專利名稱：起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、方法以及疲勞壽命評(píng)估系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及起重機(jī)剩余疲勞壽命評(píng)估領(lǐng)域，尤其涉及一種起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取方法、起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)及基于該起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)的起重機(jī)剩余疲勞壽命評(píng)估系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
起重機(jī)械是石油化工、冶金、建筑、水利電力、港口、機(jī)械等行業(yè)中不可或缺的重要設(shè)備。這些設(shè)備價(jià)格昂貴，制造、安裝、調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)，使用維護(hù)成本高，管理復(fù)雜，設(shè)備的更新報(bào)廢使用時(shí)間至今沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)中現(xiàn)有的設(shè)備大多已服役多年，它們的使用壽命或極限狀態(tài)的預(yù)測(cè)，是企業(yè)非常關(guān)心和迫切需要解決的問(wèn)題。因此，科學(xué)準(zhǔn)確地評(píng)估預(yù)測(cè)大型設(shè)備的壽命，實(shí)施設(shè)備的科學(xué)管理，選擇設(shè)備的最佳更新時(shí)間等，對(duì)于提聞企業(yè)的裝卸效率、保 證企業(yè)的安全生產(chǎn)、降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益等，都有十分重要的意義。由于影響金屬疲勞的因素復(fù)雜，準(zhǔn)確預(yù)計(jì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)剩余疲勞壽命的工作比較困難。目前國(guó)內(nèi)外在解決該問(wèn)題時(shí)采用的方法主要分為兩類一類是基于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的方法，如超聲波探傷法、紅外線檢測(cè)法、光纖測(cè)試法和涂漆法，這些方法由于監(jiān)測(cè)費(fèi)用昂貴，傳感器的靈敏度要求較高，難以大范圍推廣；另一類是基于理論分析的方法，如計(jì)算機(jī)仿真估算法、斷裂力學(xué)估算法、疲勞分析估算法和反向推算法。計(jì)算機(jī)仿真估算法利用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)，把連續(xù)作用的載荷循環(huán)離散化處理，不能反映疲勞的過(guò)程實(shí)質(zhì)；斷裂力學(xué)估算法由于經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)，難以應(yīng)用于工程實(shí)際；疲勞分析估算法與反向推算法使用理論相同，兩種方法均存在由于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的精確性不足，結(jié)構(gòu)初始缺陷無(wú)法定量計(jì)入而使計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)誤差的弊病。于是，基于實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)評(píng)估起重機(jī)剩余疲勞壽命的方法開(kāi)始進(jìn)入研究人員的視野。但是現(xiàn)有的方法中，起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)往往難以獲取，從而導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果不精確甚至影響實(shí)際工作的開(kāi)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有方法中因存在難以獲得起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)而導(dǎo)致評(píng)估不精確或難以應(yīng)用于實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)等技術(shù)難題。其中，本發(fā)明的第一發(fā)明目的在于提供一種通用于各種起重機(jī)的起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，其技術(shù)方案是
一種起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、顯示裝置，其中，數(shù)據(jù)采集裝置采集起重機(jī)的工況數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理裝置用于從數(shù)據(jù)采集裝置接收工況數(shù)據(jù)，并分別對(duì)工況數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇、存儲(chǔ)；顯示裝置用于根據(jù)用戶的請(qǐng)求顯示上述工況數(shù)據(jù)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)能夠得到起重機(jī)的起升高度數(shù)據(jù)、變幅數(shù)據(jù)、載荷數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)等各種工況數(shù)據(jù)，并將各工況數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)處理裝置，對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行有選擇地存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮。還可通過(guò)顯示裝置向用戶顯示所需數(shù)據(jù)，提供了人機(jī)交流的途徑，方便用戶直觀地了解起重機(jī)運(yùn)行工況。可選的，數(shù)據(jù)采集裝置經(jīng)由隔離濾波電路將工況數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理裝置?？