具有能效監測功能的起重機安全監測裝置製造方法
2023-06-12 20:46:56 3
具有能效監測功能的起重機安全監測裝置製造方法
【專利摘要】本發明屬於起重機【技術領域】，提供了具有能效監測功能的起重機安全監測裝置，包括：信息採集系統、信息處理系統和支撐平臺；信息處理系統嵌入在信息採集系統內部，包括：作業系統、中間件層和應用層；作業系統和中間件層，採用實時作業系統，用於支持工作人員的實時操作和記錄功能；應用層，用於處理各通道信號的檢測、採集、記錄，實現遠程數據傳輸，能效指標計算，作業人員管理、固件更新的功能；支撐平臺，與信息採集系統內相連接，用於接收和存儲遠程傳輸的數據。本發明具有安全監控、能效監控，對作業人員信息進行採集，實時顯示工作情況，明確起重機安全事故發生的原因和責任，提高了起重機信息化水平的優點。
【專利說明】具有能效監測功能的起重機安全監測裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於起重機【技術領域】，特別涉及一種具有能效監測功能的起重機安全監測
裝直。
【背景技術】
[0002]起重機廣泛用於各行各業的物料搬運中，在國民經濟建設中有十分重要的作用。起重機械是特種設備的重要組成部分，佔全部8大類特種設備的比例超過22%，能源年消耗量超過365億千瓦時，產品質量和安全生產關係到人民的生命安全，現有的起重機能耗大，浪費能源，能源利用效率直接關係到節能減排的國家大計。
[0003]現有起重機安全監控管理系統主要面向大型起重機，電氣控制採用變頻調速和可編程控制器，安全監控管理系統基於工業控制計算機，自動化、信息化程度高，造價高，且和該起重機是密切相關的，不易廣泛使用。
[0004]大量通用橋門式起重機，結構型式和應用場合各異，使用頻繁，耗能大，通常採用聯動臺操作，通過主令控制器控制主鉤、副鉤、大車、小車的運行。起重機的零位保護、門限位開關、大小車限位、線路過載、短路、斷路、過流保護均採用繼電器控制方式，信息化程度低，使用過程中各種事故時有發生，造成生命與財產損失，迫切需要一種安全監控提高起重機的本質安全，提高能源使用效率。
[0005]現有的安全管理系統極少將作業人員信息管理作為起重機安全管理的重要因素加以考慮，同時也缺乏起重機作業中的能效的評價。
[0006]因此，起重機【技術領域】急需一種能夠進行安全監控、能效監控，對作業人員信息進行採集，實時顯示工作情況，明確起重機安全事故發生的原因和責任，提高了起重機信息化水平的具有能效監測功能的起重機安全監測裝置。
【發明內容】
[0007]本發明提供了具有能效監測功能的起重機安全監測裝置，技術方案如下:
[0008]具有能效監測功能的起重機安全監測裝置，其特徵在於，包括:信息採集系統、信息處理系統和支撐平臺；
[0009]信息採集系統包括:主控制器、總線擴展器、電平轉換器、串行通訊接口、實時時鐘、RFID讀寫器、稱重傳感器、觸控螢幕、限位開關檢測裝置、安全聯鎖檢測裝置、起升高度檢測裝置、能效檢測裝置、電流互感器；並且主控制器與總線擴展器、串行通訊接口、實時時鐘、觸控螢幕、電平轉換器、支撐平臺相連接，電平轉換器與限位開關檢測裝置、安全聯鎖檢測裝置相連接，串行通訊接口，與RFID讀寫器、稱重傳感器、起升高度檢測裝置、能效檢測裝置相連接，電流互感器與能效檢測裝置相連接。
[0010]信息處理系統，嵌入在主控制器內部，包括:作業系統、中間件層和應用層；
[0011]作業系統和中間件層，採用實時作業系統，用於支持工作人員的實時操作和記錄功能；[0012]應用層，用於處理各通道信號的檢測、採集、記錄，實現遠程數據傳輸，能效指標計算，作業人員管理、固件更新的功能；
[0013]支撐平臺，與所述信息採集系統內的主控制器相連接，用於接收和存儲遠程傳輸的數據，並且分析起重機安全事故發生的原因和責任。
[0014]如上所述的具有能效監測功能的起重機安全監測裝置，其中，主控制器為微控制器晶片ARM9。
[0015]如上所述的具有能效監測功能的起重機安全監測裝置，其中，起升高度檢測裝置為脈衝編碼器。
[0016]如上所述的具有能效監測功能的起重機安全監測裝置，其中，作業系統為WindowsCE6.0實時作業系統。
