一种架桥机实时状态监控系统

技术领域：

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种架桥机实时状态监控系统。

背景技术：

架桥机是是桥梁施工的专用工程机械，是一种本质属于起重机的将梁片吊运到相应位置桥墩上的工程机械。随着我国道路建设和轨道交通的不断发展，架桥机被广泛应用于铁路、公路的箱梁施工中。但是其本身的工作环境往往恶劣，超负荷作业频繁且运行工况特殊，很容易发生侧翻、脱轨等重大事故，造成巨大经济损失的同时，甚至会造成人员伤亡。因此必须对架桥机的实时运行状况进行监控，对不安全因素进行把控和规避。

现有的架桥机监控系统实现实时监控时，现场大多采用无线通讯模块和监控中心实现数据传输，容易受环境变化和工况的影响，稳定性差，在数据传输速率上也受到限制，数据量传输量过大时无法保证监控系统的实时性，且系统构成复杂，成本也较高。同时，大多数监控系统仅仅实现数据的显示和报警提醒功能，并没有在系统中设置与监控系统相连的紧急情况处理装置。

结合现有的施工过程中对架桥机的安全性的需求和现有的架桥机实时监控系统的不足之处，发明一种可以实现长距离数据传输、实时性高、可靠性强，并且具备紧急情况处理能力的架桥机实时状态监控系统的成为一个需要解决的问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种以解决上述背景技术提出的问题，实现保证各硬件模块能够及控制设备的实时有效的数据通信，并且在某项关键参数超出安全范围时，通过系统内的应急装置，解决安全隐患，满足工程需求和安全性的架桥机实时状态监控系统。

本发明由如下技术方案实施：一种架桥机实时状态监控系统，其包括传感器系统、安全装置、传感器系统和中端处理装置；所述传感器系统和所述安全装置均与所述中端处理装置通过CAN总线的方式连接；所述中端处理装置与上位机通过CAN总线的方式连接。

所述的中端处理装置包括主控柜，用来接收并处理传感器系统采集的数据，并输出相关技术参数给上位机。

所述传感器系统包起重量限制器，起升高度限制器、下降深度限制器、运行行程限位器、风速传感器、水平传感器、垂直传感器、倾角传感器、起重机构制动器。所述的起重量限制器安装于前、后起钢丝绳上，用于监控架桥机起重量；所述的起升高度限制器安装于卷扬机转轴上，用于监控架桥机梁片的起升高度；所述的下降深度限制器安装于卷扬机转轴上，用来监控架桥机梁片的下降深度；所述的运行行程限位器安装于主梁上天车行走的指定位置，用于监控架桥机天车运行行程；所述的风速传感器安装于主梁端部，用来检测架桥机所处环境风速大小在极限风速范围内；所述的水平传感器安装于主梁上的最大应力点处，用于监控架桥机水平度；所述的垂直传感器安装于前后支腿、临时支腿和行走支腿上，用来监控各个支腿垂直度；所述的倾角传感器安装于机臂上，用来监控车体在施工前和施工过程中的倾角大小；所述的起重机构制动器安装于卷扬机制动盘上，用来监控架桥机的制动状态。

所述的安全装置包括超速保护装置，报警装置，架桥机减速装置。所述的超速保护装置安装在卷杨机的制动盘上，用来防止卷扬机超速造成的重物坠落；所述的报警装置用来警示现场人员安全隐患的出现；所述的运行连锁设计的机构，用于机构的连锁保护，当某个支腿在移动过程中出现不同步或者受力不同时，主体运行装置不能启动，避免架桥机在工作过程中倾斜；所述的架桥机急停装置是用于故障报警发生时对桥架机进行减速，防止事故的发生。

在开机时，所述上位机内的实时状态监控程序会对基本故障进行自诊断，对部分硬件功能进行验证；在装置运行过程中，传感器系统采集架桥机的实时状态，并实时传输给中端处理装置，中端处理装置在采样时间内完成对数据的处理，再将相关技术参数传输给上位机的软件平台上，并实时显示；上位机的软件平台对所有监控参数进行处理及控制，以图文方式实时显示并记录架桥机运行状态和故障信息，并对基本故障自诊断；软件平台在比较传感器数据与软件平台中设定值的过程中，判定存在在出现安全隐患时，实时状态系统发出报警给架桥机的主控柜，所述主控柜传输紧急处理信号给所述安全装置，所述安全装置发出警报，同时根据情况对架桥机进行减速或紧急急停，解决安全隐患。

所述的传感器系统通过软件平台的控制，能够保证硬件模块及控制设备实时有效的数据通信，满足工程需求。

所述的软件平台能够设置包括吊钩钢丝绳数，卷筒直径、重物起升极限质量、起升极限高度、起升极限速度，整机水平度、风速上限等参数极限；在设备初始化连接后，能够实时显示和保存数据，能够将接收的传感器数据与软件平台中设定值进行比较，超出设定值以后通过报警装置进行报警，在故障发生时能够高频记录数据并输出报警指令。

所述的安全装置在架桥机出现紧急故障时，报警装置会立刻发出报警信号提醒现场的工作人员。同时通过连锁设计，对机构进行连锁保护，当某个支腿在移动过程中出现不同步或者受力不同时，主体运行装置不能启动，避免架桥机在工作过程中倾斜。如果接收到卷扬机超速信号，超速保护装置失电，瞬间抱闸，避免重物坠落。当收到其他故障信号或者软件平台监控参数超过阈值时，架桥机减速装置对架桥机进行减速，有效阻止事故发生。

