天车吊运铁钢包的安全检测方法及系统与流程

本专利申请属于天车物流安全监测技术领域，尤其是一种天车吊运铁钢包的安全检测方法及系统。

背景技术：

铁（钢）包是炼钢区域进行铁水（钢水）运输、传递、冶炼的主要容器，铁（钢）包的吊运主要通过天车勾吊运耳轴实现，而目前确保天车勾吊运铁钢包是否安全的方法主要是靠人工在钢包两侧目测核实，随着现在炼钢生产节奏的不断加快，吊运作业越加频繁，人工目测有时候会受到夜间视线不佳、精神状态不好、责任心不强等因素影响，导致天车吊包不牢固、吊钩和耳轴不吻合，放包时不对位，或者发现不了设备小的损坏和形变，导致铁（钢）重包倾翻，而铁（钢）重包倾翻事故会造成严重的人员伤害和设备损坏，历史上曾多次发生。本发明旨在设计出一种检测方法，检测天车吊包和放包作业过程中的是否牢固到位，检测天车-卷扬系统-钢丝绳-吊梁吊钩-钢包耳轴-台车-轨道基座系统是否有异常形变，从而增加铁（钢）包调运作业的安全性。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种天车吊运铁钢包的安全检测方法及系统，能够检测天车吊包和放包作业过程中是否牢固到位，检测天车-卷扬系统-钢丝绳-吊梁吊钩-钢包耳轴-台车-轨道基座系统是否有异常形变，从而增加铁包、钢包调运作业的安全性。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种天车吊运铁钢包的安全检测方法，包括首先对天车经过的各个跨内空间实现坐标化，并计入系统数据库，然后对天车水平方向和垂直方向进行精确定位，得到天车运行坐标记录，最终通过对天车运行坐标记录、起放吊、称重变化行为的分析来完成对特定铁包、钢包的跟踪，该分析为：

将正常生产时特定铁包、钢包在特定工序特定设备的吊包起重高度和放包失重高度作为基准值，并存入系统数据库，然后在实际运行中，利用天车运行坐标记录，根据天车在特定位置起放吊特定铁包、钢包时，天车称重数值变化的垂直高度，对比正常该位置处的基准值（也就是起放吊特定铁包、钢包高度值），差值超过报警阈值时发出报警信号，供工作人员执行解决措施。

本发明技术方案的进一步改进在于：在天车起放吊和吊运时，同时对天车进行吊钩平衡信息分析，以实时对比吊钩横梁两侧距离信息和状态，从而检测出吊钩横梁水平情况，防止起放吊时单侧吊钩和吊运时晃动过大，增加铁包、钢包调运作业的安全性。

本发明技术方案的进一步改进在于：吊钩平衡信息分析通过设置在天车吊钩横梁上的平衡检测装置实现。

本发明技术方案的进一步改进在于：平衡检测装置为激光定位设备。

本发明技术方案的进一步改进在于：对天车经过的各个跨内空间实现坐标化，并计入系统数据库，过程为；

5.1将加料跨、精炼跨、钢水接受跨平面坐标化，根据工厂实际需求，对标记出的各个工序位置、铁道位置、废钢区位置和放包位置进行坐标化；

5.2按照将铁包、钢包的耳轴高度、耳轴托高度对应包号输入系统数据库，按照车号将钢包台车车托高度对应包号输入系统数据库，按照坐标位置将放包位水平高度信息输入系统数据库，当有新的设备上线或者变更时在系统数据库中进行更新；

5.3采集正常生产运行时，天车起吊、放吊各个包号的铁包、钢包在各个位置的垂直方向上的z轴信息。

本发明技术方案的进一步改进在于：对天车水平方向和垂直方向进行精确定位，过程为；

6.1对天车大车水平方向采用编码电缆实现平面x轴、y轴的精确定位；

6.2对天车小车垂直方向采用编码器实现高度z轴的精确定位；

6.3将天车的定位信息实时传入系统数据库。

本发明技术方案的进一步改进在于：对天车运行坐标记录、起放吊、称重变化行为的分析的具体过程为：

7.1在正常生产中，采集各个铁包、钢包在不同工序位置上，起吊放吊瞬间（通过天车称重数值变化信号过滤，采用筛选空包或者非空包的正常范围）的z轴信息，并在系统数据库中存储；