蛇x的，還具備為上述起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)供電的隔離電源。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠提高起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性。可選的，數(shù)據(jù)采集裝置包括起升高度傳感器、幅度傳感器、起升重量傳感器和位移傳感器中的至少一種；所述的工況數(shù)據(jù)是指上述起升高度傳感器檢測(cè)到的起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)的起升高度數(shù)據(jù)、上述幅度傳感器檢測(cè)到的起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)的幅度數(shù)據(jù)、上述起升重量傳感器檢測(cè)到的起重機(jī)的載荷機(jī)構(gòu)的載荷數(shù)據(jù)、上述位移傳感器檢測(cè)到的起重機(jī)的行走機(jī)構(gòu)的位移數(shù)據(jù)中的至少一種。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)能夠得到起重機(jī)的起升高度數(shù)據(jù)、變幅數(shù)據(jù)、載荷數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)等各種工況數(shù)據(jù)。并且能夠根據(jù)不同的起重機(jī)種類選 用不同的傳感器，從而獲取所需的工況數(shù)據(jù)，為載荷譜數(shù)據(jù)的編制提供了更多的選擇，提高了該系統(tǒng)對(duì)各種起重機(jī)的兼容性?？蛇x的，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括工作狀態(tài)檢測(cè)裝置、時(shí)鐘輸出裝置、開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置、存儲(chǔ)裝置；工作狀態(tài)檢測(cè)裝置，其用于根據(jù)各傳感器檢測(cè)到的各數(shù)據(jù)，判斷起重機(jī)工作狀態(tài)，并將上述工作狀態(tài)輸出到上述顯示裝置進(jìn)行顯示；時(shí)鐘輸出裝置，其輸出用于標(biāo)注到傳感器檢測(cè)到的各數(shù)據(jù)上的時(shí)間標(biāo)記；開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置，其中存儲(chǔ)有不同的數(shù)據(jù)閾值，將來(lái)自各傳感器的數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)閾值進(jìn)行比較，符合存儲(chǔ)條件時(shí)，將表示該數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)的開(kāi)關(guān)量信息標(biāo)記到對(duì)應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)裝置，其具備存儲(chǔ)標(biāo)注有時(shí)間標(biāo)記的傳感器數(shù)據(jù)的緩沖存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)符合存儲(chǔ)條件的傳感器數(shù)據(jù)及其時(shí)間標(biāo)記的非易失性存儲(chǔ)器。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送并能夠?qū)崿F(xiàn)各種傳感器數(shù)據(jù)的同步傳遞接收。還能夠通過(guò)開(kāi)關(guān)量信息的標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的選擇、數(shù)據(jù)壓縮的目的。可選的，工作狀態(tài)檢測(cè)裝置通過(guò)接收到的傳感器數(shù)據(jù)流，判定起重機(jī)的工作運(yùn)行狀態(tài)情況，用戶通過(guò)對(duì)上述緩沖存儲(chǔ)器發(fā)出數(shù)據(jù)調(diào)取的指令，使上述顯示裝置顯示標(biāo)注有時(shí)間標(biāo)記的上述傳感器數(shù)據(jù)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，用戶能夠通過(guò)顯示裝置實(shí)時(shí)了解起重機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的，也便于起重機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本發(fā)明的第二發(fā)明目的還在于提供一種起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取方法，包括數(shù)據(jù)采集步驟、數(shù)據(jù)選擇步驟、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)步驟；數(shù)據(jù)采集步驟可以采集起升高度數(shù)據(jù)、幅度數(shù)據(jù)、起升重量數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)中的至少一種；數(shù)據(jù)選擇步驟可以對(duì)獲取到的各傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行基于開(kāi)關(guān)量信息的選擇；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)步驟用于存儲(chǔ)標(biāo)注有開(kāi)關(guān)量信息的各上述傳感器數(shù)據(jù)，其中，在數(shù)據(jù)選擇步驟中，判定各上述傳感器數(shù)據(jù)是否符合預(yù)先設(shè)定的存儲(chǔ)條件，當(dāng)符合上述預(yù)先設(shè)定的存儲(chǔ)條件時(shí)，對(duì)上述傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)注開(kāi)關(guān)量信息。可選的，上述起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取方法中，還包括工作狀態(tài)檢測(cè)步驟，根據(jù)起升高度數(shù)據(jù)、幅度數(shù)據(jù)、起升重量數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)中的至少一種檢測(cè)起重機(jī)的工作狀態(tài)?？