CN102502413B

CN102502413B - 起重机监控器的安全监控方法

Info

Publication number: CN102502413B
Application number: CN 201110349313
Authority: CN
Inventors: 郭前岗; 周西峰; 杨文杰; 鞠华磊; 徐扬
Original assignee: Nanjing Post and Telecommunication University
Current assignee: Nanjing Post and Telecommunication University; Nanjing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2031-11-08
Also published as: CN102502413A

Abstract

本发明公开一种起重机监控器的安全监控方法，属于起重机安全监控领域，包括获取三相电电压信号，检测是否缺相的步骤；检测三相电电压相序是否正确的步骤；检测起重机是否有动作请求的步骤；检测起重机是否处于双机协同状态的步骤；处理起重机动作请求的步骤和计算起重机运行参数的步骤。本发明的起重机监控器的安全监控方法，减少了起重机使用安全事故，提高了起重机运行的安全性，并且提供起重机多种运行数据的监控，能满足用户对起重机控制方面的需求，同时提供双机协同的功能，多机同时工作时的整体安全监控成为可能，使起重机运行更安全、更平稳、更有效。

Description

起重机监控器的安全监控方法

技术领域

本发明涉及一种起重机监控器的安全监控方法，更详细地说，涉及一种根据大量的起重机运行数据分析起重机运行状态并给出运行建议的方法，属于起重机安全监控领域。

背景技术

通常起重机监控器的安全监控方法主要是对起重机是否超载的判断和起重机一些运行数据的记录。这种监控方法操作简单，维护方便，但功能比较单一。由于起重机属于特殊设备，器械的老化和磨损对运行的安全性影响较大，其各主要部件的老化和磨损程度一般可通过特定参数如SWP、BRSWP等数据来反映，监测以上参数，即可间接获悉当前起重机运行状况、剩余使用时间（操作次数）等信息，依据这些信息，操作人员可及时地进行部件检修和维护，从而有效地防止事故发生。而现阶段的起重机监控器的安全监控方法往往忽略了对起重机特定参数SWP、BRSWP的计算和记录。并且，现阶段的起重机监控器往往不能支持多机协同监控，这样，在多机协同工作时，就显得效率低下了。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全、准确、可靠、稳定、自动化程度高并且成本低廉的起重机监控器的安全监控方法，用于避免由于现有起重机监控功能单一而存在的作业安全隐患。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种起重机监控器的安全监控方法，其特征在于包括如下步骤：

1）起重机工作制及监控器参数设定；

2）获取三相电电压信号，检测是否缺相，如果缺相，将信息更新到监控器显示器，并禁止起重机动作，否则转下一步；

3）检测三相电电压相序是否正确，如果相序不正确，将信息更新到监控器显示器，并禁止起重机动作，否则转下一步；

4）检测起重机是否有动作请求，如果没有，将信息更新到监控器显示器，否则转下一步；

5）检测起重机是否处于双机协同状态，如果处于双机协同状态，获取协同机运行状态，如果协同机运行不正常，将信息更新到监控器显示器，并禁止起重机动作，如果协同机运行正常或者不是处于双机协同状态，转下一步；

6）处理起重机动作请求；

7）计算起重机运行参数，将信息更新到监控器显示器。

本发明方法的有益效果是，减少了起重机使用安全事故，提高了起重机运行的安全性，并且提供起重机多种运行数据的监控，能满足用户对起重机控制方面的需求，同时提供双机协同的功能，多机同时工作时的整体安全监控成为可能，使起重机运行更安全、更平稳、更有效。

附图说明

图1表示实现起重机监控器的安全监控方法的硬件框图；

图2表示起重机监控器的安全监控方法的流程图；

图3表示三相电检测程序中判别是否缺相的流程图；

图4表示三相电检测程序中判别相序是否正确的流程图；

图5表示三相电检测程序中判别相序是否正确的原理图；

图6表示起重机监控器的安全监控方法中处理起重机动作请求信号的流程图；

图7表示起重机监控器的安全监控方法中显示单元的流程图；

图8表示起重机监控器的显示屏在用户查询操作时的过渡变化；

图9表示起重机监控器的显示屏在用户设定参考值时的过渡变化；

图10表示起重机监控器的显示屏在起重机运行状态下的过渡变化；

图11表示起重机监控器的显示屏在密码输入环境下的过渡变化；

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步详细地描述。

图1是实现本发明的安全监控方法的起重机监控器硬件框图，主要设有一处理单元110、一存储单元120、一输入单元130、一输出单元140、一显示单元150和一通信单元160。输入单元130主要设有三相电压输入设备131、起重机动作请求信号输入设备132、起重机重力信号输入设备133、起重机电机电流信号输入设备134以及键盘信号输入设备135。输出单元140主要设有上升允许开关信号输出设备141、下降允许开关信号输出设备142、加速允许开关信号输出设备143以及可编程开关信号输出设备144。