[0017]如上所述的具有能效監測功能的起重機安全監測裝置，其中，作業系統和中間件層包括:實時作業系統、資料庫系統、網絡協議支持和驅動模塊。
[0018]本發明的有益效果:
[0019]1、本發明增加了 RFID讀卡器，當工作人員上崗時，需要配帶存有工作人員名字、年齡以及是否符合此種工作等信息的RFID標籤，當工作人員處在提升、降低重物的合理工作範圍內，RFID讀卡器讀取RFID標籤的內容，自動採集起重機操作的輸入功率、交接班時間、工作時間、操作人員等信息，同時能夠讀取出工作人員是否具有操作資格，操作是否規範等信息，並將其存儲在作業系統的資料庫系統內，一旦發現工作人員不具備操作資格，可以立即要求停止操作，或者進行相關處理，要求其經過培訓、考試等手段合格後再進行操作，或者進行開除處理等，都使起重機的操作更加規範、安全，提高了安全係數，降低了事故發生的概率，更加安全、可靠。
[0020]2、本發明的支撐平臺與主控制器相連接，當發生事故時，工作人員能夠對支撐平臺進行操作，通過無線等遠程數據傳輸裝置調取主控制器的資料庫系統內的數據，通過核准其記錄的起重機操作的交接班時間、工作時間、操作人員、有效能、超載時的重量、超載事件代碼和時間、狀態數據等信息，判定事故發生原因，追究其相關責任人，進行處罰，對操作人員和其操作過程起到了監督的作用，同時具有更好的可追溯性，更加高效、安全、可靠。
[0021]3、本發明增加了能效檢測裝置，能夠更好的對能耗進行檢測，避免能源的浪費，同時能效檢測裝置測得的能耗量在作業系統的資料庫系統內進行存儲，通過操作支撐平臺可以查詢資料庫系統內的每次起重機完成工作所消耗的能量，與資料庫系統內存儲內預先設置好的合理的能量消耗值進行比對，一旦超出上限，即造成了浪費，可以通過追究相關人員的責任，進行處罰和教育，避免再次造成浪費，對工作人員起到了監督的作用。
[0022]4、本發明的主控制器採用微控制器晶片ARM9，作業系統採用Windows CE6.0實時作業系統，資料庫系統採用SQLite，將作業系統嵌入到主控制器內，使其主頻400M，具有64MB系統內存，128M快閃記憶體，系統內存用於存儲應用程式和數據，與總線擴展器和多路串行通信接口相連接，用本實施方式代替目前基於工控機的安全監控系統，既大大的減小了體積和功耗，同時將成本降低至基於工控機的安全監控系統的1/5。
[0023]5、本發明增加了總線擴展器，使其與主控制器相連接，擴展了數據通道，能夠與更多的設備相連接，具有更加廣泛的適用性。
[0024]6、本發明增加了實時時鐘，起到了對起重機進行實時監控的作用，為後期的責任認定等提供方便，使本發明的可追溯性更強。
[0025]7、本發明增加了觸控螢幕，工作人員可以通過觸控螢幕對起重機進行操作，同時主控制器採集到的人員信息、載荷重量、高度信息等實時顯示在觸控螢幕上，對工作人員起到指導和提示作用，更加直觀，便於操作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]下面結合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本發明:
[0027]圖1是本發明具有能效監測功能的起重機安全監測裝置的結構示意圖。
[0028]圖2是本發明信息採集系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]為了使本發明技術實現的措施、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0030]圖1是本發明具有能效監測功能的起重機安全監測裝置的結構示意圖。
[0031]如圖1所示，具有能效監測功能的起重機安全監測裝置，包括:具有能效監測功能的起重機安全監測裝置，其特徵在於，包括:信息採集系統1、信息處理系統2和支撐平臺
3；
[0032]圖2是本發明信息採集系統的結構示意圖。