蛇x的，上述起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取方法中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)步驟還可具有存儲(chǔ)標(biāo)注有時(shí)間標(biāo)記的上述傳感器數(shù)據(jù)的緩沖存儲(chǔ)步驟，其中，上述時(shí)間標(biāo)記表示獲取數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)間信息。本發(fā)明的第三發(fā)明目的還在于提供一種具備上述起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的起重機(jī)疲勞壽命評(píng)估系統(tǒng)。根據(jù)上述本發(fā)明，能夠提供一種能夠精確地測(cè)得起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)并能夠方便地用于實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)的通用起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、通用起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取方法及具備該通用起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的起重機(jī)疲勞壽命評(píng)估系統(tǒng)。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，在附圖中
圖I是表示實(shí)施例I的起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框 圖2是隔離濾波電路的電路示意圖；
圖3是隔離電源的示意 圖4是表示實(shí)施例2的起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。本發(fā)明的起重機(jī)剩余壽命評(píng)估系統(tǒng)是基于起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的。該起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集裝置，數(shù)據(jù)處理裝置和顯示裝置。其中，數(shù)據(jù)采集裝置可以包括起升高度傳感器、幅度傳感器、起升重量傳感器和位移傳感器中的一種或幾種。各數(shù)據(jù)傳感器分別經(jīng)由隔離濾波電路將采集到的起升高度數(shù)據(jù)、幅度數(shù)據(jù)、起升重量數(shù)據(jù)或位移數(shù)據(jù)等傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理裝置。數(shù)據(jù)處理裝置中包括工作狀態(tài)檢測(cè)裝置，其根據(jù)各傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，判斷起重機(jī)工作狀態(tài)；時(shí)鐘輸出裝置，其輸出時(shí)間信息；開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置，其中存儲(chǔ)有起升高度數(shù)據(jù)閾值、幅度閾值、起升重量閾值或位移閾值，將來(lái)自各傳感器的數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)傳感器數(shù)據(jù)與各閾值相比，符合存儲(chǔ)條件時(shí)，將表示該數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)的開(kāi)關(guān)量信息標(biāo)記到對(duì)應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)；和存儲(chǔ)裝置，其具備存儲(chǔ)標(biāo)注有表示時(shí)間信息的時(shí)間標(biāo)記的傳感器數(shù)據(jù)的緩沖存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)符合存儲(chǔ)條件的傳感器數(shù)據(jù)及其時(shí)間標(biāo)記的非易失性存儲(chǔ)器。其中，工作狀態(tài)檢測(cè)裝置接收到表示某傳感器數(shù)據(jù)符合存儲(chǔ)條件的開(kāi)關(guān)量信息時(shí)，將該傳感器數(shù)據(jù)輸送到存儲(chǔ)裝置，存儲(chǔ)裝置同時(shí)調(diào)取該傳感器數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)間標(biāo)記，將兩者相匹配進(jìn)行存儲(chǔ)。實(shí)施例I
下面以門座式起重機(jī)為例，說(shuō)明本發(fā)明的起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取方法、起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)及基于該起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)的起重機(jī)剩余疲勞壽命評(píng)估系統(tǒng)。首先說(shuō)明本實(shí)施例的起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。如圖I所示，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集裝置10，數(shù)據(jù)處理裝置20和顯示裝置30。其中，數(shù)據(jù)采集裝置10包括起升高度傳感器101、幅度傳感器102和起升重量傳感器103。各數(shù)據(jù)傳感器分別經(jīng)由隔離濾波電路40將采集到的起升高度數(shù)據(jù)、幅度數(shù)據(jù)、起升重量數(shù)據(jù)等傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理裝置20。