一种基于自行式模块运输车的称重装置

技术领域

本发明涉及海洋石油工程及陆地模块化工厂技术领域，具体为一种基于自行式模块运输车的称重装置。

背景技术

大型模块类结构物建造完成后，需要对其进行称重，获取准确的重量和重心数据，以确定合理的运输和安装方案，提高工程安全性。传统的称重方式是利用液压千斤顶将模块顶升至脱离建造支墩一定高度，数据稳定后读取压力传感器或重量传感器的数据，前者的精度一般，只能满足中等精度称重要求，后者的精度较高，可满足高级别称重要求。

但传统的称重方式存在以下不足：一是耗费材料多，在称重之前需要制作大量的称重垫墩用以支撑液压千斤顶，造成材料的浪费；二是称重作业工期长、人工成本耗费多，称重垫墩及液压千斤顶的布置及拆除都需要人工来完成，整个称重系统的布置及拆除耗时费力；三是对称重区域地面要求高，要求称重区域地面平整；四是对于联合建造的模块类结构物，由于模块间管线间距极小，模块无法原地完成称重，需要先对模块进行移位，再进行称重作业,为此本发明提出一种新型的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于自行式模块运输车的称重装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于自行式模块运输车的称重装置，包括称重装置、SPMT和被称重结构物，被称重结构物设置在SPMT上方，被称重结构物底部两侧均设有起支撑作用的主立柱，被称重结构物底部两侧均设置有建造支墩，主立柱插入在建造支墩中，被称重结构物底部设有底层主梁，SPMT上安装有车载垫墩，车载垫墩上安装有顶升垫板，车载垫墩长度方向与SPMT车板长度方向垂直，称重装置包括控制集装箱、琴式操作台、多组现场巡检仪、液压传感器和信号放大器，琴式操作台和现场巡检仪之间以及现场巡检仪之间均通过通讯总线和巡检仪电源线相连接，每组所述现场巡检仪上均设置有多个液压传感器、重量传感器和位移传感器，重量传感器、液压传感器和位移传感器通过传感器信号线连接到现场巡检仪的接口上，重量传感器对称安装在车载垫墩上，两个重量传感器关于车载垫墩中心线对称。

作为本申请中优选的技术方案，所述顶升垫板安装在重量传感器顶部，顶升垫板高度高于车载垫墩高度。

作为本申请中优选的技术方案，所述位移传感器布置在主立柱的下部并靠近建造支墩。

作为本申请中优选的技术方案，所述车载垫墩和底层主梁上下对齐。

作为本申请中优选的技术方案，所述液压传感器安装在SPMT的液压悬挂系统的专用检修接口上。

作为本申请中优选的技术方案，所述琴式操作台包含上位机及下位机，琴式操作台配备有A激光打印机。

作为本申请中优选的技术方案，所述上位机中安装有设置及监控软件，设置及监控软件包含启动界面、环境信息设置模块、工程信息设置模块、传感器连接关系设置模块、传感器初始值设置模块、称重过程监控模块、记录称重结果模块和输出称重报告模块。

作为本申请中优选的技术方案，所述现场巡检仪之间电性连接有信号放大器。

作为本申请中优选的技术方案，所述车载垫墩上布置有标准垫木，标准垫木的高度要高于重量传感器的高度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该基于自行式模块运输车的称重装置，利用自行式模块运输车自带液压系统进行升降控制，免除传统称重方式中称重垫墩的制作以及称重垫墩、液压千斤顶的布置及拆除工作；利用自行式模块运输车可进行液压补偿自动调整车板水平的功能，保证称重系统的同步性，免除对称重区域地面平整度的要求；通过SPMT车板的举升和下放，以及顶升垫板和标准垫木的摆放及拆除，可以完成不同硬件与被称重结构物的接触；模块称重完成后可直接利用自行式模块运输车运输装船；对于联合建造的模块类结构物，利用本发明可以一次性实现模块移位、称重、装船三个过程，节省材料、人工成本及项目工期。此外，本发明具备重量传感器和液压传感器双工作模式，精度满足各种级别称重要求。