本发明的起重机监控器的安全监控方法从软件模块上分，包括：一不同数据的储存步骤，将起重机监控器通过输入单元输入的不同数据储存到储存单元中；一处理步骤，处理单元根据储存到储存介质中的不同数据判断起重机的运行状况给出运行建议；一显示步骤，处理单元根据起重机的不同运行状态和用户的不同操作在显示屏上显示不同的数据。以此，能根据起重机监控器得到的不同运行数据判断起重机的运行状况并将信息通过监控单元和显示屏反馈给用户，保证起重机始终运行在安全的工作状态下。

上述软件模块包含一种起重机监控器参考值设定程序，它包括：一参考值储存步骤，设定不同数据的参考值，通过处理单元预先将参考值储存在存储单元中；一处理步骤，处理单元通过不同数据的值是否大于或小于参考值来判断起重机运行状态是否正常，从而各方面了解起重机运行状态。

上述软件模块包含一种起重机监控器信息查询程序，该起重机监控器键盘信号输入设备135设有四个按键，一个按键是确定键，可实现菜单的进入和参数修改的确定，一个按键是退出键，可实现菜单的退出、数字选择时的回位和参数修改的放弃。另两个按键分别为上下选择键，可实现菜单的上下滚动和数字的上下选择。以此，用户可以通过对键盘信号输入设备135的不同操作实现在不同数据的查询。数据显示在显示单元150上。

上述软件模块包含一种起重机监控器负载监控程序，它包括：一存储步骤，起重机监控器通过外接重量传感器的方式计算出负载重力信息，并将其存储在相应的存储单元；一显示步骤，用户可以通过操作按键在显示屏上查看起吊重物的重力信息；一处理步骤，处理单元根据负载重力信息和额定负载的比值判断起重机是否超载，并给出相应的继电器控制信号和显示屏信息。以此，当起重机起吊负载大于起重机额定负载一定比值时，监控器会强制停止起重机吊钩的上升行为，因此，能够避免起重机长期工作在额定负载以上的工作环境下，延长起重机的使用寿命，确保工作安全。

上述软件模块包含一种起重机监控器三相电检测程序，它包括：一存储步骤，实时监控三相主电源相序及三相电压，并将其存储在相应的存储单元，一显示步骤，用户可以通过操作按键在显示屏查看三相电压信息；一处理步骤，如果处理单元发现相序错误或者缺相，会给出相应的继电器控制信号和显示屏信息。以此，当起重机工作电压不正常时，监控器会禁止起重机吊钩上下动作，能够保证起重机在安全的电压环境下工作。

上述软件模块包含一种起重机低速启动低速停止程序，它包括：一存储步骤，处理单元实时记录起重机吊钩的每一次动作行为，并将其存储在相应的存储单元中；一显示步骤，用户可以通过按键在显示屏上查看起重机吊钩上升次数、下降次数、低速运行次数、高速运行次数、低速运行时间、高速运行时间以及运行总时间；一处理步骤，每当起重机吊钩运行状态发生变化，处理单元都会根据情况给予一定的状态变化延迟时间。以此，起重机电机的状态不会发生突变，可以防止直接高速度启动电机带来的高的启动电流，也杜绝了高速度下停止动作导致的刹车过度磨损，延长了起重机使用寿命。

上述软件模块包含一种起重机监控器特殊参数处理程序，处理单元根据负载、启动次数以及起吊时间计算出SWP及BRSWP，该值客观反映起重机工作寿命，客户可通过查看该值了解起重机的寿命情况，避免了客户对起重机剩余使用寿命不了解带来的安全隐患。

上述软件模块包含一种起重机监控器双机协同程序，用户通过对键盘信号输入设备135的操作，将双机协同信息发送给处理单元110，实现两台起重机的共同作业。当一台起重机发生故障不能工作时，该起重机处理单元110会将故障信息发送给协同机，协同机接收到信息也会停止作业，这样可大大提高起重机双机协同作业时的安全性。