數(shù)據(jù)處理裝置20中包括工作狀態(tài)檢測(cè)裝置201，其接收各傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，判斷起重機(jī)工作狀態(tài)及工作運(yùn)行狀態(tài)；時(shí)鐘輸出裝置202，其輸出時(shí)間信息；開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置203，其中存儲(chǔ)有起升高度數(shù)據(jù)閾值、幅度閾值、和起升重量閾值，將來(lái)自各傳感器的數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)傳感器數(shù)據(jù)與各閾值相比，符合存儲(chǔ)條件時(shí)，將表示數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)的開(kāi)關(guān)量信息Dl輸出到工作狀態(tài)檢測(cè)裝置201 ;和存儲(chǔ)裝置204，其具備存儲(chǔ)標(biāo)注有時(shí)間標(biāo)記的傳感器數(shù)據(jù)的緩沖存儲(chǔ)器204a和存儲(chǔ)符合存儲(chǔ)條件的傳感器數(shù)據(jù)及其時(shí)間標(biāo)記的非易失性存儲(chǔ)器204b。上述時(shí)間標(biāo)記表示獲取數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)間信息。上述起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的工作過(guò)程如下。首先，進(jìn)行起重機(jī)的數(shù)據(jù)采集。起升高度傳感器101、幅度傳感器102和起升重量傳感器103分別檢測(cè)起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)與荷載機(jī)構(gòu)，獲取起重機(jī)實(shí)際運(yùn)行工況下的起升高度數(shù)據(jù)、幅度數(shù)據(jù)和起升重量數(shù)據(jù)等工況數(shù)據(jù)。隨后，對(duì)獲取到的各傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行基于后述開(kāi)關(guān)量信息的選擇、存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)各傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)壓縮，以減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的負(fù)擔(dān)。當(dāng)用戶需要讀取各傳感器數(shù)據(jù)或者有選擇地存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)處理裝置20中的數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)人機(jī)交互界面輸入指令，從而可在顯示裝置中顯示各種所需數(shù)據(jù)，或者通過(guò)USB等 輸入輸出接口，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備中。下面，說(shuō)明起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中各主要構(gòu)件的工作原理及其功能。如圖I所示，數(shù)據(jù)采集裝置10將得到的各傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)由隔離濾波電路40傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理裝置20。數(shù)據(jù)處理裝置20中的工作狀態(tài)檢測(cè)裝置201接收各傳感器數(shù)據(jù)，根據(jù)各傳感器數(shù)據(jù)判斷起重機(jī)所處的實(shí)際工作狀態(tài)，形成例如起升高度10m、變幅30°、載荷50t的直觀數(shù)據(jù)信息，輸出到顯示裝置進(jìn)行顯示。并且，工作狀態(tài)檢測(cè)裝置還可以通過(guò)即時(shí)接收到的傳感器數(shù)據(jù)，判定工作運(yùn)行狀態(tài)，形成例如“起升機(jī)構(gòu)起升中/靜止中”、“變幅機(jī)構(gòu)變幅中/靜止中”、“載荷增加中/固定”等的工作運(yùn)行狀態(tài)信息，輸出到顯示裝置中進(jìn)行顯示，從而實(shí)現(xiàn)起重機(jī)工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。該工作運(yùn)行狀態(tài)是指起重機(jī)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)所處的靜止或運(yùn)行中的狀態(tài)。工作狀態(tài)是指起重機(jī)即時(shí)時(shí)刻所處的起升高度、蝙蝠角度、載荷量等物理狀態(tài)量。該實(shí)時(shí)監(jiān)控也可以根據(jù)用戶通過(guò)人機(jī)交互界面對(duì)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置20或緩沖存儲(chǔ)器204b下達(dá)的數(shù)據(jù)調(diào)取指令而進(jìn)行或暫停。用戶對(duì)緩沖存儲(chǔ)器204b發(fā)出數(shù)據(jù)調(diào)取的指令時(shí)，顯示裝置30顯示標(biāo)注有時(shí)間標(biāo)記的各傳感器數(shù)據(jù)。工作狀態(tài)檢測(cè)裝置201在生成工作運(yùn)行狀態(tài)信息時(shí)，按預(yù)先確定的固定時(shí)間周期持續(xù)接收并比較前后的各傳感器數(shù)據(jù)，從而得到工作運(yùn)行狀態(tài)信息。例如，判定起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)時(shí)，以5秒為一周期，當(dāng)起升高度傳感器101輸送來(lái)的前一數(shù)據(jù)為起升高度2米，輸送來(lái)5秒后的后一數(shù)據(jù)為4米時(shí)，則可判定為“起升機(jī)構(gòu)起升中”。當(dāng)后一周期后的數(shù)據(jù)與前一數(shù)據(jù)持平時(shí)，可認(rèn)為工作狀態(tài)沒(méi)有變化，從而得到“起升機(jī)構(gòu)靜止中”的工作運(yùn)行狀態(tài)信息，并通過(guò)顯示裝置加以顯示。其中，時(shí)間周期并不限定于此，可根據(jù)起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、載荷機(jī)構(gòu)的不同而適當(dāng)設(shè)定。時(shí)鐘輸出裝置202對(duì)工作狀態(tài)檢測(cè)裝置201中接收到的數(shù)據(jù)標(biāo)注時(shí)間標(biāo)記，標(biāo)注上時(shí)間標(biāo)記的各傳感器數(shù)據(jù)首先存儲(chǔ)到存儲(chǔ)裝置204的緩沖存儲(chǔ)器204a中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的時(shí)序存儲(chǔ)。