門座式起重機(jī)的吊鉤偏斜監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及起重機(jī)吊裝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種門座式起重機(jī)的吊鉤偏斜監(jiān)測系統(tǒng)，還涉及一種門座式起重機(jī)的吊鉤偏斜監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]門座式起重機(jī)是港口碼頭普遍使用的一種其中工具。門座式起重機(jī)的駕駛?cè)藛T和起重物之間具有一定的距離跨度，對(duì)臂架根部絞點(diǎn)與重物的提吊點(diǎn)的連線是否保持垂直很難進(jìn)行判斷。但是鑒于門座式起重機(jī)的特殊工作原理，特別是重物開始起吊時(shí)，如果吊重物的提吊點(diǎn)與臂架根部絞點(diǎn)之間的連線不垂直，則會(huì)對(duì)起重機(jī)自身鋼機(jī)構(gòu)造成損傷，同時(shí)在吊重物的提吊點(diǎn)與臂架根部絞點(diǎn)的連線不垂直的情況下，重物在脫離地面的瞬間會(huì)發(fā)生搖擺，極可能造成嚴(yán)重的安全事故，存在安全隱患。因此，在門座式起重機(jī)裝卸過程中對(duì)吊鉤的偏斜情況進(jìn)行監(jiān)控非常重要。
[0003]授權(quán)公告號(hào)為CN201089701Y(申請(qǐng)?zhí)枮?00720027082.4)的中國實(shí)用新型專利《吊鉤位置控制裝置》，其中公開的控制裝置能夠?qū)Φ蹉^位置進(jìn)行定位控制，以滿足對(duì)吊鉤位置角度的控制要求，但是該吊鉤位置控制裝置檢測的信號(hào)無法反饋至操作人員，對(duì)操作人員的操作無法進(jìn)行快捷有效的指導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)信息交互以供操作人員實(shí)時(shí)獲取吊鉤偏斜情況的門座式起重機(jī)的吊鉤偏斜監(jiān)測系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)門座式起重機(jī)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳送、能夠計(jì)算吊鉤的偏斜角度且能將吊鉤的偏斜角度實(shí)時(shí)傳達(dá)至操作人員的門座式起重機(jī)的吊鉤偏斜監(jiān)測方法。
[0006]本發(fā)明解決上述第一個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種門座式起重機(jī)的吊鉤偏斜監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括:
[0007]吊鉤姿勢(shì)檢測裝置，設(shè)置在門座式起重機(jī)的吊鉤上，用于所述吊鉤動(dòng)態(tài)姿勢(shì)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)檢測和傳送；
[0008]物聯(lián)網(wǎng)通信裝置，設(shè)置在門座式起重機(jī)的電氣室內(nèi)，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸；
[0009]云服務(wù)器，與所述物聯(lián)網(wǎng)通信裝置通訊連接，所述云服務(wù)器具有一數(shù)據(jù)計(jì)算模塊以用于吊鉤傾斜角度的比較計(jì)算；
[0010]終端機(jī)，設(shè)置在門座式起重機(jī)的駕駛室，與所述云服務(wù)器通訊連接，用于獲取云服務(wù)器傳送的數(shù)據(jù)；
[0011]所述吊鉤姿勢(shì)檢測裝置包括有:
[0012]傳感器組，包括有至少一種運(yùn)動(dòng)傳感器，用于采集吊鉤的動(dòng)態(tài)姿勢(shì)信號(hào)；
[0013]濾波器，與所述傳感器組中各運(yùn)動(dòng)傳感器相連接，用于對(duì)傳感器組采集的吊鉤的動(dòng)態(tài)姿勢(shì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理；
[0014]微處理器，與所述濾波器相連接，用于對(duì)所述吊鉤的動(dòng)態(tài)姿勢(shì)信號(hào)計(jì)算處理以獲取包括有吊鉤傾斜角度的吊鉤動(dòng)態(tài)姿勢(shì)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)；
[0015]GPS定位模塊，用于采集所述吊鉤的位置數(shù)據(jù)；
[0016]無線通信模塊，與所述微處理器和GPS定位模塊相連接，該無線通信模塊還能夠與所述物聯(lián)網(wǎng)通信裝置通訊連接，用于無線傳送吊鉤動(dòng)態(tài)姿勢(shì)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)和吊鉤的位置數(shù)據(jù)。
