一种塔式起重机形变监测方法和装置与流程

1.本发明属于塔式起重机设备技术领域，具体涉及一种塔式起重机形变监测方法与装置。


背景技术：

2.建筑塔机因其具有变幅长、塔身高、吊装重、全方圆、作业效率高等特点，在建筑施工现场及现代化装配式建筑施工中得到极广泛应用。然而建筑塔机成群在狭小的施工场地高密度布设、高强度作业、大重量承载、全方圆范围内进行吊装作业，属于一种安全事故发生概率较大的机械设备。为满足建筑塔机吊装作业安全需求，近年来塔机状态安全监控与预警已成为保证塔机可靠工作的重要手段和研究热点，对塔机运行状态安全性保障提出了更高要求。gnss是建筑施工塔机状态安全监控与预警的重要信息采集设备之一，然而对塔机监测点高精准定位是建立塔机状态安全监控与预警管控系统关键技术之一。针对塔机状态安全监控与预警的复杂工作环境，应用gnss 的高精准定位，在时间和空间上动态监测塔式起重机位置变化，通过位置变化信息的实时采集进行分析计算，并与预设值比对，判定塔式起重机的运行健康状态，对超预设值的危险操作予以控制，从而提高了塔机的安全运行性能，发明一种塔式起重机形变监测方法与装置。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：针对上述存在的不足，发明一种塔式起重机形变监测方法与装置。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种塔式起重机形变监测方法，所述方法包括如下步骤：(1)将gnss流动站的天线设置在塔式起重机塔身与起重臂连接位置的几何中心点；(2)采集所述gnss流动站的天线的平面投影坐标和时间坐标；所述平面投影坐标包含塔式起重机载荷时gnss流动站的天线的实时平面投影坐标(x
t
,y
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)和塔式起重机空载时gnss流动站的天线的平面投影坐标(x0,y0)；(3)根据塔式起重机载荷时gnss流动站的天线的实时平面投影坐标(x
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,y
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)，其中t》0，计算塔式起重机载荷时的实时位移s
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；具体计算塔式起重机载荷时的实时位移s
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表达式子如下：其中，(x
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)为塔式起重机载荷时gnss流动站的天线的实时平面投影坐标；(x0,y0)为塔式起重机空载时gnss流动站的天线的平面投影坐标；(4)将塔式起重机载荷时的实时位移s
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与安全阈值s比对，判断塔式起重机的健康状态。
6.进一步地，所述步骤(4)中，所述将塔式起重机额载时的实时位移s
t
与安全阈值s
比对，判断塔式起重机的健康状态具体表达如下：若塔式起重机载荷时，s
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《s，则判断塔式起重机的健康状态为安全状态；若塔式起重机载荷时，s≤s
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《s
·
110％，则判断塔式起重机的健康状态为预警状态，发出警报信号；若塔式起重机载荷时，s
·
110％≤s
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，则判断塔式起重机的健康状态为危险状态，输出危险状态信号至塔机安全监控系统，停止塔式起重机继续向危险趋势方向运行的工作；其中，所述安全阈值s为塔式起重机在额定载荷时相对于空载时的位置量，它与塔式起重机塔身自由高度基准点与gnss流动站之间垂直高度相关，是一个相对变量值，需在每次安装顶升调试时加载额定载荷量实际测量确定，并在塔机安全监控系统中进行标定。
7.一种塔式起重机形变监测装置，包括gnss流动站、控制器和lora无线传输模块；所述gnss流动站与控制器通信连接，所述控制器与lora无线传输模块电性连接；所述gnss流动站的天线设置在塔式起重机塔身与起重臂连接位置的几何中心点；所述gnss流动站采集自身天线的坐标传输至所述控制器，所述控制器通过对所述gnss流动站的天线的坐标进行监测、比对得出塔式起重机健康状态，所述控制器通过lora无线传输模块将塔式起重机健康状态输出至塔机安全监控主机。
8.进一步地，还包括声光报警器；所述声光报警器设置在塔式起重机驾驶舱内，并与控制器连接；所述声光报警器可以为控制系统触发程序或紧急情况时触发警报。
9.进一步地，还包括显示屏；所述显示屏设置在在塔式起重机驾驶舱内，并与控制器连接；所述显示屏可以实时显示监测数据，便于直观了解。