7.2在运行中，通过天车行为实现铁包、钢包号的跟踪，在系统数据库中调取铁包、钢包尺寸信息，有新设备上线时及时更新数据；

7.3在运行中，通过天车平面位置判断天车所在的工序位置，调取该工序对应的铁包、钢包盛放基座或者台车托盘的尺寸信息，有新设备上线时及时更新数据；

7.4在天车起吊和放吊作业时，实时对比天车小车横梁两侧激光定位设备的实时数值，两侧数值差异大过阈值或者信号状态不正常时发出报警信号，并按照设定对天车进行大车、小车和吊钩的制动操作，人工检查天车-卷扬系统-钢丝绳-吊梁吊钩-钢包耳轴-台车-轨道基座系统是否有异常形变，检查吊钩对耳轴是否吊运牢固到位，检查铁包、钢包放包位置是否准确；

7.5在天车起吊和放吊作业时，对比起吊放吊瞬间（天车称重数值变化，过滤掉正常数值波动）的z轴信息与数据库中对应铁包、钢包与工序基座的正常z轴高度信息，差异大过阈值或者信号状态不正常时发出报警信号，并按照设定对天车进行大车、小车和吊钩的制动操作，人工检查天车-卷扬系统-钢丝绳-吊梁吊钩-钢包耳轴-台车-轨道基座系统是否有异常形变，检查吊钩对耳轴是否吊运牢固到位，检查铁包、钢包放包位置是否准确。

本发明技术方案的进一步改进在于：对铁包、钢包的耳轴进行安全改进，改进措施为：增大耳轴外扩半径，保证天车钩挂到耳轴外扩时，其中高度变化超过报警阈值；同时去除钢包耳轴外扩凸起，保证外扩外侧切面光滑，防止天车钩挂凸起事故。

一种天车吊运铁钢包的安全检测系统，旨在实现天车吊运铁钢包的安全检测方法，包括实时数据采集模块、与实时数据采集模块连接的逻辑判断模块，以及与逻辑判断模块连接的报警执行模块、跟踪显示模块及终端、数据存储模块，跟踪显示模块及终端与实时数据采集模块和报警执行模块分别连接，数据存储模块最终输出表格。

本发明技术方案的进一步改进在于：实时数据采集模块，用于实现对天车x轴、y轴和吊钩z轴位置的实时采集、对天车称重数值信号的实时采集、对小车吊钩横梁激光测距信号的实时采集。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：采用本发明，可以对天车吊运铁包、钢包过程中的异常情况进行检测和报警。对于起吊时天车钩和耳轴不吻合、钩错位置、单侧挂钩现象可以有效监测并报警；对于天车摆动过大、吊钩不水平现象可以有效监测并报警；对于放包时位置不正、包下有异物、摘钩不彻底等现象可以有效监测并报警；对检查天车-卷扬系统-钢丝绳-吊梁吊钩-钢包耳轴-台车-轨道基座系统的异常形变可以有效监测并报警；该方法具有适用性、安全性、高效性的特点。

本方法不仅可以应用在天车吊运铁包、钢钢包作业中，同样适用于天车吊运其他物品作业。具有适用性强、易于推广的特点。

附图说明

图1为本发明的方法的一个吊运周期的流程图；

图2为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明公开了一种天车吊运铁钢包的安全检测方法及系统，用于检测检测天车-卷扬系统-钢丝绳-吊梁吊钩-钢包耳轴-台车-轨道基座系统是否有异常形变，检验吊钩对耳轴是否吊运牢固到位，防止起吊时单侧吊钩和吊运时晃动过大，从而增加铁包、钢包调运作业的安全性。本方法不仅可以应用在天车吊运铁包、钢包作业，同样适用于天车吊运其他物品作业，增加天车吊运铁包、钢包的安全性。

本发明公开了的检测方法为一种天车吊运铁钢包的安全检测方法，参见图1，首先对天车经过的各个跨内空间实现坐标化，并计入系统数据库，然后对天车水平方向和垂直方向进行精确定位，得到天车运行坐标记录，最终通过对天车运行坐标记录、起放吊、称重变化行为的分析来完成对特定铁包、钢包的跟踪，该分析为：

将正常生产时特定铁包、钢包在特定工序特定设备的吊包起重高度和放包失重高度作为基准值，并存入系统数据库，然后在实际运行中，利用天车运行坐标记录，根据天车在特定位置起放吊特定铁包、钢包时，天车称重数值变化的垂直高度，对比正常该位置处的基准值（起放吊特定铁包、钢包高度值），差值超过报警阈值时发出报警信号，供工作人员执行解决措施。