附图说明

图1为本发明装置系统布置示意图；

图2为重量传感器模式下车载垫墩在SPMT上的布置示意图；

图3为图2的A-A向剖视示意图；

图4为图3的B-B向剖视示意图；

图5为重量传感器模式下重量传感器在车载垫墩上的布置示意图；

图6为图5的侧面剖视示意图；

图7为重量传感器模式下SPMT进车至被称重结构物下方示意图；

图8为图7的侧面剖视示意图；

图9为图8的E-E向剖视示意图；

图10为重量传感器模式下位移传感器及称重垫板布置示意图；

图11为重量传感器模式下SPMT抬升被称重结构物脱离建造支墩示意图；

图12为重量传感器模式下SPMT降落被称重结构物回落建造支墩示意图；

图13为重量传感器模式下标准垫木在车载垫墩上的布置示意图；

图14为重量传感器模式下SPMT抬升至标准垫木与底层主梁接触示意图；

图15为重量传感器模式下SPMT托运结构物装船示意图；

图16为液压传感器模式下车载垫墩在SPMT上的布置示意图；

图17为图16的F-F向剖视示意图；

图18为液压传感器模式下SPMT进车至被称重结构物下方示意图；

图19为图18的侧面剖视示意图；

图20为图19的H-H向剖视示意图；

图21为液压传感器模式下液压传感器在SPMT上的布置示意图；

图22为液压传感器模式下位移传感器及标准垫木的布置示意图；

图23为液压传感器模式下SPMT抬升被称重结构物脱离建造支墩示意图；

图24为液压传感器模式下SPMT降落被称重结构物脱离建造支墩示意图；

图25为液压传感器模式下SPMT托运结构物装船示意图。

图中：1、称重装置；101、控制集装箱；102、琴式操作台；103、现场巡检仪；104、液压传感器；105、重量传感器；106、位移传感器；107、通讯总线；108、传感器信号线；109、巡检仪电源线；110、信号放大器；2、SPMT；201、车载垫墩；202、标准垫木；203、顶升垫板；3、被称重结构物；301、主立柱；302、底层主梁；4、建造支墩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

本装置具备重量传感器模式和液压传感器两个工作模式，液压传感器模式可作为重量传感器模式的辅助模式，也可单独完成称重。关键部件防护等级不低于IP67。

重量传感器模式下，重量传感器105放置在SPMT车板与被称重结构之间的车载垫墩上，可根据被称重结构物3的具体形式灵活设置传感器放置位置及数量。该模式下整个系统的测量误差在实际称重重量的1％以内；液压传感器模式下，外置液压传感器安装在SPMT液压悬挂系统的专用检修接口上，可根据SPMT车组规模及分组编点方式灵活设置液压传感器安装位置及数量。该模式下整个系统的测量误差在实际称重重量的2％以内。

如图1-25所示，本发明提供一种技术方案：一种基于自行式模块运输车的称重装置，包括称重装置1、SPMT2和被称重结构物3，被称重结构物3设置在SPMT2上方，被称重结构物3底部两侧均设有起支撑作用的主立柱301，被称重结构物3底部两侧均设置有建造支墩4，主立柱301插入在建造支墩4中，被称重结构物3底部设有底层主梁302，SPMT2上安装有车载垫墩201，车载垫墩201上安装有顶升垫板203，车载垫墩201长度方向与SPMT2车板长度方向垂直，称重装置1包括控制集装箱101、琴式操作台102、多组现场巡检仪 103、液压传感器104和信号放大器110，琴式操作台102和现场巡检仪103之间以及现场巡检仪103之间均通过通讯总线107和巡检仪电源线109相连接，每组现场巡检仪103上均设置有多个液压传感器 104、重量传感器105和位移传感器106，重量传感器105、液压传感器104和位移传感器106通过传感器信号线108连接到现场巡检仪 103的接口上，重量传感器105对称安装在车载垫墩201上，两个重量传感器105关于车载垫墩201中心线对称车载垫墩201上布置有标准垫木202，标准垫木202的高度要高于重量传感器105的高度。

需要说明的是，控制集装箱101的主要参数为内容积为5.69× 2.13×2.18m；空箱自重2.3吨；满载重量10吨；空调为2匹空调；单侧开门；开1×1米窗；内部铺设地板；叉孔满足叉车叉运要求。

其中琴式操作台102的上位机触摸屏工业电脑为19寸(分辨率 1080P或以上)，数量2台；下位机为西门子，数量1套；A4激光打印机，数量1台；容量3kVA不间断电源(断电后可供系统运行5 分钟)，数量1台；工业级无线网桥，数量1台。

作为一种具体的实施例，顶升垫板203安装在重量传感器105顶部，顶升垫板203高度高于车载垫墩201高度，位移传感器106布置在主立柱301的下部并靠近建造支墩4，车载垫墩201和底层主梁302 上下对齐。

作为一种具体的实施例，液压传感器104安装在SPMT2的液压悬挂系统的专用检修接口上。

需要说明的是，各基本硬件部件的详细情况如下：

控制集装箱101数量1个，20尺标准集装箱，带1台空调(2匹挂机、具备制冷及制热功能)。非工作状态下控制集装箱101用于操作台、液压传感器104、位移传感器106、线缆等部件的存放；工作状态下控制集装箱101用作控制指挥室。