由于暫時(shí)存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器204a中的標(biāo)注有時(shí)間標(biāo)記的各傳感器數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)量非常大，所以需要從中選擇部分?jǐn)?shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，成為后續(xù)生成實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置203中存儲(chǔ)有起升高度數(shù)據(jù)閾值、幅度閾值和起升重量閾值。開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置203將來(lái)自各傳感器的起升高度數(shù)據(jù)、幅度數(shù)據(jù)和起升重量數(shù)據(jù)等傳感器數(shù)據(jù)分別與起升高度數(shù)據(jù)閾值、幅度閾值、和起升重量閾值進(jìn)行比較，當(dāng)傳感器數(shù)據(jù)與各閾值相比，符合存儲(chǔ)條件時(shí)，將表示數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)的開(kāi)關(guān)量信息Dq、Df、Dz輸出到工作狀態(tài)檢測(cè)裝置201，對(duì)工作狀態(tài)檢測(cè)裝置201中的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記。帶有開(kāi)關(guān)量信息的數(shù)據(jù)最后將被存儲(chǔ)到非易失性存儲(chǔ)器204b中，此時(shí)只存儲(chǔ)帶有開(kāi)關(guān)量信息Dq、Df, Dz的各傳感器數(shù)據(jù)，且各傳感器數(shù)據(jù)同時(shí)帶有時(shí)間標(biāo)記。所以，緩沖存儲(chǔ)器204a中存儲(chǔ)的沒(méi)有標(biāo)記開(kāi)關(guān)量信息Dq、Df、Dz的數(shù)據(jù)將在預(yù)定時(shí)間、例如10分鐘后自動(dòng)刪除，以確保存儲(chǔ)空間。開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置201產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)量信息Dq、Df、Dz也可以在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到緩沖存儲(chǔ)器204a中之后而不限定于同時(shí)或之前標(biāo)記到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)上。下面，以幅度變化的開(kāi)關(guān)量信息Df為例進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)幅度傳感器102檢測(cè)到的幅度數(shù)據(jù)Fl經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的隔離濾波電路40傳輸?shù)焦ぷ鳡顟B(tài)檢測(cè)裝置201時(shí)，開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置203讀取該幅度數(shù)據(jù)，將其與預(yù)先設(shè)定的幅度閾值進(jìn)行比較，當(dāng)變化為例如1°或者1°的整數(shù)倍時(shí)，生成開(kāi)關(guān)量信息Df，并將該開(kāi)關(guān)量信息Df標(biāo)記到上述幅度數(shù)據(jù)Fl上，表示該幅度數(shù)據(jù)Fl可被存儲(chǔ)。對(duì)于其他的開(kāi)關(guān)量信息Dq、Dz,也可以通過(guò)設(shè)定適當(dāng)?shù)拈撝?，?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的選擇、存儲(chǔ)，以達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮的目的。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮，并不限定于此，也可運(yùn)用雨流 計(jì)數(shù)法等對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇壓縮。為了提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性，本實(shí)施例的隔離濾波電路采用數(shù)字光耦作為隔離濾波器件。各傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)字光耦電路后還可輸送到二階巴特沃斯低通濾波電路。具體如圖2所示采用2個(gè)運(yùn)放和2個(gè)數(shù)字光耦組成電流串聯(lián)負(fù)反饋電路，數(shù)字光耦可采用TLP512-2以保證兩個(gè)光耦的特性基本一致。圖中的三極管的作用是為光耦輸入端二極管提供驅(qū)動(dòng)順電流，保證在輸入電壓Vl很小的情況下驅(qū)動(dòng)輸入二極管，有利于提高在小電壓輸入情況下的隔離精度。根據(jù)該隔離濾波電路，能夠以較低的成本實(shí)現(xiàn)高隔離精度。本實(shí)施例的起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)還具有用于給系統(tǒng)及系統(tǒng)中的隔離濾波電路、各傳感器等供電的隔離電源。如圖3所示，本實(shí)施例選用現(xiàn)有的AC/DC或DC/DC隔離型電源模塊來(lái)設(shè)計(jì)隔離電源。本實(shí)施例采用功率為20W的DC/DC模塊電源產(chǎn)生2路電源，+5V供單片機(jī)端電路，+12V供傳感器端電路。本實(shí)施例中的數(shù)據(jù)處理裝置也可通過(guò)單片機(jī)Atmegal28等數(shù)據(jù)微處理器得以實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例的起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)優(yōu)先但不限定于適用在基于載荷譜的起重機(jī)疲勞壽命評(píng)估系統(tǒng)中。實(shí)施例2
