装箱装卸自动化和智能化，提高集装箱装卸效率，保障铁路运输安全，通过对集装箱吊装作业流程的研究，设计出一套适用于在集装箱吊装作业中检测集装箱是否偏载、偏重、FTR锁是否脱钩的智能预警系统，主要是对正在进行吊装作业的集装箱状态数据进行实时采集和分析，将数据通过无线传输至上位机，对造成集装箱倾斜的原因进行智能分析识别，分级判定集装箱超偏载状态及FTR锁有没有脱钩并做出相应预警及联动处理。本专利技术是按照以下技术方案实施的。一种集装箱装卸作业智能预警系统，所述预警系统包括安装在吊架上的数据采集模块和安装在司机操作室的数据处理模块；其中，数据采集模块包括，安装在吊架四角受力锁销上用于采集集装箱实时重量的称重传感器，安装在采集设备盒内用于采集集装箱实时倾斜度的倾角传感器，通过数据总线分别与倾角传感器和称重传感器相连的控制及数据整合单元；控制及数据整合单元通过无线通讯传输单元将数据传送给数据处理模块；数据采集模块中还设有智能低功耗电源管理单元；数据处理模块中包括工控一体机，工控一体机通过无线通讯传输单元接收来自数据采集模块的数据信息，通过显示设备将处理后的数据信息以三维动画的形式展示在软件界面上；数据处理模块中还设有与工控一体机相连的电气联控单元，所述电气联控单元通过继电器对外输出多个开关量信号；工控一体机还连接高分贝声光报警单元和电源管理单元。进一步的，所述无线通讯传输单元为Wi-Fi无线通讯模块。进一步的，低功耗电源模块输出12V直流电源，输入电源来自吊架自有的电源或外加太阳能板和蓄电池组件实现自供电。进一步的，倾角传感器与数据采集模块通过串口通讯，采集频率设置为50/100Hz，滤波后每秒向上位机上传10次数据；倾角传感器采用双轴测量，分别测量集装箱长、宽两个方向上的倾斜状态并换算成集装箱偏角。本专利技术获得了如下有益效果。本专利技术在网络控制和三维立体显示的基础上，通过自动控制设备，在门吊司机室中即可实现集装箱装卸的智能化控制，从源头上杜绝偏载、偏重的集装箱装上车，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。（一）通过对高速无线网络、先进可控的传感器和一体化集成方式的应用，不用现场检查而在显示设备上对集装箱是否偏载、偏重以及FTR锁是否脱钩的情况进行监测，解决集装箱吊装和吊卸过程中出现的各种安全问题。（二）能大大提高吊装吊卸作业的质量，简化日常的管理流程，减轻现场工作人员的压力，保证集装箱吊装吊卸作业的安全。（三）保证了集装箱运输安全，节约了集装箱吊装吊卸作业时间以及大量的人力物力，可为铁路生产带来较大的直接经济效益，应用前景广泛。附图说明图1是本专利技术的系统结构框图；图2是本专利技术系统工作的流程图。具体实施方式下面参照附图和实施例对本专利技术进行详细说明。如图1、2所示，一种集装箱装卸作业智能预警系统，所述预警系统包括安装在吊架上的数据采集模块和安装在司机操作室的数据处理模块；其中，数据采集模块包括，安装在吊架四角受力锁销上用于采集集装箱实时重量的称重传感器，安装在采集设备盒内用于采集集装箱实时倾斜度的倾角传感器，通过数据总线分别与倾角传感器和称重传感器相连的控制及数据整合单元；控制及数据整合单元通过无线通讯传输单元将数据传送给数据处理模块；数据采集模块中还设有智能低功耗电源管理单元；数据处理模块中包括工控一体机，工控一体机通过无线通讯传输单元接收来自数据采集模块的数据信息，通过显示设备将处理后的数据信息以三维动画的形式展示在软件界面上；数据处理模块中还设有与工控一体机相连的电气联控单元，所述电气联控单元通过继电器对外输出多个开关量信号；工控一体机还连接高分贝声光报警单元和电源管理单元。所述无线通讯传输单元为Wi-Fi无线通讯模块。低功耗电源模块输出12V直流电源，输入电源来自吊架自有的电源或外加太阳能板和蓄电池组件实现自供电。倾角传感器与数据采集模块通过串口通讯，采集频率设置为50/100Hz，滤波后每秒向上位机上传10次数据；倾角传感器采用双轴测量，分别测量集装箱长、宽两个方向上的倾斜状态并换算成集装箱偏角。本专利技术的使用方法为：集装箱偏载、偏重监测及FTR锁作业智能预警系统分为安装在吊架上的数据采集模块和安装在司机室的数据展示模块两部分。