在天车起放吊和吊运时，同时对天车进行吊钩平衡信息分析，以实时对比吊钩横梁两侧距离信息和状态，从而检测出吊钩横梁水平情况，防止起放吊时单侧吊钩和吊运时晃动过大，增加铁包、钢包调运作业的安全性，吊钩平衡信息分析通过设置在天车吊钩横梁上的平衡检测装置实现。

平衡检测装置为激光定位设备，如激光定位器，具体操作为：

1）在天车吊钩横梁上对称安装激光定位接收器，小车上对应安装激光定位发射器；

2）记录下正常状态下的两个激光定位的数值，运行时实时采集两个激光定位的数值和状态；

3）实时对比两侧激光定位器的实时数值，通过状态和数值的差异可以判断吊钩是否在小车正下方和吊钩横梁的水平状况。

对天车经过的各个跨内空间实现坐标化，并计入系统数据库，过程为；

5.1将加料跨、精炼跨、钢水接受跨平面坐标化，根据工厂实际需求，对标记出的各个工序位置、铁道位置、废钢区位置和放包位置进行坐标化；

5.2按照将铁包、钢包的耳轴高度、耳轴托高度对应包号输入系统数据库，按照车号将钢包台车车托高度对应包号输入系统数据库，按照坐标位置将放包位水平高度信息输入系统数据库，当有新的设备上线或者变更时在系统数据库中进行更新；

5.3采集正常生产运行时，天车起吊、放吊各个包号的铁包、钢包在各个位置的垂直方向上的z轴信息。

对天车水平方向和垂直方向进行精确定位，过程为；

6.1对天车大车水平方向采用编码电缆实现平面x轴、y轴的精确定位；

6.2对天车小车垂直方向采用编码器实现高度z轴的精确定位；

6.3将天车的定位信息实时传入系统数据库。

对天车运行坐标记录、起放吊、称重变化行为的分析的具体过程为：

7.1在正常生产中，采集各个铁包、钢包在不同工序位置上，起吊放吊瞬间（通过天车称重数值变化信号过滤，采用筛选空包或者非空包的正常范围）的z轴信息，并在系统数据库中存储；

7.2在运行中，通过天车行为实现铁包、钢包号的跟踪，在系统数据库中调取铁包、钢包尺寸信息，有新设备上线时及时更新数据；

7.3在运行中，通过天车平面位置判断天车所在的工序位置，调取该工序对应的铁包、钢包盛放基座或者台车托盘的尺寸信息，有新设备上线时及时更新数据；

7.4在天车起吊和放吊作业时，实时对比天车小车横梁两侧激光定位设备的实时数值，两侧数值差异大过阈值或者信号状态不正常时发出报警信号，并按照设定对天车进行大车、小车和吊钩的制动操作，人工检查天车-卷扬系统-钢丝绳-吊梁吊钩-钢包耳轴-台车-轨道基座系统是否有异常形变，检查吊钩对耳轴是否吊运牢固到位，检查铁包、钢包放包位置是否准确；

7.5在天车起吊和放吊作业时，对比起吊放吊瞬间（天车称重数值变化，过滤掉正常数值波动）的z轴信息与数据库中对应铁包、钢包与工序基座的正常z轴高度信息，差异大过阈值或者信号状态不正常时发出报警信号，并按照设定对天车进行大车、小车和吊钩的制动操作，人工检查天车-卷扬系统-钢丝绳-吊梁吊钩-钢包耳轴-台车-轨道基座系统是否有异常形变，检查吊钩对耳轴是否吊运牢固到位，检查铁包、钢包放包位置是否准确。

对铁包、钢包的耳轴进行安全改进，改进措施为：增大耳轴外扩半径，保证天车钩挂到耳轴外扩时，其中高度变化超过报警阈值；同时去除钢包耳轴外扩凸起，保证外扩外侧切面光滑，防止天车钩挂凸起事故。

本发明同时公开了一种天车吊运铁钢包的安全检测系统，参见图2，用于实现天车吊运铁钢包的安全检测方法，包括实时数据采集模块、与实时数据采集模块连接的逻辑判断模块，以及与逻辑判断模块连接的报警执行模块、跟踪显示模块及终端、数据存储模块，跟踪显示模块及终端与实时数据采集模块和报警执行模块分别连接，数据存储模块最终输出表格。

