桥式起重机大车轨道不均匀沉降实时监测方法技术

本发明专利技术公开了一种桥式起重机大车轨道不均匀沉降实时监测方法，包括以下步骤：1)在线获取的大梁放下时的实时角度振动信号，并进行降噪和超低频时频特征分析，然后进行小波包分解信号处理，获取几乎由大车轨道高低差所引起的角度振动特征信号；2)根据步骤1)中获得的大梁实测角度值，由公式ΔA＝α(C-C0)求得大车轨道高低差。本发明专利技术的上述技术方案实现了对大车轨道不均匀沉降状态监控的自动化，提高了安全性；同时具有实时性和可预测性的优点。

【技术实现步骤摘要】

该专利技术涉及一种用于实时测量桥式起重机大车轨道高低差的新技术，具体为一种桥式起重机大车轨道不均勻沉降实时监测方法。
技术介绍
一般港口码头及其起重设备的设计寿命都要达到几十年。在如此长久的时间内由于地质结构、码头结构、载荷特征的变化以及区域地面沉降等极易造成码头和码头上铺设的桥吊大车轨道的不均勻沉降。码头不均勻沉降会影响到码头及其上作业的桥式起重机安全运行。码头状态正常时，铺设在码头上的(海陆侧)大车轨道的高低差应保持在一定的范围内，当超过所允许的极限值时，就会对桥式起重机的正常工作乃至安全造成影响。目前各港务公司通常定期(如每年一次或更长时间周期)测量码头水平度来掌握码头沉降状态，从而来定量分析和掌握大车轨道的高低差及其码头不均勻沉降的变化趋势。这种传统检测手段存在过多依赖人力及实时性差的缺点，并且现场测量工作会受到码头使用工况的影响，检测工作强度大，安全性也较差。这也导致了现有定期测量的周期也很长，使得桥式起重机有可能长时间工作在高低差超过所允许的极限值的大车轨道上，从而影响到起重机的健康状态，长此以往会缩短它的使用寿命甚至出现安全问题。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种在线实时监测桥式起重机大车轨道的不均勻沉降的方法，能及时掌握码头的不均勻沉降信息及其实时的变化趋势。本专利技术的技术方案如下桥式起重机大车轨道不均勻沉降实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤1)在线获取的大梁放下时的实时角度振动信号，并进行降噪和超低频时频特征分析，然后进行小波包分解信号处理，获取几乎由大车轨道高低差所引起的角度振动特征信号；2)根据步骤1)中获得的大梁实测角度值，由公式ΔΑ = α (C-C0)求得大车轨道高低差，其中ΔΑ为大车轨道高低差，C为实测大梁角度值，C0为大车轨道高低差为0时对应的大梁角度值，α为轨道高低差灵敏度，α和Ctl为通过如下方法事先获得将桥式起重机停在某固定位置，记录角度信号值C，使用水准仪测量该位置海、陆侧大车轨道水平度，计算出大车轨道高低差ΔΑ，重复以上步骤，获取桥式起重机在三个不同位置下的C值和ΔΑ 值，利用最小二乘法进行直线拟合，根据公式α = ΔΑ/(C-C0)求出相对应的轨道高低差灵敏度α以及C。。本专利技术根据NetCMAS系统在大梁前端的角度振动传感的特点，并在结合桥式起重机的工作方式，同时基于实时角度振动的特征，通过抽取大车轨道不均勻特征信号后对其进行标定，使得标定后的信号直观表征了大车轨道高低差数值，即不均勻沉降的状态，从而实现了在线式实时监测大车轨道或码头不均勻沉降及其变化趋势。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果实现了对大车轨道不均勻沉降状态监控的自动化，能提高和完善现有定期人工检查的效率和自动化程度，节省了大量的人力物力，避免了现场测量的隐含的不安全性；具有实时性的优点，能帮助现场工程师及时发现和掌控码头不均勻沉降及其变化趋势；通过大量的数据积累，可对大车轨道未来状态进行预测，以便及时的采取维护与维修措施，能更好的确保桥式起重机安全作业和码头的正常使用，同时可以通过报警制动装置来预防相应突发事件的发生。附图说明图1为桥式起重机前大梁角度传感器信号波形图。图2为桥式起重机前大梁放下信号波形图。图3为桥式起重机前大梁放下信号除噪后波形图。图4为桥式起重机前大梁放下信号除噪后轨道高低差特征波形图。图5为轨道高低差标定原理图。图6为最小二乘拟合直线结果。