琴式操作台102数量1个，可固定在控制集装箱101内使用也可在控制集装箱101外使用。含两个尺寸19英寸的显示器(分辨率1080P 以上)、电脑设备、打印设备等。预留无线信号(4G或Wi-Fi)输出接口。

现场巡检仪103数量15个。每个巡检仪均有16路4～20毫安传感器信号通道，每个信号通道均允许重量传感器105、液压传感器104 及位移传感器106的信号接入。每个巡检仪均有网络入口及网络出口，不同巡检仪之间可通过通讯总线107互接。每个巡检仪均有电源入口、电源出口及电源开关，不同巡检仪之间可互相供电。

液压传感器104数量24个，0.1％FS精度，量程0～30Mpa(0～ 300bar)，过载能力不小于150％FS，自带数显，实时传输。液压传感器104通过连接管连接到SPMT2液压悬挂系统专用测量接口上，连接管每根长度1米，数量24根。

重量传感器105数量60个，0.1％FS精度，量程0～400T，过载能力不小于150％FS，实时传输。

位移传感器106测距形式为激光测距，测量精度不低于1mm，量程0～500mm，通过磁吸形式固定，实时传输。

通讯总线107、传感器信号线108、巡检仪电源线109，通讯总线107每根长度20米，数量12条；重量传感器线与液压传感器线通用，每根长度20米，数量34条；位移传感器线每根长度20米，数量30条；巡检仪电源线109长度20米，数量12条；不同用途线缆采用不同的颜色标示。

包括信号放大器110、电源等其他必要部件，系统布置尺寸约100 米*100米，配备了足够数量的信号放大器110；系统总变压设备布置在操作台中，总变压设备前段带约30米长电源线，用以三相 380V/50Hz电源的输入。配备可为系统供电10分钟的UPS设备，防止突然断电导致系统损坏。

需要说明的是，本发明软件系统情况如下：

下位机采用PLC系统，其运行的软件为无版权纠纷的正版软件，且选用国产成熟系统。PLC使用无时间及地理范围限制。允许连接的重量传感器105/液压传感器数量达180个、允许连接的巡检仪数量超过15个。称重过程中，下位机根据上位机指令采集数据，每次采集到的数据均实时与上位机进行通讯并记录在数据库文件中。PLC系统能实时反馈系统网络状态到上位机，若存在故障，可实时在上位机对故障地址进行提示。系统延迟不大于0.5秒。

上位机编程语言：C#；UI环境：WPF；框架版本：.NET Framework 4.7.2；OFFICE版本：2016及以上；可在WIN10及以上系统上流畅运行。设置及监控软件包含启动界面、环境信息设置模块、工程信息设置模块、传感器连接关系设置模块、传感器初始值设置模块、称重过程监控模块等基本模块。

需要说明的是，本发明装置由1台包含上位机及下位机的琴式操作台102，通过通讯总线107和巡检仪电源线109连接到现场巡检仪 103；15台现场巡检仪103之间通过通讯总线107和巡检仪电源线109 相接；考虑到通讯线路较长出现信号不稳定，可在通讯线路中串入放大信号用的信号放大器110；重量传感器105或液压传感器104和位移传感器106通过传感器信号线108连接到现场巡检仪103的16个接口之上。上位机通过位移传感器106获得被称重结构物3举升高度信息，通过读取重量传感器105或液压传感器104测得的数据，经计算得到被称重结构物3重量及重心信息。在上位机上可直接输出称重结果并打印称重报告。

其中，上位机设置及监控软件包含启动界面环境信息设置模块工程信息设置模块传感器连接关系设置模块传感器初始值设置模块称重过程监控模块记录称重结果输出称重报告等基本模块。

本发明在应用中的工艺流程如下：

重量传感器105模式下：

第一步，如图2-4所示，按照相应称重方案中对车载垫墩201布置的要求，将车载垫墩201布置到SPMT2车板上。车载垫墩201长度方向与SPMT2车板长度方向垂直。

第二步，如图5-6所示，将重量传感器105布置到车载垫墩201 相应位置，每个车载垫墩201上布置2个重量传感器105，其车载垫墩201中心线与重量传感器105中心线对齐，两个重量传感器105相对于车载垫墩201中心线对称。

第三步，如图7-9所示，启动SPMT2并行使至被称重结构物3正下方。此时，车载垫墩201重量传感器105被称重结构物3的底层主梁302上下对齐。

第四步，如图10所示，将顶升垫板203放置到重量传感器105 顶部，此时顶升垫板203高度要高于车载垫墩201高度；将位移传感器106布置到被称重结构物3的主立柱301下部，靠近建造支墩4。

