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基于超声信号塔式起重机安全预警信息获取技术研究

陈颖  
【摘要】:塔式起重机(以下简称塔机)作为起重运输设备,有着起吊高度高、工作幅度大等优点,广泛应用于建筑施工环境中,创造了很好的经济效益和社会效益。但是,塔机在使用过程中倒塌、断臂、碰撞等机毁人亡重大事故的出现频率随着使用频率呈上升趋势。国内施工单位现有塔机安全装置通常只有限制器和限位器两种,由于没有安全监控管理系统和工作状态参数显示装置,司机在操作时潜伏着很大危险。尽快开发适合我国国情的塔机安全监控系统和防碰撞系统都是迫在眉睫的主攻方向。 本文从塔机使用过程中的防碰撞角度出发,研究塔机安全预警信息的获取技术。主要包括三部分内容:塔机事故树的分析研究,超声传感器在吊臂上的测点布置,障碍物的跟踪预测。具体内容如下: 1.塔机事故树的分析研究。通过确定塔机易发生的事故及易造成事故发生的结构部位并对其薄弱环节进行重点监测,做到提前预警。本文采用两种方法建立塔机事故树:1)利用传统方法建立塔机事故树,目的是总结塔机易发生的事故形式;2)采用与传统塔机事故分析法不同的建树方法,针对塔机整机事故采用由下向上的方法建立事故树模型,并对其进行定性分析和重要度分析,找到塔机结构中的薄弱环节,为确定事故的因果关系提供理论指导。 2.多传感器在吊臂上的测点布置研究。根据防碰撞系统的要求,本文选用超声波传感器构建吊臂保护区域。通过在塔机吊臂上设置传感器测点,在每个测点上布置多个传感器以满足创建保护区的要求。同时,根据塔机运转的特点对塔机周围的障碍物进行分类与定位,将障碍物的信息进行数据融合并完成了坐标转换,为塔机操作人员提供障碍物的详细信息。 3.障碍物的轨迹跟踪预测方法研究。塔机周围障碍物机动性高,尺寸多样,高度多变,且障碍物的布置随意性大。为了给塔机操作人员提供更精确的障碍物位置信息,本文将Kalman滤波原理运用到塔机周围障碍物的轨迹跟踪中。通过对测量得到的障碍物的轨迹进行Kalman滤波,可以得到更精确的障碍物位置及轨迹情况。通过这些塔机的相关信息,塔机司机可以提前预知危险,控制塔机吊臂的工作进度或者起停等,降低塔机事故的发生率。


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