本发明的优点：系统实时性好，可靠性强且成本低。系统各个模块的通讯是基于总线实现的，基于总线的数据传输方式具有传输距离长、报文短、通信效率高、实时性好、可靠性强以及成本低等优点。

安全性好。系统具备良好的紧急情况处理能力，对与架桥机安全性紧密相关的数据设置极限值和传感器监控，软件平台一旦在比较传感器数据与软件平台中设定值的过程中，发现安全隐患，立即传送报警信号。中端处理装置根据报警信号类型立即向相应的安全装置发送指令。

优异的人机交互界面。含参数设置能力在内的多功能人机交互软件界面。提升了整个系统的工作效率和可操作性。

附图说明：

图1为实时状态监控系统的流程图。

图2为架桥机的传感器安装分布主视图。

图3为架桥机的传感器安装分布俯视图。

图4为软件平台的程序流程图。

图5为软件平台界面选项卡。

具体实施方式：

下面结合具体实施方式和附图对本发明的进一步详细阐述。

如图1所示，本发明的架桥机实时状态监控系统，其包括传感器系统、安全装置、传感器系统和中端处理装置；所述传感器系统和所述安全装置均与所述中端处理装置通过CAN总线的方式连接；所述中端处理装置与上位机通过CAN总线的方式连接。

所述的中端处理装置包括主控柜，用来接收并处理传感器系统采集的数据，并输出相关技术参数给上位机。

如图2和图3所示，本发明具体的传感器系统包括安装在前后钢丝绳上的起重量限制器21、22，用于监控架桥机起重量；安装在卷扬机转轴上的起升高度/下降深度限制器2、5、10、13，所述起升高度限制器用于监控架桥机梁片的起升高度；所述下降深度限制器用来监控架桥机梁片的下降深度；安装在主梁上天车行走指定位置的运行行程限制器1、4、7、9、12、15，用于监控架桥机天车运行行程；安装在主梁端部的风速传感器17，用来检测架桥机所处环境风速大小在极限风速范围内；安装在主梁上最大应力点处的水平传感器8、16，用于监控架桥机水平度；安装在前后支腿、临时支腿和行走支腿上的垂直传感器18、20、23、24，用来监控各个支腿垂直度；安装在机臂上的一对倾角传感器19，用来监控车体在施工前和施工过程中的倾角大小；安装在卷扬机制动盘上的起重机构制动器3、6、11、14，用来监控架桥机的制动状态。

所述的安全装置包括超速保护装置，报警装置，架桥机减速装置。所述的超速保护装置安装在卷杨机的制动盘上，用来防止卷扬机超速造成的重物坠落；所述的报警装置用来警示现场人员安全隐患的出现；所述的运行连锁设计的机构，用于机构的连锁保护，当某个支腿在移动过程中出现不同步或者受力不同时，主体运行装置不能启动，避免架桥机在工作过程中倾斜；所述的架桥机急停装置是用于故障报警发生时对桥架机进行减速，防止事故的发生。

传感器系统实时采集架桥机的起重量、起升高度、下降深度、运行行程、实时风速、水平度、支教的垂直度、制动状态、梁片的起升高度和下降深度以及卷扬机转速等，将这些和架桥机工作安全性和工作状况密切相关的数据，通过总线实时传输给中端处理装置主控柜，主控柜在采样周期内完成对各项数据的处理后，通过总线将技术参数传输给上位机软件平台实时显示。

软件平台在获取并保存各项关键参数后，与软件平台中设定值比对，进行故障判断，判定参数不在安全范围内后高频记录数据并向工控机发出报警信号。报警信号主要包括：卷扬机超速报警、风速过大报警，超载报警、偏载报警、过临界倾斜角报警等，主控柜接收到报警信号立即向安全装置中的报警装置发送信号，提示现场的工作人员，同时根据报警信号类型选择具体的安全装置。当中端处理装置接收到卷杨机超速报警信号，立刻向超速保护装置发出急停信号，超速保护装置失电，瞬间抱闸，以防止重物坠落造成重大事故。当接收其他的故障报警时，中端处理装置向架桥机减速装置发出信号，有效阻止事故的发生。

如图4所示，在软件平台上，首先用户输入用户名和密码进行用户验证。系统访问数据库查找是否存在此用户；如不存在，继续显示用户登录界面；如通过验证，则根据数据库中用户权限为用户呈现系统界面。用户进入系统后手动连接设备，设备初始化。设备连接后，开始实时显示和保存数据，并与软件平台中设定值比较，进行故障诊断。如发生故障则开始以高频记录数据，并在工控机上报警。

如图5所示，实时状态监控系统的软件界面有4个选项卡，分别是数据选项卡、参数设置选项卡、权限设置选项卡、报警历史选项卡。其中数据显示选项卡实时显示中端处理装置、传感器、安全装置开关等。参数设置选项卡可设置的参数极限值包括吊钩钢丝绳数，卷筒直径、重物起升极限质量、起升极限高度、起升极限速度，整机水平度、风速上限等参数极限的设置。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围内所附的权利要求书及其等效物界定。