第五步，如图1所示，根据本称重装置1的系统布置要求，将系统内的各个硬件通过线缆进行连接调试，通过上位机的设置及监控软件进行称重信息设定及传感器连接关系初始值的确认。称重信息设定包含工程环境信息及工程信息，工程环境信息包含被称重结构物3名称称重时间称重时风向称重时风速等信息；工程信息包含被称重结构物信息SPMT信息传感器信息；传感器连接关系的确认是指不同传感器连接到不同巡检仪的连接关系是否正确，传感器初始值的确认是指检查确认各传感器的初始值清零。

第六步，进行预抬升，如图11-12所示，缓慢提升SPMT2车板高度，直至被称重结构物3的主立柱301脱离建造支墩4，此过程中被称重结构物3的重量逐步由建造支墩4转移至SPMT2车板上。抬升过程中，检查确认被称重结构物3及称重装置1安全无异常。然后同步下放SPMT2车板高度，使被称重结构物3完全回落到建造支墩4上，检查确认重量传感器105完全卸载，位移传感器106数值清零。

第七步，称重抬升，如图11-12所示，提升SPMT(2车板高度，直至被称重结构物3脱离建造支墩4，脱离间隙≥30mm。对SPMT2车板进行调平，使各称重点之间的位移值差△h≤2mm。然后进入稳压阶段，稳压时间t≥5min，稳压结束后，进行数据读取与记录。数据记录完成后，同步下放SPMT2车板高度，使被称重结构物3回落到建造支墩4上。重复以上操作，至少获得三次满足要求的称重结果。

第八步，如图1所示，拆除并回收顶升垫板203、位移传感器106、线缆现场巡检仪103等硬件设备，其中重量传感器105暂无需回收。

第九步，如图13所示，在车载垫墩201上布置标准垫木202，此时标准垫木202的高度要高于重量传感器105的高度。

第十步，如图14所示，提升SPMT2车板高度，直至标准垫木202 与被称重结构物3的底层主梁302接触，此时重量传感器105与被称重结构物3不接触。

第十一步，如图15所示，继续提升SPMT2车板高度，直至被称重结构物3的主立柱301脱离建造支墩4。用SPMT2托运被称重结构物3完成装船，然后撤离SPMT2。

第十二步，如图5-6所示，拆除并回收位于车载垫墩201上的重量传感器105，拆除并回收SPMT2车板上的车载垫墩201，整个施工过程结束。

液压传感器模式下：

第一步，如图16-17所示，按照相应称重方案中对车载垫墩201 布置的要求，将车载垫墩201布置到SPMT2车板上，车载垫墩201长度方向与SPMT2车板长度方向垂直车载垫墩仅用于调整SPMT车板与被称重结构物底层主梁302之间的距离，若被称重结构物底层主梁302离地高度合适，车载垫墩201可免除使用。

第二步，如图18-20所示，启动SPMT2并行使至被称重结构物3 正下方。此时，车载垫墩201被称重结构物3的底层主梁302上下对齐。

第三步，如图21所示，将液压传感器104安装在SPMT2液压悬挂系统的专用检修接口上，每个液压分组安装2个。

第四步，如图22所示，将位移传感器106布置到被称重结构物 3的主立柱301下部，靠近建造支墩4；将标准垫木202布置到车载垫墩201上。

第四步，如图1所示，根据系统布置要求，进行系统连接调试，并通过上位机的设置及监控软件进行称重信息设定及传感器连接关系初始值的确认。

第五步，进行预抬升，如图23-24所示。抬升过程中，检查确认被称重结构物3及称重装置1安全无异常。

第六步，称重抬升，如图23-24所示。通过举升SPMT2和下放操作，至少获得三次满足要求的称重结果。

第七步，如图1所示，拆除并回收液压传感器104位移传感器 106线缆现场巡检仪103等硬件设备。

第八步，如图25所示，举升SPMT2，用SPMT2托运被称重结构物3完成装船，然后撤离SPMT2。整个施工过程结束。

本发明能够利用自行式模块运输车自带液压系统进行升降控制，免除传统称重方式中称重垫墩的制作以及称重垫墩液压千斤顶的布置及拆除工作；利用自行式模块运输车可进行液压补偿自动调整车板水平的功能，保证称重系统的同步性，免除对称重区域地面平整度的要求；通过SPMT2车板的举升和下放，以及顶升垫板203和标准垫木 202的摆放及拆除，可以完成不同硬件与被称重结构物的接触；模块称重完成后可直接利用自行式模块运输车运输装船；对于联合建造的模块类结构物，利用本发明一次性实现模块移位称重装船三个过程，节省材料人工成本及项目工期。此外，本发明具备重量传感器105和液压传感器104双工作模式，精度满足各种级别称重要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。