基于动态数据采集的塔机起升变幅进程状态管控系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及基于动态数据采集的塔机起升变幅进程状态管控系统及方法。该系统包括电气监测及远程调试单元、塔机运行状态监测单元、塔机起升变幅动作动态控制单元和显示屏。本发明专利技术不仅可以对塔机进行包括电气系统的全方位的状态监测，将监测到的视频数据塔机状态数据参数远程传输到远程管理平台上供用户实时进行数据查看，且可根据实际需求，对塔机变频器参数进行修改；还能对塔机起升变幅过程，提供一种智能控制方法和多种操作模式，在塔机工作过程中，在因起升变幅操作控制不当时对塔机起升变幅动作进行干涉控制，以减小甚至消除塔机出现的危险状态，保障塔机工作效率的同时为塔机提供安全保障，极大地提高塔机工作的安全性和智能化水平。

【技术实现步骤摘要】
基于动态数据采集的塔机起升变幅进程状态管控系统及方法
本专利技术涉及塔式起重机施工监测与控制
，具体涉及一种基于动态数据采集的塔机起升变幅进程状态管控系统及方法。
技术介绍
在我国社会化水平不断提升的过程中，塔式起重机的应用也比较普遍。而在塔式起重机应用过程中，可能会存在运行安全以及故障维修问题，塔式起重机一旦出现故障会对施工进度产生一定影响，并且可能会导致施工风险增加，严重威胁人们的生命财产安全。由于塔机工作具有自身的特殊性，一方面在工作的过程中其运行状态和载荷都不断的发生变化，从而会对起重机的各个构成部分不断的造成冲击，对塔机使用寿命造成不利影响。另一方面，塔机由于吊载不同，吊装速度不同等因素引起的塔机整体振动，若振动幅度过大，会导致塔机安全事故的发生。所以，现在塔机使用过程中的主要安全问题在于塔机吊载和速度的控制问题方面。基于上述因素，需要准确获取控制塔机过程中，塔机各结构部分及电气系统的工作响应情况，并针对响应数据对塔机进行控制，保障塔机在吊载过程中的安全，这对塔机在设计过程中的优化处理和生产中的工艺制定具有很重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于动态数据采集的塔机起升变幅进程状态管控系统及方法能够对塔机起升变幅过程进行状态监测与智能控制，对该过程中出现的危险状态进行有效地管控，保障塔机安全作业，实现塔机的智能化。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：本专利技术涉及一种基于动态数据采集的塔机起升变幅进程状态管控系统，该管控系统包括电气监测及远程调试单元、塔机运行状态监测单元、塔机起升变幅动作动态控制单元和显示屏。具体地说，所述电气监测及远程调试单元包括远程监控终端主机、远程管理平台、PLC控制器、起升变频器、变幅变频器和回转变频器；所述远程监控终端主机内设有5G通讯模块。所述塔机运行状态监测单元包括安全状态监测主机、位姿感知装置、幅度传感器、回转传感器、重量传感器、风速传感器和高度传感器；所述远程监控终端主机和安全状态监测主机均与位于司机室内的显示屏相连。所述塔机运行状态监测单元，通过位姿感知装置和各个传感器，实时采集塔机高度、幅度、回转角度、起升重量、起重力矩、风速和塔机顶端倾角变化等相关数据。所述高度传感器，用于采集塔机高度。所述幅度传感器，用于采集变幅小车位移。所述重量传感器，用于采集塔机起吊物重量。所述回转传感器，用于采集塔机回转角度。所述风速传感器，用于采集塔机周围的实时风速情况。所述高度传感器，安装在塔机卷扬机处，用于采集塔机高度。所述幅度传感器，安装在塔机塔机变幅机构处，用于采集变幅小车位移。所述重量传感器，安装在起升导向轮处，用于采集塔机起吊物重量。所述回转传感器，安装在塔机平衡臂上，用于采集塔机回转角度。所述风速传感器，安装在塔机平衡臂上，用于采集塔机周围的实时风速情况。