本發(fā)明涉及一種塔機(jī)頂升過(guò)程中移節(jié)的安全監(jiān)控方法及裝置，屬于建筑機(jī)械安全技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

塔式起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱塔機(jī))由于塔機(jī)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除了承受自重和工作載荷以外，還要承受沖擊載荷以及慣性力的作用，另外，塔機(jī)在使用過(guò)程中存在司機(jī)安裝操作違規(guī)等現(xiàn)象，導(dǎo)致塔機(jī)事故頻頻發(fā)生，給人的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大損失。

在眾多塔機(jī)安全事故中，發(fā)生在安裝和拆卸過(guò)程中的概率達(dá)到了接近50％，而此過(guò)程中塔機(jī)的平衡狀態(tài)至關(guān)重要，是安全安裝拆卸作業(yè)的保障，故急需一種塔機(jī)頂升過(guò)程中移節(jié)的安全監(jiān)控方法來(lái)解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種塔機(jī)頂升過(guò)程中移節(jié)的安全監(jiān)控方法，解決了當(dāng)前實(shí)際工作中移節(jié)穩(wěn)定性基本靠工作經(jīng)驗(yàn)判斷的問(wèn)題。

本發(fā)明還提供一種實(shí)現(xiàn)上述監(jiān)控方法的裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種塔機(jī)頂升過(guò)程中移節(jié)的安全監(jiān)控方法，包括如下步驟：

1)建立塔機(jī)平衡模型：

a.建立模型坐標(biāo)系：

以O(shè)為坐標(biāo)系原點(diǎn)，其中O為塔身回轉(zhuǎn)平面與塔身中心垂線的交點(diǎn)，所述塔身回轉(zhuǎn)平面為塔身回轉(zhuǎn)支承回轉(zhuǎn)平面，所述的塔身中心垂線為與垂直于地面且過(guò)塔身在地面固定截面的中心點(diǎn)的直線，坐標(biāo)軸x正方向?yàn)樗C(jī)起重臂在平行于地面時(shí)，遠(yuǎn)離塔身方向，坐標(biāo)軸z正方向?yàn)榇怪庇诘孛嫦蛏?，坐?biāo)軸y正方向?yàn)榇怪庇谒C(jī)起重臂軸線方向且與x、z軸符合右手螺旋法則；

b.確定塔機(jī)移節(jié)安全模型：

利用傾角測(cè)量裝置測(cè)量塔機(jī)塔身中心線頂端傾角，將傾角測(cè)量裝置安裝在塔機(jī)安全狀態(tài)下的回轉(zhuǎn)塔身任一主肢或與塔身軸心線存在平行度要求的結(jié)構(gòu)上，塔機(jī)空載時(shí)回轉(zhuǎn)任意角度范圍后，采集塔機(jī)塔身中心線頂端傾角數(shù)據(jù)，記為(θ_kxi,θ_kyi)(i＝1，2，…n)，得，空載中心點(diǎn)1坐標(biāo)為

傾角測(cè)量裝置的零點(diǎn)2坐標(biāo)為(θ_ld,θ_ld)；本發(fā)明中所使用的傾角測(cè)量裝置屬于現(xiàn)有技術(shù)，此處優(yōu)選2種市面常用的傾角測(cè)量裝置：體擺電容式傾角傳感器、加速度傾角傳感器。所述的傾角測(cè)量裝置的零點(diǎn)均是出廠前設(shè)置的；

在模型坐標(biāo)系xyz中，塔機(jī)移節(jié)模型為，預(yù)設(shè)移節(jié)過(guò)程塔身頂點(diǎn)軌跡在一個(gè)四邊形安全區(qū)域內(nèi)，該安全區(qū)域是通過(guò)如下方式通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)獲取的：

選取大、中、小型安全塔機(jī)各m臺(tái)，分別安裝傾角測(cè)量裝置，分別記錄其安全移節(jié)過(guò)程塔身中心線頂端傾角數(shù)據(jù)，記為(θ_axi,θ_ayi)(i＝1，2，…n)，找出每個(gè)塔機(jī)安全移節(jié)操作過(guò)程記錄數(shù)據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)的最小外接矩形，長(zhǎng)為Rj、寬為Dj，(j＝1，2，…m)，最后，取尺寸最大矩形與所述空載中心點(diǎn)1和零點(diǎn)2作比較：

當(dāng)所述矩形處于空載中心點(diǎn)1和零點(diǎn)2之間時(shí)，取該矩形為安全區(qū)域，即矩形的長(zhǎng)為安全區(qū)域的長(zhǎng)R，取矩形的寬為安全區(qū)域的寬D；

當(dāng)所述矩形處于垂直于空載中心點(diǎn)1和零點(diǎn)2之間連線的直線上時(shí)，取所述矩形與垂直于空載中心點(diǎn)1和零點(diǎn)2之間連線的直線相交的交點(diǎn)與處于空載中心點(diǎn)1和零點(diǎn)2之間的所述矩形頂點(diǎn)構(gòu)成的四邊形為安全區(qū)域；