上述软件模块包含一种起重机工作制设定程序，用户通过对键盘信号输入设备135的操作，可实现起重机工作制的设定。不同的起重机所具有的参数往往不一样。起重机工作制设定程序提高了本安全监控方法对于不同起重机的适应性。

上述软件模块还包含一种起重机监控器密码保护程序，起重机监控器设有多级密码，只有拥有相应密码的用户才能进入拥有相应权限的菜单，方便不同级别的起重机管理者对起重机的信息查询和管理。

图2给出本发明起重机监控器的安全监控方法的流程图。

主流程包括如下步骤S1～S6：

步骤S1，三相电压输入设备131将三相电压信号输入到处理单元，处理单元获取三相电电压信号，为了正确判断三相电是否缺相，本发明采用如下方法。图3给出了判别是否缺相的流程图。首先，在步骤SA1中，先设定变量MAX=0，MIN=380,T=0，其中MAX用于存放一个周期内某相电压达到的最大值，MIN用于存放一个周期内某相电压达到的最小值，T由一计时器控制，用于记录采样次数。在步骤SA2中，当T<0.02s时，采样次数过少，采样得到数据不能完全表示该相电压的一个周期，因此需要继续采样，当T>0.02s时，采样得到的数据可以代表该相电压的一个周期，因此采样结束。在步骤SA3中，将采样所得到电压值存放在变量Ua中。在步骤SA4中，当Ua>MAX时，在步骤SA5中更新MAX的值，反之不需要更新。在步骤SA6中，当Ua<MIN时，在步骤SA7中更新MIN的值，反之不需要更新。在步骤SA9中，将该相电压在一个周期内压差与参考值进行比较判断该相电压是否正常。若三相电压有任意一相电压不正常，则判定为缺相。处理单元110将缺相信息传输到显示单元150，帮助客户了解起重机故障原因，并传输信息给输出单元140，禁止起重机动作。

步骤S2，三相电压输入设备131将三相电压信号输入到处理单元，处理单元获取三相电电压信号，为判别相序是否正确，本发明采用如下方法，图4给出了判别相序是否正确的流程图。在步骤SB1中，依照图2中步骤S1的方法，获取A相电压的最大值，然后在步骤SB2中，同时寻找B、C两相得电压最大值，并记录寻找时间，在步骤SB3中，比较寻找B、C两相电压所花费的时间，若寻找B相所花费的时间大于寻找C相所花费的时间，即tb-ta>tc-ta，则表明相序错误，反之相序正确，如图5所示。同样，若相序错误，处理单元110将相序错误信息传输到显示单元150，帮助客户了解起重机故障原因，并传输信息给输出单元140，禁止起重机动作。

步骤S3，起重机动作请求信号输入设备132将起重机的动作请求发送给处理单元110，如果没有动作请求信号，则处理单元110将重力信息发送给显示单元150。如果检测到动作请求信号，在步骤S4中，处理单元110首先通过查询双机协同标志位判断该起重机是否处于双机协同状态，若处于双机协同状态，处理单元110则会通过通信单元160与协同机通信，确定协同机运行是否正常，若协同机运行不正常则报故障不允许起重机动作，反之进入动作处理步骤。每台起重机有一个单独的ID，用户可通过操作键盘信号输入设备135输入协同起重机的ID，实现双机协同工作。在双机协同工作模式中，当任一起重机出现故障时，都会通过通信单元160将故障信息发送给协同起重机，禁止协同起重机的上升动作，从而保证了起吊的合理性，提高了协同工作的安全性。

在步骤S5中，处理单元110将对该动作请求进行处理，图6给出了起重机监控器的安全监控方法中处理起重机动作请求信号的流程图。在步骤SC1中，首先处理单元110根据起重机电机电流信号输入设备134传输来的信号判断电机是否启动，若电机已经启动，表示起重机在动作过程中，则直接根据起重机重力信号输入单元133传输给处理单元110的重力信息判断起吊重物是否超载。若电机还未启动，则禁止直接二速启动，处理单元将指令发送给下降允许开关信号输出设备142或上升允许开关信号输出设备141和加速允许开关信号输出设备143，允许起重机一速动作并禁止其二速运行，这样避免了起重机高速启动带来的大电流。在步骤SC3中，处理单元给予一个延时，以保证起重机电机正常启动，这个延时是可以通过软件设置的；步骤SC4，再根据起重机电机电流信号输入设备134传输给处理单元110的信号判断电机是否启动，若电机已经启动，则运行正常，若电机还未启动，则出现故障，处理单元110将故障信息发送到显示单元150。并通知下降允许开关信号输出设备142、上升允许开关信号输出设备141和加速允许开关信号输出设备143，禁止起重机动作。步骤SC6中，若处理单元110检测到起重机的加速请求，则允许起重机加速运行。步骤SC6之后处理单元也可以给予一个延时以保证起重机电机正常启动，再转到步骤SC4。