[0033]如圖2所示，信息採集系統I包括:主控制器101、串行通訊接口 102、總線擴展器103、觸控螢幕104、實時時鐘105、RFID讀寫器106、電流互感器107、稱重傳感器108、起升高度檢測裝置109、能效檢測裝置110、電平轉換器111、限位開關檢測裝置112、安全聯鎖檢測裝置113 ;並且主控制器101與串行通訊接口 102、總線擴展器103、觸控螢幕104、實時時鐘105、電平轉換器111、支撐平臺3相連接，電平轉換器111與限位開關檢測裝置112、安全聯鎖檢測裝置113相連接，串行通訊接口 102，與RFID讀寫器106、稱重傳感器108、起升高度檢測裝置109、能效檢測裝置110相連接，電流互感器107和能效檢測裝置110連接。
[0034]信息處理系統2，嵌入在主控制器101內部，包括:作業系統與中間件層201、應用層 202 ；
[0035]作業系統和中間件層201，包括:實時作業系統、資料庫系統、網絡協議支持和驅動模塊；
[0036]採用實時作業系統，用於支持工作人員的實時操作和記錄功能；
[0037]應用層，用於處理各通道信號的檢測、採集、記錄，實現遠程數據傳輸，能效指標計算，作業人員管理、固件更新的功能；
[0038]支撐平臺，用於接收和存儲遠程傳輸的數據，並且分析起重機安全事故發生的原因和責任。
[0039]本實施方式中，主控制器採用微控制器晶片ARM9，作業系統採用Windows CE6.0實時作業系統，資料庫系統採用SQLite，將作業系統嵌入到主控制器內，使其主頻400M，具有64MB系統內存，128M快閃記憶體，系統內存用於存儲應用程式和數據，與總線擴展器和多路串行通信接口相連接，用本實施方式代替目前基於工控機的安全監控系統，既大大的減小了體積和功耗，同時將成本降低至基於工控機的安全監控系統的1/5。[0040]主控制器採用控制器晶片ARM9，由於控制器晶片本身具有多個管腳，通過作業系統設置不同的管腳分別具有不同功能，使其與多個串行通訊接口相連接，串行通訊接口隨之具有不同的功能，進而使多個串行通訊接口分別形成作業人員檢測通道、起升高度檢測通道、稱重傳感檢測通道、電壓電流檢測通道、能效檢測通道、時鐘檢測通道；當串行接口不夠用時，將總線擴展器與主控制器相連接，使總線控制器形成限位開關檢測通道、安全聯鎖檢測通道等，然後將實時時鐘、RFID讀寫器、稱重傳感器、觸控螢幕、限位開關檢測裝置、安全聯鎖檢測裝置、起升高度檢測裝置、能效檢測裝置、電流互感器、電平轉換器分別與對應通道的串行接口或者總線擴展器相連接。
[0041]本發明開始工作時，通過電流互感器將輸入電流轉換成標準O?5A電流後，提供給能效檢測裝置110電流，再接入主控器的電流通道上，電壓則接入到電壓通道內，主控制器採集電壓、電流信號，同時對其進行計算，將計算出的輸入功率保存至作業系統的資料庫系統內。
[0042]本發明工作時，通過限位開關檢測轉置和安全聯鎖檢測裝置等開關量信號接入相應的檢測通道，通過電平轉換器將其電壓進行轉換，以使其滿足主控制器的需要，主控制器內的Windows CE6.0實時作業系統每隔IOOms定時檢測各通道的狀態信號，一旦發現狀態信號發生改變，則表明發生了相應的事件，主控制器自動將時間代碼和事件發生的時間保存至作業系統的資料庫系統內。
[0043]將重物剛掛好後，與稱重傳感通道相連接的稱重傳感器每隔500ms定時發送載荷數據至主控制器，稱重數據包括主鉤和副鉤的載荷，Windows CE6.0實時作業系統獲取到載荷大小和作用時間後，將其保存至作業系統的資料庫系統內，同時與資料庫系統內存儲的預先設定好的額定載荷相比較，如果發生超載，則將超載時的重量、超載事件代碼和時間保存至作業系統的資料庫內。
[0044]重物剛掛好後，開始提升或者降低重物時，本發明的起升高度檢測裝置採用脈衝編碼器，並且將其安裝在起升捲筒上，用於採集起升或下降作業過程中的運行距離。脈衝編碼器通過起升高度檢測通道與主控制器相連接，主控制器內的Windows CE6.0實時作業系統每隔500ms定時採集起升高度至系統主控制器內，主控制器根據採集的本次作業的開始時間、結束時間、載荷大小和起升高度計算本次作業的有效能並保存至作業系統的資料庫系統內，實時記錄起重機工作情況。