具体实施例方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐述本专利技术。当桥式起重机前大梁放下时，大车轨道高低差会引起大梁俯仰角度的改变，为了使装于大梁最前端的角度传感器能真实体现大梁俯仰角度，需对传感器输出的复杂信号进行降噪、小波包分解等信号处理。如图1所示，桥式起重机前大梁有收起和放下两种状态，从研究大车轨道高低差考虑，我们只提取图2所示大梁放下时角度信号进行下一步分析；对大梁放下时的实时角度振动信号采用小波包阈值降噪方法进行降噪处理，处理结果如图3所示；降噪后的角度信号具有丰富的多特征信息，其中包含了大车轨道高低差、桥式起重机自身振动及其非工作状态等特征信息，根据它们各自在工作时的振动特点可以从中提取因码头海侧与陆侧大车轨道高低差而引起的大梁角度缓慢变化特征信号，所以该特征信号主要由超低频率结构成分组成。对降噪后作业状态信号进行6层小波包分解，得到26 = 64个频率范围，并对各尺度下的小波包系数进行重构，并按照由低频段到高频段进行排列，对应尺度记为dl，d2，d3，. . .，d64。求得各个尺度下的信号能量，尺度i下的信号能量计算公式为权利要求1.桥式起重机大车轨道不均勻沉降实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤1)在线获取的大梁放下时的实时角度振动信号，并进行降噪和超低频时频特征分析， 然后进行小波包分解信号处理，获取几乎由大车轨道高低差所引起的角度振动特征信号；2)根据步骤1)中获得的大梁实测角度值，由公式ΔΑ= α (C-C0)求得大车轨道高低差，其中Δ A为实测大车轨道高低差，C为实测大梁角度值，C0为大车轨道高低差为0时对应的大梁角度值，α为轨道高低差灵敏度，α和Ctl为通过如下方法事先获得将桥式起重机停在某固定位置，记录角度信号值C，使用水准仪测量该位置海、陆侧大车轨道水平度，计算出大车轨道高低差ΔΑ，重复以上步骤，获取桥式起重机在三个不同位置下的C值和ΔΑ 值，利用最小二乘法进行直线拟合，根据公式α = ΔΑ/(C-C0)求出相对应的轨道高低差灵敏度α以及C。。全文摘要本专利技术公开了一种，包括以下步骤1)在线获取的大梁放下时的实时角度振动信号，并进行降噪和超低频时频特征分析，然后进行小波包分解信号处理，获取几乎由大车轨道高低差所引起的角度振动特征信号；2)根据步骤1)中获得的大梁实测角度值，由公式ΔA＝α(C-C0)求得大车轨道高低差。本专利技术的上述技术方案实现了对大车轨道不均匀沉降状态监控的自动化，提高了安全性；同时具有实时性和可预测性的优点。文档编号G01C5/00GK102269586SQ20111016523公开日2011年12月7日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日专利技术者孙德建, 岳明彦, 王微, 胡雄 申请人:上海海事大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．桥式起重机大车轨道不均匀沉降实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：１）在线获取的大梁放下时的实时角度振动信号，并进行降噪和超低频时频特征分析，然后进行小波包分解信号处理，获取几乎由大车轨道高低差所引起的角度振动特征信号；２）根据步骤１）中获得的大梁实测角度值，由公式ΔＡ＝α（Ｃ－Ｃ０）求得大车轨道高低差，其中ΔＡ为实测大车轨道高低差，Ｃ为实测大梁角度值，Ｃ０为大车轨道高低差为０时对应的大梁角度值，α为轨道高低差灵敏度，α和Ｃ０为通过如下方法事先获得：将桥式起重机停在某固定位置，记录角度信号值Ｃ，使用水准仪测量该位置海、陆侧大车轨道水平度，计算出大车轨道高低差ΔＡ，重复以上步骤，获取桥式起重机在三个不同位置下的Ｃ值和ΔＡ值，利用最小二乘法进行直线拟合，根据公式α＝ΔＡ／（Ｃ－Ｃ０）求出相对应的轨道高低差灵敏度α以及Ｃ０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡雄，王微，孙德建，岳明彦，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：31