下面，以門式起重機(jī)為例說(shuō)明本發(fā)明的起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取方法、起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)及基于該起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)的起重機(jī)剩余疲勞壽命評(píng)估系統(tǒng)。對(duì)于功能、結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I中的構(gòu)件相同或相似的構(gòu)件采用相同的編號(hào)，并省略重復(fù)說(shuō)明。如圖4所示，本實(shí)施例的起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集裝置10，數(shù)據(jù)處理裝置20和顯示裝置30。其中，數(shù)據(jù)采集裝置10包括起升高度傳感器101、位移傳感器104和起升重量傳感器103。各數(shù)據(jù)傳感器分別經(jīng)由隔離濾波電路40將采集到的起升高度數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)、起升重量數(shù)據(jù)等傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理裝置20。數(shù)據(jù)處理裝置20中包括工作狀態(tài)檢測(cè)裝置201，其接收各傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，判斷起重機(jī)工作狀態(tài)及工作運(yùn)行狀態(tài)；時(shí)鐘輸出裝置202，其輸出時(shí)間信息；開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置203，其中存儲(chǔ)有起升高度數(shù)據(jù)閾值、位移閾值、和起升重量閾值，將來(lái)自各傳感器的數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)傳感器數(shù)據(jù)與各閾值相比，符合存儲(chǔ)條件時(shí)，將表示數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)的開(kāi)關(guān)量信息Dl輸出到工作狀態(tài)檢測(cè)裝置201 ;和存儲(chǔ)裝置204，其具備存儲(chǔ)標(biāo)注有時(shí)間標(biāo)記的傳感器數(shù)據(jù)的緩沖存儲(chǔ)器204a和存儲(chǔ)符合存儲(chǔ)條件的傳感器數(shù)據(jù)及其時(shí)間標(biāo)記的非易失性存儲(chǔ)器204b。上述時(shí)間標(biāo)記表示獲取數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)間信息。上述起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的工作過(guò)程如下。首先，進(jìn)行起重機(jī)的數(shù)據(jù)采集。起升高度傳感器101、位移傳感器104和起升重量傳感器103分別檢測(cè)起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)與荷載機(jī)構(gòu)，獲取起重機(jī)實(shí)際運(yùn)行工況下的起升高度數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)和起升重量數(shù)據(jù)等傳感器數(shù)據(jù)。隨后，對(duì)獲取到的各傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行基于后述開(kāi)關(guān)量信息的選擇、存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)各傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)壓縮，以減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的負(fù)擔(dān)。當(dāng)用戶需要讀取各傳感器數(shù)據(jù)或者選擇存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)處理裝置20中的數(shù)據(jù)時(shí)，通 過(guò)人機(jī)交互界面輸入指令，從而可在顯示裝置中顯示各種所需數(shù)據(jù)，或者通過(guò)USB等輸入輸出接口，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備中。門式起重機(jī)中的數(shù)據(jù)采集裝置10將得到的各傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)由隔離濾波電路40傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理裝置20。數(shù)據(jù)處理裝置20中的工作狀態(tài)檢測(cè)裝置201接收各傳感器數(shù)據(jù)，根據(jù)各傳感器數(shù)據(jù)判斷起重機(jī)所處的實(shí)際工作狀態(tài)，形成例如起升高度15m、行走距離(位移)10m、載荷IOOt的直觀數(shù)據(jù)信息，輸出到顯示裝置進(jìn)行顯示。并且，工作狀態(tài)檢測(cè)裝置還可以通過(guò)即時(shí)接收到的傳感器數(shù)據(jù)，判定工作運(yùn)行狀態(tài)，形成例如“起升機(jī)構(gòu)起升中/靜止中”、“行走機(jī)構(gòu)行走中/靜止中”、“載荷增加中/固定”等的工作運(yùn)行狀態(tài)信息，輸出到顯示裝置中進(jìn)行顯示，從而實(shí)現(xiàn)起重機(jī)工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。該工作運(yùn)行狀態(tài)是指起重機(jī)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)所處的靜止或運(yùn)行中的狀態(tài)。工作狀態(tài)是指起重機(jī)即時(shí)時(shí)刻所處的起升高度、蝙蝠角度、載荷量等物理狀態(tài)量。該實(shí)時(shí)監(jiān)控也可以根據(jù)用戶通過(guò)人機(jī)交互界面對(duì)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置20下達(dá)的數(shù)據(jù)調(diào)取指令而進(jìn)行或暫停。