[0045]工作人員上崗時，需要配帶存有工作人員名字、年齡以及是否符合此種工作等信息的RFID標籤，當工作人員處在提升、降低重物的合理工作範圍內，RFID讀卡器讀取RFID標籤的內容，自動採集起重機操作的輸入功率、交接班時間、工作時間、操作人員等信息，同時能夠讀取出工作人員是否具有操作資格，操作是否規範等信息，並將其存儲在作業系統的資料庫系統內，一旦發現工作人員不具備操作資格，可以立即要求停止操作，或者進行相關處理，要求其經過培訓、考試等手段合格後再進行操作，或者進行開除處理等，都使起重機的操作更加規範、安全，提高了安全係數，降低了事故發生的概率，更加安全、可靠。
[0046]當發生事故時，工作人員能夠對支撐平臺進行操作，通過無線等遠程數據傳輸裝置調取資料庫系統內的數據，通過核准其記錄的起重機操作的交接班時間、工作時間、操作人員、有效能、超載時的重量、超載事件代碼和時間、狀態數據等信息，判定事故發生原因，追究其相關責任人，進行處罰，對操作人員和其操作過程起到了監督的作用，同時具有更好的可追溯性，更加高效、安全、可靠。
[0047]本發明增加了能效檢測裝置，能夠更好的對能耗進行檢測，避免能源的浪費，同時能效檢測裝置測得的能耗量在作業系統的資料庫系統內進行存儲，通過操作支撐平臺可以查詢資料庫系統內的每次起重機完成工作所消耗的能量，與資料庫系統內存儲內預先設置好的合理的能量消耗值進行比對，一旦超出上限，即造成了浪費，可以通過追究相關人員的責任，進行處罰和教育，避免再次造成浪費，對工作人員起到了監督的作用。
[0048]本發明增加了總線擴展器，使其與主控制器相連接，擴展了數據通道，能夠與更多的設備相連接，具有更加廣泛的適用性。
[0049]本發明增加了實時時鐘，起到了對起重機進行實時監控的作用，為後期的責任認定等提供方便，使本發明的可追溯性更強。
[0050]本發明增加了觸控螢幕，工作人員可以通過觸控螢幕對起重機進行操作，同時主控制器採集到的人員信息、重物重量、高度信息等實時顯示在觸控螢幕上，對工作人員起到指導和提示作用，更加直觀，便於操作。
[0051]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【權利要求】
1.具有能效監測功能的起重機安全監測裝置，其特徵在於，包括:信息採集系統、信息處理系統和支撐平臺； 所述信息採集系統包括:主控制器、總線擴展器、電平轉換器、串行通訊接口、實時時鐘、RFID讀寫器、稱重傳感器、觸控螢幕、限位開關檢測裝置、安全聯鎖檢測裝置、起升高度檢測裝置、能效檢測裝置、電流互感器；並且所述主控制器與總線擴展器、串行通訊接口、實時時鐘、觸控螢幕、電平轉換器、支撐平臺相連接，所述電平轉換器與限位開關檢測裝置、安全聯鎖檢測裝置相連接，所述串行通訊接口，與RFID讀寫器、稱重傳感器、起升高度檢測裝置、能效檢測裝置相連接，所述電流互感器與能效檢測裝置相連接； 所述信息處理系統，嵌入在主控制器內部，包括:作業系統、中間件層和應用層； 所述作業系統和中間件層，採用實時作業系統，用於支持工作人員的實時操作和記錄功能； 所述應用層，用於處理各通道信號的檢測、採集、記錄，實現遠程數據傳輸，能效指標計算，作業人員管理、固件更新的功能； 所述支撐平臺，與所述信息採集系統內的主控制器相連接，用於接收和存儲遠程傳輸的數據，並且分析起重機安全事故發生的原因和責任。
2.根據權利要求1所述的具有能效監測功能的起重機安全監測裝置，其特徵在於，所述主控制器為微控制器晶片ARM9。
3.根據權利要求1所述的具有能效監測功能的起重機安全監測裝置，其特徵在於，所述起升高度檢測裝置為脈衝編碼器。
4.根據權利要求1所述的具有能效監測功能的起重機安全監測裝置，其特徵在於，所述作業系統為Windows CE 6.0實時作業系統。
5.根據權利要求1所述的具有能效監測功能的起重機安全監測裝置，其特徵在於，所述作業系統和中間件層包括:實時作業系統、資料庫系統、網絡協議支持和驅動模塊。
【文檔編號】B66C15/00GK104003304SQ201410253597
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月10日 優先權日:2014年6月10日
【發明者】徐榕, 董書民, 戴華蓉 申請人:上海簡奇數碼科技有限公司