[0017]為了方便形象的展示吊鉤的傾斜角度情況，所述云服務(wù)器具有能夠?qū)⒌蹉^動(dòng)態(tài)姿勢(shì)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)和吊鉤的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像化處理的圖像處理模塊。
[0018]為了方便顯示圖像，所述終端機(jī)具有一顯示器。
[0019]優(yōu)選地，所述門座式起重機(jī)的電氣室內(nèi)還設(shè)置有至少能夠采集門座式起重機(jī)的稱重信息、起升信息、臂架旋轉(zhuǎn)信息的PLC控制系統(tǒng)裝置，所述PLC控制系統(tǒng)裝置與所述物聯(lián)網(wǎng)通信裝置相連接以實(shí)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)裝置采集信息的傳送。
[0020]優(yōu)選地，所述傳感器組包括有用于檢測吊鉤加速信息的三軸加速度傳感器、用于檢測吊鉤旋轉(zhuǎn)速度信息的三軸陀螺儀傳感器以及用于檢測吊鉤移動(dòng)方向的地磁傳感器。
[0021]為了保證動(dòng)態(tài)環(huán)境中吊鉤的動(dòng)態(tài)姿勢(shì)信號(hào)精確輸出，吊鉤的所述的濾波器為卡爾曼濾波器。
[0022]方便地，所述門座式起重機(jī)的駕駛室內(nèi)還設(shè)置有報(bào)警器，所述報(bào)警器與所述終端機(jī)相連接。
[0023]本發(fā)明解決上述第二個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種門座式起重機(jī)的吊鉤偏斜監(jiān)測方法，其特征在于包括以下步驟:
[0024]步驟一、在云服務(wù)器中設(shè)定能夠保證安全工作的吊鉤傾斜角度閾值；
[0025]步驟二、吊鉤掛接在重物上，對(duì)吊鉤施加向上的提拉力以繃緊用于提拉重物的鋼絲繩；
[0026]步驟三、吊鉤姿勢(shì)檢測裝置啟動(dòng)工作，吊鉤姿勢(shì)檢測裝置中傳感器組的各個(gè)傳感器分別工作以采集吊鉤的動(dòng)態(tài)姿勢(shì)信號(hào)，動(dòng)態(tài)姿勢(shì)信號(hào)經(jīng)過濾波器的濾波處理后傳送至微處理器中；微處理器對(duì)這些動(dòng)態(tài)姿勢(shì)信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算以獲取包括有吊鉤傾斜角度數(shù)據(jù)的吊鉤動(dòng)態(tài)姿勢(shì)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，進(jìn)而將吊鉤動(dòng)態(tài)姿勢(shì)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)通過無線通信模塊傳送至物聯(lián)網(wǎng)通信裝置中；
[0027]同時(shí)，GPS定位模塊采集吊鉤的位置數(shù)據(jù)并將吊鉤的位置數(shù)據(jù)通過無線通信模塊傳送至物聯(lián)網(wǎng)通信裝置中；
[0028]步驟四、物聯(lián)網(wǎng)通信裝置將吊鉤動(dòng)態(tài)姿勢(shì)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)和吊鉤的位置數(shù)據(jù)傳送至云服務(wù)器中；
[0029]步驟五、云服務(wù)器根據(jù)接收的吊鉤動(dòng)態(tài)姿勢(shì)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)和吊鉤的位置數(shù)據(jù)，通過圖像處理模塊將吊鉤的動(dòng)態(tài)位置信息繪制為吊鉤的動(dòng)態(tài)軌跡圖像，從而云服務(wù)器將該動(dòng)態(tài)軌跡圖像傳送至終端機(jī)，以在終端機(jī)的顯示器上進(jìn)行顯示；
[0030]同時(shí)云服務(wù)器利用數(shù)據(jù)計(jì)算模塊將吊鉤動(dòng)態(tài)姿勢(shì)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)中的吊鉤傾斜角度數(shù)據(jù)與吊鉤傾斜角度閾值進(jìn)行比較計(jì)算，如果吊鉤的傾斜角度數(shù)據(jù)超過吊鉤的傾斜角度閾值，則向終端機(jī)中發(fā)送報(bào)警信號(hào)，終端機(jī)控制報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警；
[0031]步驟六、操作人員根據(jù)終端機(jī)上顯示的吊鉤的動(dòng)態(tài)軌跡圖像以及終端機(jī)上接收的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行調(diào)整操作。