所述位姿调整装置，用于采集塔机塔身顶端的位姿变化的状态数据，通过建立塔身钢结构完好状态刚度空间模型，在模型坐标系x’，y’，z’内划定塔机顶端安全位移区域，在塔机出现前倾，后倾和侧向倾斜不同状态时，位姿感知装置采集塔机不同状态的位姿点，规定塔机塔身顶端端点坐标(x,y)在划定的安全位移区域之内，则判定为塔机处于安全状态；塔机塔身顶端端点坐标(x,y)在划定的安全位移区域之外，则判定为塔机处于危险状态。所述远程监控终端主机，用于接收起升变频器、变幅变频器和回转变频器采集的塔机电气状态信息，并通过5G通讯模块将数据传输到远程管理平台，同时将数据在显示屏上显示。所述安全状态监测主机，用于接收处理位姿感知装置及各传感器采集到的塔机运行状态信息，并与远程终端监控主机相连，通过5G通讯模块将数据传输到远程管理平台，同时将数据在显示屏上显示。所述远程监控终端主机包括以下通讯接口：1路电源接口，采用接线端子接入DC24V电源，使用电控柜现有开关电源。4路RJ45接口，采用接线端子分别与PLC、变频器通讯。1个GPS天线接口，采用SMA接口外接GPS天线。1个远程天线接口，采用SMA接口外接远程传输天线。所述远程监控终端主机采用卡轨式固定方式，安装在电控柜内的卡轨上。所述塔机起升变幅动作动态控制单元，用于接收位姿感知装置及各传感器采集到的塔机运行状态信息，根据获取的塔机运行状态信息，为塔机起升控制和变幅控制设定安全加速度阈值，若加速度超出安全范围，则通过远程监控终端主机及远程管理平台发出报警信号，并在显示屏上显示，同时修改各变频器控制起升变幅动作的相关参数，使起升变幅加速度调整至安全加速度阈值范围内，并将处理结果发送给远程监控终端主机，通过5G通讯模块将数据传输到远程管理平台，同时将数据在显示屏上显示。进一步的，所述远程监控终端主机连接有GPS定位天线。进一步的，所述远程监控终端主机和安全状态监测主机均通过有线方式与显示屏相连。远程监控终端主机和安全状态监测主机通过数据线相连。安全状态监测主机将采集到的塔机运行状态数据发送给远程监控终端主机，由远程监控终端主机发送给远程管理平台。进一步的，所述远程监控终端主机安装在塔机电控柜内。远程监控终端主机的主要实现的功能包括：起升、回转、变幅变频器数据监测及远程传输、PLC数据通讯及远程传输、北斗/GPS定位、二维码功能和远程开关机功能，并且可以基于平台，对变频器相关参数进行修改。所述起升、回转、变幅变频器数据监测及远程传输是对塔机变频器中的起升、回转、变幅接口数据进行实时监测并接入远程管理平台，远程管理平台通过远程传输将各变频器中的电压、输出频率、电机电压、电机电流、电机功率等数据远程传输到显示屏上，并且可以基于平台，对变频器相关参数进行修改。所述PLC数据监测及远程传输是将电气监测及远程调试单元中的PLC输入和输出状态进行获取及远程传输，在显示屏上进行展示。所述远程开关机功能是远程管理平台能够远程控制塔机的使用状态(使用或停用)、设置塔机到期使用时间。进一步的，所述显示屏安装在司机室内，用于显示电气监测及远程调试单元、塔机运行状态监测单元所采集参数，包括但不限于：实时采集到的：塔机高度、塔机幅度、塔机起升重量、塔机起重力矩、风速和电气系统相关数据。进一步的，所述远程管理平台可以在微信小程序、手机端和PC端使用。所述远程管理平台，用于储存塔机实时状态参数；用于储存塔机变频器状态参数；用于储存PLC状态参数；用于储存设备位置信息；同时储存：来自塔机安全监控系统塔机独立运行时超出安全阈值的报警数据；修改变频器参数；具有访问权限的用户通过网络登录塔机在线监控平台实时查看塔机视频影像。本专利技术还涉及一种上述基于动态数据采集的塔机起升变幅进程管控系统的管控方法，可以在塔机起升变幅过程中控制塔机，限制起升变幅的加速度来减小塔机顶端振动情况，保障塔机安全。该方法包括以下步骤：(1)位姿感知塔机上电启动后，位姿感知装置实时获取塔机顶端的位姿信息，并依据所设定的安全阈值范围判断塔机振动偏移是否安全，在监测到位姿信号超出安全范围时，系统就会发出报警信号，并进行起升变幅过程控制。...

