[发明专利]基于超声传感网络的塔式起重机失稳在线监测预警系统及方法

权利要求书

1.一种基于超声传感网络的塔式起重机失稳在线监测预警系统，其特征在于，该系统包括：

一个主控制器模块，用于完成塔身的摆动和扭动计算以及水平臂的摆动计算，与失稳模型匹配并进行失稳评价，结果存储并将可能失稳信息通过人机接口通知塔机司机及时采取有效预防措施；

六个监测点模块，其中，四个监测点模块布置在塔身，它们分别位于塔身顶升套架外侧，以监测塔身的摆动和扭动原始位移；两个监测点模块布置在水平臂上，其中一个位于塔机平衡臂尾部，另一个位于塔机起重臂前端，以监测水平臂的摆动原始位移；并将结果上传主控制器模块；

三个参考点模块，其中两个参考点模块为监测点的原始位移监测提供绝对参考源，一个参考点模块为监测点的原始位移监测提供相对参考源；

主控制器模块以无线网络方式与监测点模块和参考点模块通信，监测点模块和参考点模块之间距离采用超声形式进行测量。

2.如权利要求1所述的基于超声传感网络的塔式起重机失稳在线监测预警系统，其特征在于，所述的主控制器模块包括：CPU处理单元、存储单元、无线通信单元、人机接口单元和电源，主控制器模块的CPU处理单元通过无线通信单元实时收集系统监测点与参考点的距离信息并对其进行分析，得出塔机上部摆动和扭动特征信息，输入失稳模型计算得出塔机稳定状态量值，将其结果存储并通过人机接口通知塔机司机。

3.如权利要求1所述的基于超声传感网络的塔式起重机失稳在线监测预警系统，其特征在于，所述的监测点模块包括：CPU处理单元、存储单元、无线通信单元、超声信号接收单元、补偿单元和电源；监测点模块通过无线通信单元和超声信号接收单元实时接收参考点模块发出的超声信号，进行计算获取监测点模块本身与参考点模块的距离信息，并将该信息实时上传至主控制器模块。

4.如权利要求1所述的基于超声传感网络的塔式起重机失稳在线监测预警系统，其特征在于，所述的参考点模块包括：CPU处理单元、存储单元、无线通信单元、超声信号发射单元和电源；参考点模块通过无线通信单元和超声信号发射单元实时发射超声信号，协同监测点模块进行距离测量。

5.权利要求1所述的基于超声传感网络的塔式起重机失稳在线监测预警系统的监测方法，其特征在于，该方法采用设置主控制器模块、多个监测点模块和多个参考点模块实现对塔机上部结构的摆动和扭动进行监测，进而获取塔机整体失稳信息，将可能失稳状态及时通知塔机司机，具体包括如下步骤：

a、主控制器模块、多个监测点模块和多个参考点模块在塔式起重机开机立即初始化；

b、主控制器模块启动无线通信单元，处于等待状态；参考点模块与监测点模块协同工作实时测量监测点与参考点距离；参考点模块将实时测量结果上传主控制器模块；

c、主控制器模块通过处理监测点与参考点的距离信息得出塔机上部摆动和扭动信息，与失稳模型匹配并进行失稳评价；

d、将可能失稳信息存储并通过主控制器模块上的人机接口通知塔机司机。