10.进一步地，还包括电源设备；所述电源设备为控制器和gnss 流动站供电；所述电源设备为工作装置独立供电，无需单独拉线，方便、快捷。
11.进一步地，所述控制器与gnss流动站的数据传输频率至少为 10hz。
12.进一步地，所述控制器包含配置模块、采集模块、管理模块、输出模块和运算模块；所述配置模块用于对采集模块、管理模块、输出模块和运算模块进行配置、管理；所述gnss流动站采集的自身天线的坐标通过所述采集模块传输至运算模块，所述运算模块对所述gnss流动站的天线的坐标进行监测、比对得出塔式起重机的健康状态，所述输出模块通过lora无线传输模块将塔式起重机的健康状态实时输出至塔机安全监控主机。
13.发明有益效果：本发明通过对塔机顶部位置变化信息的实时采集分析计算，进行结构能力验证和安全状态评价，对超过预设值的状况进行预警和控制，避免与结构性能相关的危险，从而提高塔式起重机的安全性能，提高塔机智能安全管理水平。
附图说明
14.图1为本发明一种塔式起重机形变监测方法与装置的装置结构框图；图2为本发明一种塔式起重机形变监测方法与装置的方法流程图。
具体实施方式
15.如图1，一种塔式起重机形变监测装置，包括gnss流动站、控制器、lora无线传输模块、声光报警器、显示屏和电源设备；还应包括外部设备，如塔机监控主机，所述塔机监控主机是对塔机健康状态实时安全保护监测；所述gnss流动站的天线设置在塔式起重机塔身与起重臂连接位置的几何中心点，并通过rs485通讯线与控制器通信连接，所述控制器通过i/o接口与lora无线传输模块连接，所述 lora无线传输模块通过无线方式与塔机安全监控系统连接；所述显示屏和声光报警器设置在塔机驾驶舱内，并与控制器连接；所述电源设备采用30000毫安的电池为控制器和gnss流动站供电；所述控制器包含配置模块、采集模块、管理模块、输出模块和运算模块；所述配置模块用于对采集模块、管理模块、输出模块和运算模块进行配置、管理；所述管理模块对电源设备、声光报警器进行调度；将所述gnss流动站的天线设置在塔式起重机塔身与起重臂连接位置的几何中心点，所述gnss流动站自身的天线的坐标通过所述采集模块传输至运算模块，所述运算模块对所述gnss流动站的天线的坐标进行运算后，得出塔式起重机的实时位移，将所述塔式起重机的实时位移与安全阈值进行比对，根据比对结果判断塔式起重机的健康状态，所述输出模块通过lora无线传输模块将塔式起重机的健康状态实时输出至塔机安全监控主机；所述输出模块将塔机健康状态、塔式起重机的实时位移、gnss流动站的天线的坐标等数据输出至显示屏显示。
16.一种塔式起重机形变监测方法，所述方法包括如下步骤：(1)将gnss流动站的天线设置在塔式起重机塔身与起重臂连接位置的几何中心上；(2)采集所述gnss流动站的天线的平面投影坐标和时间坐标；所述平面投影坐标包含塔式起重机载荷时gnss流动站的天线的实时平面投影坐标(x
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,y
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)和塔式起重机空载时gnss流动站的天线的平面投影坐标(x0,y0)；(3)根据塔式起重机载荷时gnss流动站的天线的实时平面投影坐标(x
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,y
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)，其中t》0，和塔式起重机空载时gnss流动站的天线的平面投影坐标(x0,y0)，计算塔式起重机载荷时的实时位移s
t
；具体计算塔式起重机载荷时的实时位移s
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表达式子如下：(4)将塔式起重机载荷时的实时位移s
t
与安全阈值s比对，判断塔式起重机的健康状态具体表达如下：安全阈值s为塔式起重机在额定载荷时相对于空载时的位置量，它与塔式起重机塔身自由高度基准点与gnss流动站之间垂直高度相关，是一个相对变量值，需在每次安装顶升调试时加载额定载荷量实际测量确定，并在塔机安全监控系统中进行标定。若塔式起重机载荷时，s
t
《s，则判断塔式起重机的健康状态为安全状态；若塔式起重机载荷时，s≤s
t
《s
·
110％，则判断塔式起重机的健康状态为预警状态，声光报警器发出警报信号；若塔式起重机载荷时，s
·
110％≤s
t
，则判断塔式起重机的健康状态为危险状态，输出危险状态信号至塔机安全监控系统，停止塔式起重机继续向危险趋势方向运行的工作。
17.上述实施例涉及硬件型号具体如下：所述gnss流动站采用型号为mm级gnss；所述电源设备采用30000毫安的电池；所述lora无线传输模块采用型号为sx1278；所述显示屏采用hmi组态屏；所述声光报警器采用ys-bj02。
18.本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。