在步骤S6中，处理单元110将起重机的运行参数包括总运行时间、提升循环总次数、低速运行时间、高速运行时间、向上启动次数、向下启动次数、三相电压、本次起吊时间等储存在存储单元120中。并通过这些参数计算出SWP、BRSWP。将计算出的值储存在存储单元120中。其中，SWP的计算公式为：

BRSWP的计算公式为：BRSWP=启动次数/1000000，SWP_N代表起吊负载G_t后剩余安全工作周期，SWP_N+1代表起吊负载G_t前安全工作周期，T代表起吊负载G_t运行时间（单位：小时），G_N代表起重机额定负载（单位：吨），G_t代表起重机实际载荷（单位：吨）。

在上述步骤S1之前，先对起重机工作制、监控器工作参数和多级密码进行设定。多级密码的设定用于方便不同级别的管理者对起重机的查询和管理，用户通过多级密码的验证后可以进入拥有相应权限的菜单进行操作。在上述步骤中，用户可以通过对监控器上操作键盘信号输入设备135不同按键的操作实现对不同数据及更新信息的查询。

用户可通过显示单元150查看起重机的运行状态，图7给出了起重机监控器的安全监控方法中显示单元程序的流程图。在步骤SD1中首先确认操作语言。不同语言习惯的用户可以选择适合自己的操作语言。在步骤SD2中确认工作模式，针对不同的起重机，有不一样的工作模式，步骤SD2确定了使用起重机的类型。起重机监控器的显示单元150主要有三个工作模式，即重力显示模式、运行状态显示模式和菜单查询及设置模式。显示单元150首先进入重力显示模式，即步骤SD3中。在重力显示模式中，整个显示器只显示起重机负载重力，这样做的目的是显示清晰明朗，方便用户查看。用户操作键盘信号输入设备135中确认按键可进入显示运行状态模式，即步骤SD5。在步骤SD5中，用户可查看起重机的负载重力信息、实时运行信息和故障信息。图10给出了起重机监控器的显示屏在起重机运行状态下的过渡变化。屏幕LCD1001显示起重机存在两个故障，并且显示了其中的一个故障“超载”，此时用户可通过操作键盘信号输入设备135向下选择按键查看另一个故障，如屏幕LCD1002。若用户已得知此故障信息，可通过操作键盘信号输入设备135确定按键，删除故障信息，如屏幕LCD1003、屏幕LCD1004，全部删除以后屏幕如屏幕LCD1005所示。在任一界面，即屏幕LCD1001、屏幕LCD1002、屏幕LCD1003、屏幕LCD1004或屏幕LCD1005中，用户可通过操作键盘信号输入设备135中返回键回到重力显示界面LCD1006。如果用户想要知道更多起重机运行信息，可通过在屏幕LCD1005中操作键盘信号输入设备135中确定键进入密码输入界面，用户输入相应级别的密码可进入菜单查询及设置模式，即步骤SD9至步骤SD12。根据用户输入的不同密码，用户拥有不同的权限，图11给出了起重机监控器的显示屏在密码输入环境下的过渡变化。

用户可以通过操作键盘信号输入设备135选择显示单元150中不同菜单查看起重机的运行参数。图8给出了起重机监控器的显示屏在用户查询操作时的过渡变化。用户可查询的数据有SWP、BRSWP、总运行时间、提升循环总次数、低速运行时间、高速运行时间、向上启动次数、向下启动次数、三相电压和本机ID等数据。

用户可以通过操作键盘信号输入设备135选择显示单元150中不同菜单修改起重机监控器的参数。图9给出了起重机监控器的显示屏在用户设定参考值时的过渡变化。用户可以通过操作键盘信号输入设备135向上选择按键或向下选择按键在屏幕LCD0901、屏幕LCD0910和屏幕LCD0912等界面中切换，实现同级菜单的选择。在确定选择用户设置功能后，用户可在屏幕LCD0901状态下，通过操作键盘信号输入设备135确定按键进入下级菜单屏幕LCD0902。在屏幕LCD0903中，用户可以通过操作键盘信号输入设备135上下选择键在屏幕LCD0903、屏幕LCD0904和屏幕LCD0905中切换以达到选择继电器5功能的目的。