数据存储模块，用于对炼钢区域各种设备的基本信息、跨间工序位置信息和各种运行产生的数据进行存储和调用。存储铁包、钢包的耳轴高度、耳轴托高度等尺寸参数对应包号输入系统数据库，按照车号将钢包台车车托高度等尺寸参数对应包号输入模块；存储加料跨、精炼跨、钢水接受跨各个工序位置、铁道位置、废钢区位置和放包位置信息及其他信息等；按照生产时间，存储正常生产中，天车在各个铁包、钢包在不同工序位置上，起吊放吊瞬间（通过天车称重数值变化信号过滤，采用筛选空包或者非空包的正常范围）的z轴信息，用于检测和分析。

实时数据采集模块，用于实现对天车x轴、y轴和吊钩z轴位置的实时采集、对天车称重数值信号的实时采集、对小车吊钩横梁激光测距信号的实时采集

逻辑判断模块，用于比较实时对比小车两侧激光定位器的实时数值和状态，对比起吊放吊瞬间（天车称重数值变化，过滤掉正常数值波动）的z轴信息与数据库中对应铁（钢）包与工序基座的正常z轴高度信息，通过在不同场景设定的阈值和逻辑，决定是否报警以及相应的连锁执行。

报警及执行模块，对超过阈值情况，发出报警信号，并按照设定对天车进行大车、小车和吊钩进行制动。

跟踪显示模块及终端，在调度室和天车操作室设置，配合天车调度系统，用来实时显示天车的位置信息和称重信息，以及报警状态显示。

详细的运行步骤如下：

步骤101、系统上线开始工作；

步骤102、从系统数据库中加载数据，初始化工作坐标信息、设备信息和铁钢包-工序设备的起放吊高度信息；

步骤103-104、系统实时采集天车x轴、y轴信息，天车按照调度指令，运行到目标工序坐标，吊钩下降；

步骤105、吊钩下降过程中，实时采集吊钩平衡状态信息，如果状态异常，转入106步骤；

步骤106、开始报警并执行此步预设程序。异常解除后继续进入105步骤，吊钩平衡信息正常后进入107步骤；

步骤107，由操作工指挥挂钩到耳轴上；

步骤108、天车开始起吊铁包、钢包，实时采集吊钩平衡状态信息，如果状态异常，转入109步骤；

步骤109、开始报警并执行此步预设程序。异常解除后继续进入108步骤，吊钩平衡信息正常后进入110步骤，对比天车起吊时的z轴（垂直高度）数据与数据库中此钢包在本工序此设备上的正常起重高度，差值异常时转入111步骤，开始报警并执行此步预设程序；异常解除后继续进入110步骤，起重信息正常后进入112步骤，起吊，向目标工序坐标行进；

步骤113、在行进过程中，实时采集吊钩平衡状态信息，如果状态异常，转入114步骤，开始报警并执行此步预设程序；异常解除后继续进入113步骤，吊钩平衡信息正常后进入115步骤，继续吊运；

步骤115、天车运行到目标工序坐标，吊钩下降，开始放吊，进入116步骤；

步骤116、实时采集吊钩平衡状态信息，如果状态异常，转入117步骤，开始报警并执行此步预设程序；异常解除后继续进入115步骤，吊钩平衡信息正常后进入118步骤；

步骤118、放吊至底，对比天车防放吊时的z轴（垂直高度）数据与数据库中此钢包在本工序此设备上的失重正常高度，差值异常时转入119步骤，开始报警并执行此步预设程序；异常解除后继续进入118步骤，失重信息正常后进入120步骤；

步骤120、摘钩，提升吊钩，进入步骤121；

步骤121、提升吊钩时，实时采集天车称重数值，异常增加时转入步骤122，正常时转入步骤123；

步骤122、提升吊钩时天车称重数值异常增加时，开始报警并执行此步预设程序，异常解除后进入步骤121；

步骤123、结束本吊运周期，更新天车状态，进入步骤124；

步骤124、将本过程数据存入数据库。

综上所述：

本发明提供的天车在吊运铁包、钢包作业过程中的安全检测方法和系统，可以检测检测天车-卷扬系统-钢丝绳-吊梁吊钩-钢包耳轴-台车-轨道基座系统是否有异常形变，检验吊钩对耳轴是否吊运牢固到位，检测天车放包位置是否异常，可以检测吊钩横梁水平情况，防止起放吊时单侧吊钩和吊运时晃动过大，从而增加铁包、钢包调运作业的安全性。另外需要说明的是，虽然如上参照图例对根据本发明进行的实施例进行了描述，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明内容的基础上，还可以对实施例进行各种改进。因此，本发明的保护范围应当有所附的权利要求书的内容确定。