【技术保护点】
1.基于动态数据采集的塔机起升变幅进程状态管控系统，其特征在于：包括电气监测及远程调试单元、塔机运行状态监测单元和塔机起升变幅动作动态控制单元；/n所述电气监测及远程调试单元包括远程监控终端主机、远程管理平台、PLC控制器、起升变频器、变幅变频器和回转变频器；所述远程监控终端主机内设有5G通讯模块；所述塔机运行状态监测单元包括安全状态监测主机、位姿感知装置、幅度传感器、回转传感器、重量传感器、风速传感器和高度传感器；所述远程监控终端主机和安全状态监测主机均与位于司机室内的显示屏相连；/n所述远程监控终端主机，用于接收起升变频器、变幅变频器和回转变频器采集的塔机电气状态信息，并通过5G通讯模块将数据传输到远程管理平台，同时将数据在显示屏上显示；所述安全状态监测主机，用于接收处理位姿感知装置及各传感器采集到的塔机运行状态信息，并与远程终端监控主机相连，通过5G通讯模块将数据传输到远程管理平台，同时将数据在显示屏上显示；/n所述塔机起升变幅动作动态控制单元，用于接收位姿感知装置及各传感器采集到的塔机运行状态信息，根据获取的塔机运行状态信息，为塔机起升控制和变幅控制设定安全加速度阈值，若加速度超出安全范围，则通过远程监控终端主机及远程管理平台发出报警信号，并在显示屏上显示，同时修改各变频器控制起升变幅动作的相关参数，使起升变幅加速度调整至安全加速度阈值范围内，并将处理结果发送给远程监控终端主机，通过5G通讯模块将数据传输到远程管理平台，同时将数据在显示屏上显示。/n...

【技术特征摘要】
1.基于动态数据采集的塔机起升变幅进程状态管控系统，其特征在于：包括电气监测及远程调试单元、塔机运行状态监测单元和塔机起升变幅动作动态控制单元；
所述电气监测及远程调试单元包括远程监控终端主机、远程管理平台、PLC控制器、起升变频器、变幅变频器和回转变频器；所述远程监控终端主机内设有5G通讯模块；所述塔机运行状态监测单元包括安全状态监测主机、位姿感知装置、幅度传感器、回转传感器、重量传感器、风速传感器和高度传感器；所述远程监控终端主机和安全状态监测主机均与位于司机室内的显示屏相连；
所述远程监控终端主机，用于接收起升变频器、变幅变频器和回转变频器采集的塔机电气状态信息，并通过5G通讯模块将数据传输到远程管理平台，同时将数据在显示屏上显示；所述安全状态监测主机，用于接收处理位姿感知装置及各传感器采集到的塔机运行状态信息，并与远程终端监控主机相连，通过5G通讯模块将数据传输到远程管理平台，同时将数据在显示屏上显示；
所述塔机起升变幅动作动态控制单元，用于接收位姿感知装置及各传感器采集到的塔机运行状态信息，根据获取的塔机运行状态信息，为塔机起升控制和变幅控制设定安全加速度阈值，若加速度超出安全范围，则通过远程监控终端主机及远程管理平台发出报警信号，并在显示屏上显示，同时修改各变频器控制起升变幅动作的相关参数，使起升变幅加速度调整至安全加速度阈值范围内，并将处理结果发送给远程监控终端主机，通过5G通讯模块将数据传输到远程管理平台，同时将数据在显示屏上显示。


2.根据权利要求1所述的基于动态数据采集的塔机起升变幅进程状态管控系统，其特征在于：所述远程监控终端主机连接有GPS定位天线。


3.根据权利要求1所述的基于动态数据采集的塔机起升变幅进程状态管控系统，其特征在于：所述高度传感器，用于采集塔机高度；所述幅度传感器，用于采集变幅小车位移；所述重量传感器，用于采集塔机起吊物重量；所述回转传感器，用于采集塔机回转角度；所述风速传感器，用于采集塔机周围的实时风速；所述高度传感器，安装在塔机卷扬机处，用于采集塔机高度；所述幅度传感器，安装在塔机塔机变幅机构处，用于采集变幅小车位移；所述重量传感器，安装在起升导向轮处，用于采集塔机起吊物重量；所述回转传感器，安装在塔机平衡臂上，用于采集塔机回转角度；所述风速传感器，安装在塔机平衡臂上，用于采集塔机周围的实时风速；所述位姿调整装置，用于采集塔机塔身顶端的位姿变化的状态数据，通过建立塔身钢结构完好状态刚度空间模型，在模型坐标系x’，y’，z’内划定塔机顶端安全位移区域，在塔机出现前倾，后倾和侧向倾斜不同状态时，位姿感知装置采集塔机不同状态的位姿点，规定塔机塔身顶端端点坐标(x,y)在划定的安全位移区域之内，则判定为塔机处于安全状态；塔机塔身顶端端点坐标(x,y)在划定的安全位移区域之外，则判定为塔机处于危险状态。


4.根据权利要求1所述的基于动态数据采集的塔机起升变幅进程状态管控系统，其特征在于：所述远程监控终端主机和安全状态监测主机均通过有线方式与显示屏相连。


5.根据权利要求1所述的基于动态数据采集的塔机起升变幅进程状态管控系统，其特征在于：所述远程监控终端主机安装在塔机电控柜内。


6.根据权利要求1～5任意一项所述的基于动态数据采集的塔机起升变幅进程状态管控系统的管控方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李楠楠，吴月华，李森，宋连玉，
申请(专利权)人：山东富友科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37