2)將移節(jié)過(guò)程中的實(shí)時(shí)獲取的塔身傾角點(diǎn)3與步驟1)中所述塔機(jī)移節(jié)模型相比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷塔機(jī)是否安全：

當(dāng)實(shí)時(shí)獲取的塔身傾角點(diǎn)3在所述矩形安全區(qū)域內(nèi)時(shí)，則判斷塔機(jī)處于安全狀態(tài)；

當(dāng)實(shí)時(shí)獲取的塔身傾角點(diǎn)3在所述矩形安全區(qū)域外時(shí)，則判斷塔機(jī)處于不安全狀態(tài)；需要報(bào)警或提示排除不安全因素；此處所述的塔身傾角點(diǎn)即實(shí)時(shí)獲取的塔機(jī)塔身中心線頂端傾角。

一種實(shí)現(xiàn)上述監(jiān)控方法的裝置，包括主控制器，分別與主控制器相連的傾角測(cè)量裝置、液壓手柄采集器、顯示記錄報(bào)警裝置和遠(yuǎn)程傳輸單元；

所述主控制器用于實(shí)時(shí)采集塔機(jī)實(shí)時(shí)傾角值和司機(jī)操作塔機(jī)液壓手柄的檔位數(shù)據(jù)，并判斷塔機(jī)是否安全：

所述傾角測(cè)量裝置用于實(shí)時(shí)采集塔機(jī)實(shí)時(shí)傾角值；所述液壓手柄采集器用于塔機(jī)司機(jī)操作塔機(jī)液壓手柄時(shí)的實(shí)時(shí)動(dòng)作并判斷其檔位操作，并記錄檔位數(shù)據(jù)；

所述顯示記錄報(bào)警裝置用于實(shí)時(shí)顯示上述采集的數(shù)據(jù)、并顯示塔機(jī)不安全的報(bào)警信息；

所述遠(yuǎn)程傳輸單元用于主控制器和塔機(jī)遠(yuǎn)程中控平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)傳輸、采集和監(jiān)控。

在本發(fā)明中，所述主控制器、傾角測(cè)量裝置、液壓手柄采集器、顯示記錄報(bào)警裝置和遠(yuǎn)程傳輸單元均是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所記載內(nèi)容所能設(shè)計(jì)出來(lái)的硬件，因此，其具體的硬件型號(hào)及連接關(guān)系并不是本發(fā)明要做保護(hù)的內(nèi)容。

本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：

本發(fā)明所述的安全監(jiān)控方法利用設(shè)計(jì)的塔機(jī)移節(jié)模型，并結(jié)合傾角測(cè)量裝置實(shí)時(shí)采集塔機(jī)的傾角數(shù)據(jù)，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷塔機(jī)當(dāng)前移節(jié)狀態(tài)是否安全，省時(shí)省力，方便快捷，精確可靠。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中所述模型坐標(biāo)系；

圖2是本發(fā)明所述矩形安全區(qū)域的示意圖之一；

在圖2中，1、空載中心點(diǎn)、2、零點(diǎn)；3、實(shí)時(shí)獲取的塔身傾角點(diǎn)；4、安全區(qū)域；

圖3是本發(fā)明所述矩形安全區(qū)域的示意圖之二；

在圖3中，1、空載中心點(diǎn)、2、零點(diǎn)；3、實(shí)時(shí)獲取的塔身傾角點(diǎn)；4、安全區(qū)域；

圖4是本發(fā)明所述矩形安全區(qū)域的示意圖之三；

在圖4中，1、空載中心點(diǎn)、2、零點(diǎn)；3、實(shí)時(shí)獲取的塔身傾角點(diǎn)；4、安全區(qū)域；

圖5是本發(fā)明所述安全監(jiān)控裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但不限于此。

實(shí)施例1、

一種塔機(jī)頂升過(guò)程中移節(jié)的安全監(jiān)控方法，包括如下步驟：

1)建立塔機(jī)平衡模型：

a.建立模型坐標(biāo)系：

以O(shè)為坐標(biāo)系原點(diǎn)，其中O為塔身回轉(zhuǎn)平面與塔身中心垂線的交點(diǎn)，所述塔身回轉(zhuǎn)平面為塔身回轉(zhuǎn)支承回轉(zhuǎn)平面，所述的塔身中心垂線為與垂直于地面且過(guò)塔身在地面固定截面的中心點(diǎn)的直線，坐標(biāo)軸x正方向?yàn)樗C(jī)起重臂在平行于地面時(shí)，遠(yuǎn)離塔身方向，坐標(biāo)軸z正方向?yàn)榇怪庇诘孛嫦蛏希鴺?biāo)軸y正方向?yàn)榇怪庇谒C(jī)起重臂軸線方向且與x、z軸符合右手螺旋法則；

b.確定塔機(jī)移節(jié)安全模型：

利用傾角測(cè)量裝置測(cè)量塔機(jī)塔身中心線頂端傾角，將傾角測(cè)量裝置安裝在塔機(jī)安全狀態(tài)下的回轉(zhuǎn)塔身任一主肢或與塔身軸心線存在平行度要求的結(jié)構(gòu)上，塔機(jī)空載時(shí)回轉(zhuǎn)任意角度范圍后，采集塔機(jī)塔身中心線頂端傾角數(shù)據(jù)，記為(θ_kxi,θ_kyi)(i＝1，2，…n)，得，空載中心點(diǎn)1坐標(biāo)為優(yōu)選的，此處所述任意角度范圍是40-360°；