其中，数据采集模块包含安装在吊架四角受力锁销上的称重传感器采集集装箱实时重量、安装在采集设备盒内的倾角传感器采集集装箱实时倾斜度，再将采集数据进行初步整理和滤波后传给司机室的数据展示模块。数据展示模块结合重量数据和倾角数据，经过数据动态处理相关算法，计算出FTR锁的脱钩情况及集装箱的总重、偏重、偏心数据，以三维动画的形式展示在软件界面上，并给出最简便的操作按钮。最后，系统提供一组继电器输出，方便用户实现其控制功能。集装箱偏载、偏重监测及FTR锁作业智能预警系统界面直观，操作简单，方便驾驶员学习和使用。系统组成如图1所示。数据采集模块包含低功耗电源模块、称重传感器供电及数据采集模块、倾角传感器供电及数据采集模块、Wi-Fi无线通讯模块。数据采集模块主体是一块带MCU的电路板，负责传感器的数据采集、数据处理和数据上传。整个数据采集模块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。低功耗电源模块，采用12VDC电源，共有2种供电方式：大部分四滑轮吊架上有电源，系统根据吊架提供电源具体情况配置适配器；少数吊架上没有电源，系统额外配置太阳能板+蓄电池实现自供电。电路板采用电池供电时，感应到震动后系统满负荷工作，没有震动时系统低功耗休眠用以省电，休眠前关闭上述所以外设电源。测试时上位机可通过发命令取消和进入休眠机制。称重传感器供电及数据采集模块，在吊具四角分别装有集装箱旋锁专用的称重传感器，配有独立高速四路数据传输系统，即时快速测量得到四角重量。各重量值通过无线Wi-Fi上传至司机室的一体机内，换算成集装箱的总重量、偏载量、偏重量，判断出FTR锁有没有脱钩，并在吊装作业过程中实时、多侧面多角度形象准确的展示在一体机显示屏上。倾角传感器供电及数据采集模块，通过串口与MCU通讯，采集频率设置为50/100Hz，滤波后每秒上传10次至上位机。倾角传感器采用双轴测量，分别测量集装箱长、宽两个方向上的倾斜状态并换算成集装箱偏角。该倾角传感器是采用国际先进的高性能敏感技术制作的标准型倾角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集装箱装卸作业智能预警系统，其特征在于，所述预警系统包括安装在吊架上的数据采集模块和安装在司机操作室的数据处理模块；其中，数据采集模块包括，安装在吊架四角受力锁销上用于采集集装箱实时重量的称重传感器，安装在采集设备盒内用于采集集装箱实时倾斜度的倾角传感器，通过数据总线分别与倾角传感器和称重传感器相连的控制及数据整合单元；控制及数据整合单元通过无线通讯传输单元将数据传送给数据处理模块；数据采集模块中还设有智能低功耗电源管理单元；数据处理模块中包括工控一体机，工控一体机通过无线通讯传输单元接收来自数据采集模块的数据信息，通过显示设备将处理后的数据信息以三维动画的形式展示在软件界面上；数据处理模块中还设有与工控一体机相连的电气联控单元，所述电气联控单元通过继电器对外输出多个开关量信号；工控一体机还连接高分贝声光报警单元和电源管理单元。

【技术特征摘要】
1.一种集装箱装卸作业智能预警系统，其特征在于，所述预警系统包括安装在吊架上的数据采集模块和安装在司机操作室的数据处理模块；其中，数据采集模块包括，安装在吊架四角受力锁销上用于采集集装箱实时重量的称重传感器，安装在采集设备盒内用于采集集装箱实时倾斜度的倾角传感器，通过数据总线分别与倾角传感器和称重传感器相连的控制及数据整合单元；控制及数据整合单元通过无线通讯传输单元将数据传送给数据处理模块；数据采集模块中还设有智能低功耗电源管理单元；数据处理模块中包括工控一体机，工控一体机通过无线通讯传输单元接收来自数据采集模块的数据信息，通过显示设备将处理后的数据信息以三维动画的形式展示在软件界面上；数据处理模块中还设有与工控一体机相连的电气联...

【专利技术属性】
技术研发人员：王培宏，李阳，冯晓婷，廖志雪，刘伟，陈鹏，赵顺，曾华鹏，
申请(专利权)人：天津锐敏科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津,12