開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置203中存儲(chǔ)有起升高度數(shù)據(jù)閾值、位移閾值和起升重量閾值。開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置203將來(lái)自各傳感器的起升高度數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)和起升重量數(shù)據(jù)等傳感器數(shù)據(jù)分別與起升高度數(shù)據(jù)閾值、位移閾值、和起升重量閾值進(jìn)行比較，當(dāng)傳感器數(shù)據(jù)與各閾值相比，符合存儲(chǔ)條件時(shí)，將表示數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)的開(kāi)關(guān)量信息Dq、Dx、Dz輸出到工作狀態(tài)檢測(cè)裝置201，對(duì)工作狀態(tài)檢測(cè)裝置201中的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記。帶有開(kāi)關(guān)量信息的數(shù)據(jù)最后將被存儲(chǔ)到非易失性存儲(chǔ)器204b中。此時(shí)只存儲(chǔ)帶有開(kāi)關(guān)量信息Dq、Dx、Dz的各傳感器數(shù)據(jù)，且各傳感器數(shù)據(jù)同時(shí)帶有時(shí)間標(biāo)記。所以，緩沖存儲(chǔ)器204a中存儲(chǔ)的沒(méi)有標(biāo)記開(kāi)關(guān)量信息Dq、Dx, Dz的數(shù)據(jù)將在預(yù)定時(shí)間、例如10分鐘后自動(dòng)刪除，以確保存儲(chǔ)空間。開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置201產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)量信息Dq、Dx、Dz也可以在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到緩沖存儲(chǔ)器204a中之后而不限定于同時(shí)或之前標(biāo)記到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)上。下面，以起升高度變化的開(kāi)關(guān)量信息Dq為例進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)幅度傳感器102檢測(cè)到的起升高度數(shù)據(jù)Ql經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的隔離濾波電路40傳輸?shù)焦ぷ鳡顟B(tài)檢測(cè)裝置201時(shí)，開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置203讀取該起升高度數(shù)據(jù)，將其與預(yù)先設(shè)定的起升高度閾值進(jìn)行比較，當(dāng)變化為例如Im或者Im的整數(shù)倍時(shí),生成開(kāi)關(guān)量信息Dq,并將該開(kāi)關(guān)量信息Dq標(biāo)記到上述起升高度數(shù)據(jù)Ql上，表示該起升高度數(shù)據(jù)Ql可被存儲(chǔ)。對(duì)于其他的開(kāi)關(guān)量信息Dx、Dz，也可以通過(guò)設(shè)定適當(dāng)?shù)拈撝?，?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的選擇、存儲(chǔ)，以達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮的目的。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮，并不限定于此，也可運(yùn)用雨流計(jì)數(shù)法等對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇壓縮。本發(fā)明的起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)適用于獲取各種起重機(jī)的載荷譜數(shù)據(jù)，并可用于基于載荷譜的起重機(jī)疲勞壽命評(píng)估系統(tǒng)。如上所述，以門座式起重機(jī)和門式起重機(jī)為例，說(shuō)明了本發(fā)明起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理，以上實(shí)施例的說(shuō)明只適用于幫助理解本發(fā)明實(shí)施例的原理；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在具體實(shí)施方式
以及應(yīng)用范圍上均 會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、顯示裝置，其特征在于 所述數(shù)據(jù)采集裝置采集起重機(jī)的工況數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)處理裝置用于從所述數(shù)據(jù)采集裝置接收所述工況數(shù)據(jù)，并分別對(duì)所述工況數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇、存儲(chǔ)； 所述顯示裝置用于根據(jù)用戶的請(qǐng)求顯示所述工況數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，其特征在于 所述數(shù)據(jù)采集裝置經(jīng)由隔離濾波電路將所述工況數(shù)據(jù)傳送到所述數(shù)據(jù)處理裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，其特征在于 還包括為所述起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)供電的隔離電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任意一項(xiàng)所述的起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，其特征在于 所述數(shù)據(jù)采集裝置包括起升高度傳感器、幅度傳感器、起升重量傳感器和位移傳感器中的至少一種； 