傾角測(cè)量裝置的零點(diǎn)2坐標(biāo)為(θ_ld,θ_ld)；

在模型坐標(biāo)系xyz中，塔機(jī)移節(jié)模型為，預(yù)設(shè)移節(jié)過(guò)程塔身頂點(diǎn)軌跡在一個(gè)四邊形安全區(qū)域內(nèi)，該安全區(qū)域是通過(guò)如下方式通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)獲取的：

選取大、中、小型安全塔機(jī)各m臺(tái)，分別安裝傾角測(cè)量裝置，分別記錄其安全移節(jié)過(guò)程塔身中心線頂端傾角數(shù)據(jù)，記為(θ_axi,θ_ayi)(i＝1，2，…n)，找出每個(gè)塔機(jī)安全移節(jié)操作過(guò)程記錄數(shù)據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)的最小外接矩形，長(zhǎng)為Rj、寬為Dj，(j＝1，2，…m)，最后，取尺寸最大矩形與所述空載中心點(diǎn)1和零點(diǎn)2作比較：

當(dāng)所述矩形處于空載中心點(diǎn)1和零點(diǎn)2之間時(shí)，取該矩形為安全區(qū)域，即矩形的長(zhǎng)為安全區(qū)域的長(zhǎng)R，取矩形的寬為安全區(qū)域的寬D；如圖2所示；

當(dāng)所述矩形處于垂直于空載中心點(diǎn)1和零點(diǎn)2之間連線ab的直線(cd、ef)上時(shí)，取所述矩形與垂直于空載中心點(diǎn)1和零點(diǎn)2之間連線ab的直線相交的交點(diǎn)與處于空載中心點(diǎn)1和零點(diǎn)2之間的所述矩形頂點(diǎn)構(gòu)成的四邊形為安全區(qū)域，如圖3，所述矩形與直線cd相交，形成安全區(qū)域?yàn)殛幱皡^(qū)4；如圖4，所述矩形與直線ef相交，形成安全區(qū)域?yàn)殛幱皡^(qū)4；

2)將移節(jié)過(guò)程中的實(shí)時(shí)獲取的塔身傾角點(diǎn)3與步驟1)中所述塔機(jī)移節(jié)模型相比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷塔機(jī)是否安全：

當(dāng)實(shí)時(shí)獲取的塔身傾角點(diǎn)3在所述矩形安全區(qū)域內(nèi)時(shí)，則判斷塔機(jī)處于安全狀態(tài)；

當(dāng)實(shí)時(shí)獲取的塔身傾角點(diǎn)3在所述矩形安全區(qū)域外時(shí)，則判斷塔機(jī)處于不安全狀態(tài)。

實(shí)施例2、

實(shí)現(xiàn)如實(shí)施例1所述監(jiān)控方法的裝置，包括主控制器，分別與主控制器相連的傾角測(cè)量裝置、液壓手柄采集器、顯示記錄報(bào)警裝置和遠(yuǎn)程傳輸單元；

所述主控制器用于實(shí)時(shí)采集塔機(jī)實(shí)時(shí)傾角值和司機(jī)操作塔機(jī)液壓手柄的檔位數(shù)據(jù)，并判斷塔機(jī)是否安全：

所述傾角測(cè)量裝置用于實(shí)時(shí)采集塔機(jī)實(shí)時(shí)傾角值；所述液壓手柄采集器用于塔機(jī)司機(jī)操作塔機(jī)液壓手柄時(shí)的實(shí)時(shí)動(dòng)作并判斷其檔位操作，并記錄檔位數(shù)據(jù)；

所述顯示記錄報(bào)警裝置用于實(shí)時(shí)顯示上述采集的數(shù)據(jù)、并顯示塔機(jī)不安全的報(bào)警信息；

所述遠(yuǎn)程傳輸單元用于主控制器和塔機(jī)遠(yuǎn)程中控平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)傳輸、采集和監(jiān)控。

應(yīng)用例：

將實(shí)施例2所述裝置安裝在目標(biāo)塔機(jī)上，在移節(jié)過(guò)程中，違規(guī)移動(dòng)變幅小車，或風(fēng)速超過(guò)4級(jí)，所述顯示記錄報(bào)警裝置均會(huì)觸發(fā)報(bào)警提示。