本发明公开了起重机监控器的安全监控方法，依托对起重机运行参数的监控提供起重机安全监控功能，满足起重机安全监控***可靠、稳定的要求。

Claims

1.一种起重机监控器的安全监控方法，其特征在于包括如下步骤：

1）获取三相电电压信号，检测是否缺相，如果缺相，将信息更新到监控器显示器，并禁止起重机动作，否则转下一步；

2）检测三相电电压相序是否正确，如果相序不正确，将信息更新到监控器显示器，并禁止起重机动作，否则转下一步；

3）检测起重机是否有动作请求，如果没有，将信息更新到监控器显示器，否则转下一步；

4）检测起重机是否处于双机协同状态，如果处于双机协同状态，获取协同机运行状态，如果协同机运行不正常，将信息更新到监控器显示器，并禁止起重机动作，如果协同机运行正常或者不是处于双机协同状态，转下一步；

5）处理起重机动作请求；

6）计算起重机运行参数，通过所述起重机运行参数计算特定参数SWP、BRSWP并记录，将信息更新到监控器显示器，

其中，参数SWP的计算公式为：

{SWP}_{N} = {SWP}_{N + 1} - \frac{T}{{(G_{N} + G_{t})}^{3}},

参数BRSWP的计算公式为：BRSWP=启动次数/1000000，SWP_N代表起吊负载G_t后剩余安全工作周期，SWP_N+1代表起吊负载G_t前安全工作周期，T代表起吊负载G_t运行时间，G_N代表起重机额定负载，G_t代表起重机实际载荷。

2.根据权利要求1所述的起重机监控器的安全监控方法，其特征在于所述方法还包括起重机参数的设定步骤，用于设定起重机工作制及监控器工作参数。

3.根据权利要求1所述的起重机监控器的安全监控方法，其特征在于所述方法还包括多级密码的设定及其验证步骤，方便拥有不同权限的起重机管理者对起重机的信息查询和管理。

4.根据权利要求1所述的起重机监控器的安全监控方法，其特征在于所述方法还包括起重机监控器信息查询步骤，用户通过对监控器上不同按键的操作实现对不同数据的查询。

5.根据权利要求1～4任一所述的起重机监控器的安全监控方法，其特征在于所述步骤1）中检测是否缺相的方法包括以下步骤：

21）设定变量MAX=0，MIN=380，T=0，其中MAX用于存放一个周期内某相电压达到的最大值，MIN用于存放一个周期内某相电压达到的最小值，T由一计时器控制，用于记录采样次数；

22）当T<0.02s时，采样次数过少，采样得到数据不能完全表示该相电压的一个周期，继续采样，当T>0.02s时，采样得到的数据代表该相电压的一个周期，采样结束；

23）将采样所得到电压值存放在变量Ua中；

24）当Ua>MAX时，更新MAX的值，否则不需要更新；

25）当Ua<MIN时，更新MIN的值，否则不需要更新；

26）将相电压在一个周期内的压差与参考值进行比较，判断该相电压是否正常，若三相电压有任意一相电压不正常，则判定为缺相，否则判定为不缺相。

6.根据权利要求1～4任一所述的起重机监控器的安全监控方法，其特征在于所述步骤2）中检测三相电电压相序是否正确的方法包括以下步骤：

31）寻找A相电压的最大值，记录寻找时间ta；

32）同时寻找B、C相电压的最大值，记录寻找时间tb、tc；

33）比较寻找B、C相电压所花费的时间，若寻找B相所花费的时间大于寻找C相所花费的时间，即tb-ta>tc-ta，则表明相序错误，反之相序正确。

7.根据权利要求1～4任一所述的起重机监控器的安全监控方法，其特征在于所述步骤5）中处理起重机动作请求的步骤具体如下：

41）根据起重机电机电流信号判断电机是否启动，若电机启动，则执行以下步骤：

A.判断起吊重物是否超载，若超载则将超载信息更新到监控器显示器，并禁止起重机动作，否则转下一步；

B.检测是否有加速请求，若有加速请求则允许起重机加速运行，否则允许起重机低速运行禁止其加速运行；

42）若电机未启动，则允许起重机低速运行禁止其加速运行；

43）延时一段时间后，再次判断电机是否启动，若电机启动，则将正常运行信息更新到监控器显示器，若电机还未启动，则将故障信息更新到监控器显示器，并禁止起重机动作。