所述工況數(shù)據(jù)是指所述起升高度傳感器檢測(cè)到的起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)的起升高度數(shù)據(jù)、所述幅度傳感器檢測(cè)到的起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)的幅度數(shù)據(jù)、所述起升重量傳感器檢測(cè)到的起重機(jī)的載荷機(jī)構(gòu)的載荷數(shù)據(jù)、所述位移傳感器檢測(cè)到的起重機(jī)的行走機(jī)構(gòu)的位移數(shù)據(jù)中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任意一項(xiàng)所述的起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，其特征在于 所述數(shù)據(jù)處理裝置包括工作狀態(tài)檢測(cè)裝置、時(shí)鐘輸出裝置、開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置、存儲(chǔ)裝置； 工作狀態(tài)檢測(cè)裝置，用于根據(jù)各傳感器檢測(cè)到的各數(shù)據(jù)，判斷起重機(jī)工作狀態(tài)，并將所述工作狀態(tài)輸出到所述顯示裝置進(jìn)行顯示； 時(shí)鐘輸出裝置，其輸出用于標(biāo)注到傳感器檢測(cè)到的各數(shù)據(jù)上的時(shí)間標(biāo)記； 開(kāi)關(guān)量觸發(fā)裝置，其中存儲(chǔ)有不同的數(shù)據(jù)閾值，將來(lái)自各傳感器的數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)閾值進(jìn)行比較，符合存儲(chǔ)條件時(shí)，將表示該數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)的開(kāi)關(guān)量信息標(biāo)記到對(duì)應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)； 存儲(chǔ)裝置，其具備存儲(chǔ)標(biāo)注有時(shí)間標(biāo)記的傳感器數(shù)據(jù)的緩沖存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)符合存儲(chǔ)條件的傳感器數(shù)據(jù)及其時(shí)間標(biāo)記的非易失性存儲(chǔ)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，其特征在于 所述工作狀態(tài)檢測(cè)裝置根據(jù)接收到的傳感器數(shù)據(jù)流，判定起重機(jī)的工作運(yùn)行狀態(tài)情況； 用戶通過(guò)對(duì)所述緩沖存儲(chǔ)器發(fā)出數(shù)據(jù)調(diào)取的指令，使所述顯示裝置顯示標(biāo)注有時(shí)間標(biāo)記的所述傳感器數(shù)據(jù)。
7.—種起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取方法，其特征在于，包括 數(shù)據(jù)采集步驟，采集起升高度數(shù)據(jù)、幅度數(shù)據(jù)、起升重量數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)中的至少一種； 數(shù)據(jù)選擇步驟，對(duì)獲取到的各傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行基于開(kāi)關(guān)量信息的選擇； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)步驟，存儲(chǔ)標(biāo)注有開(kāi)關(guān)量信息的各所述傳感器數(shù)據(jù)； 在所述數(shù)據(jù)選擇步驟中，判定各所述傳感器數(shù)據(jù)是否符合預(yù)先設(shè)定的存儲(chǔ)條件，當(dāng)符合所述預(yù)先設(shè)定的存儲(chǔ)條件時(shí)，對(duì)所述傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)注開(kāi)關(guān)量信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取方法，其特征在于 還包括工作狀態(tài)檢測(cè)步驟，根據(jù)起升高度數(shù)據(jù)、幅度數(shù)據(jù)、起升重量數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)中的至少一種檢測(cè)起重機(jī)的工作狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取方法，其特征在于 所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)步驟還具有存儲(chǔ)標(biāo)注有時(shí)間標(biāo)記的所述傳感器數(shù)據(jù)的緩沖存儲(chǔ)步驟，其中，所述時(shí)間標(biāo)記表示獲取數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)間信息。
10.一種起重機(jī)疲勞壽命評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于 具備權(quán)利要求廣6中任意一項(xiàng)所述的起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、顯示裝置，其中，上述數(shù)據(jù)采集裝置采集起重機(jī)的工況數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理裝置用于從數(shù)據(jù)采集裝置接收工況數(shù)據(jù)，并分別對(duì)工況數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇、存儲(chǔ)；顯示裝置用于根據(jù)用戶的請(qǐng)求顯示工況數(shù)據(jù)。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以獲得起重機(jī)實(shí)測(cè)載荷譜數(shù)據(jù)，使評(píng)估更精確。本發(fā)明還涉及一種起重機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)獲取方法和疲勞壽命評(píng)估系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B66C13/16GK102826452SQ20111020590
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者王新華, 齊凱, 江愛(ài)華 申請(qǐng)人:廣州市特種機(jī)電設(shè)備檢測(cè)研究院