[0032]作為改進(jìn)，云服務(wù)器根據(jù)吊鉤動(dòng)態(tài)姿勢(shì)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)和吊鉤的位置數(shù)據(jù)，通過圖像處理模塊將吊鉤的動(dòng)態(tài)位置信息繪制為吊鉤的動(dòng)態(tài)軌跡圖像，從而云服務(wù)器將該動(dòng)態(tài)軌跡圖像傳送至終端機(jī)，以在終端機(jī)的顯示器上進(jìn)行顯示；
[0033]圖像處理模塊對(duì)吊鉤的動(dòng)態(tài)軌跡圖像的繪制過程為:云服務(wù)器中數(shù)據(jù)計(jì)算模塊根據(jù)接收的吊鉤動(dòng)態(tài)姿勢(shì)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)和吊鉤的位置數(shù)據(jù)計(jì)算吊鉤在理想垂直狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)，并通過圖像處理模塊將該位置數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的位置定義繪制為中心點(diǎn)，將設(shè)置的吊鉤傾斜角度閾值繪制為以中心點(diǎn)為圓心的圓，相應(yīng)的圓內(nèi)的區(qū)域則為吊鉤向各個(gè)方向傾斜的安全角度區(qū)域，從而形成吊鉤的動(dòng)態(tài)底圖；云服務(wù)器中數(shù)據(jù)計(jì)算模塊根據(jù)實(shí)時(shí)接收的吊鉤動(dòng)態(tài)姿勢(shì)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)通過圖像處理模塊在吊鉤的動(dòng)態(tài)底圖上繪制吊鉤的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)軌跡圖像；
[0034]云服務(wù)器將吊鉤的動(dòng)態(tài)底圖和吊鉤的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)軌跡圖像傳送至終端機(jī)中；
[0035]當(dāng)?shù)蹉^的動(dòng)態(tài)軌跡超過動(dòng)態(tài)底圖上的吊鉤傾斜角度閾值對(duì)應(yīng)的圓時(shí)，則報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警；如果吊鉤的動(dòng)態(tài)軌跡未超過動(dòng)態(tài)底圖上的吊鉤傾斜角度閾值對(duì)應(yīng)的圓時(shí)，則視為安全。
[0036]作為改進(jìn)，當(dāng)PLC控制系統(tǒng)裝置采集到吊鉤的稱重信號(hào)或起升信號(hào)時(shí)，PLC控制系統(tǒng)裝置將采集的臂架的旋轉(zhuǎn)信號(hào)傳送至物聯(lián)網(wǎng)通信裝置中，物聯(lián)網(wǎng)通信裝置再將該吊鉤的稱重信號(hào)、起升信號(hào)傳送至云服務(wù)器中，云服務(wù)器發(fā)送啟動(dòng)吊鉤姿勢(shì)檢測裝置的控制命令，該啟動(dòng)吊鉤姿勢(shì)檢測裝置的控制命令經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)通信裝置的網(wǎng)絡(luò)傳輸從而傳送至吊鉤姿勢(shì)檢測裝置中，從而吊鉤姿勢(shì)檢測裝置啟動(dòng)工作；
[0037]在臂架的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，PLC控制系統(tǒng)裝置采集臂架的旋轉(zhuǎn)信號(hào)，并將采集的臂架的旋轉(zhuǎn)信號(hào)傳送至物聯(lián)網(wǎng)通信裝置中，物聯(lián)網(wǎng)通信裝置將該臂架的旋轉(zhuǎn)信號(hào)傳送至服務(wù)器，云服務(wù)器的數(shù)據(jù)計(jì)算模塊和圖像處理模塊停止工作直至PLC控制系統(tǒng)裝置采集到吊鉤的稱重信號(hào)或起升信號(hào)。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:該門座式起重機(jī)的吊鉤偏斜監(jiān)測系統(tǒng)及檢測方法能夠通過無線通訊技術(shù)將采集的吊鉤動(dòng)態(tài)姿勢(shì)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送，同時(shí)圖像化吊鉤動(dòng)態(tài)姿勢(shì)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)和吊鉤的位置數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)時(shí)傳送到