绞车综合保护控制方法和系统与流程

本发明涉及绞车运行控制，特别涉及绞车综合保护控制方法和系统。

背景技术：

1、绞车，又称卷扬机；它是用卷筒缠绕钢丝绳(例如无极绳)或链条等绳索状部件提升/牵引重物的轻小型起重设备。绞车可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。绞车可单独使用，也可作起重、筑路和矿井提升等机械中的组成部件，因操作简单、绕绳量大、移置方便而在建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖过程中被广泛应用。

2、绞车在运行时需要成套的综合保护控制系统和装置进行监控调节，以保证运转的安全可靠性。以无极绳绞车为例，其保护控制装置以主机为核心，辅以速度等各类传感器，可实现绞车运行中的张紧力下降、超欠速等监控和保护。然而，无极绳绞车的安全运行，还需要通话、打点及实现可视化操控的协同配合；这就需要无极绳绞车的综合保护控制装置集成漏泄信号通信处理和图像监视等功能模块，才能实现无线通话、信号打点、急停及可视化操控等功能。

3、现有无极绳绞车保护控制装置由于没有考虑语音通话、信号打点及可视化需求，在无极绳绞车保护控制装置主机中缺少体现通信信号及图像监视等模块，所以只能实现绞车运行中的基本保护，不能实现信号打点传输中的链路检测失联保护、防信号误发，以及绞车保护与信号打点的闭锁关联；也没有考虑到对操控主机的人员身份和权限验证，存在潜在的非法操控问题；无法满足绞车安全运行的整体保障需求。这些都是亟待整体解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供了绞车综合保护控制方法和系统。本方法实现了控制系统一体机与手持机、监控设备之间的无线通话、信号打点、手持机遥控和可视化控制，并能对打点指令传输进行链路检测失联保护，防止指令误发，实现手持机发出的打点指令与绞车收到的控制指令之间的闭锁关联；且能对操控人员身份确认。最终从多个不同功能角度实现对绞车安全运行的整体保障。具体通过以下技术实现。

2、绞车综合保护控制方法，该方法包括：接收、录入所有手持机的信息；

3、发送入网广播信息，启动竞争主控权限模式，发送和接收手持机信息；若接收到若干所述手持机的注册信息和相应的信号员信息，则验证和判定各所述手持机的主控/非主控权限；具有主控权限的所述手持机只有1个；

4、发送和接收控制绞车的指令和司机信息；若收到司机的登录信息，则进行身份验证和判定，授予司机操控权限；

5、判定所述手持机的实时状态，定期向所有登记的所述手持机发送状态查询请求，所述手持机收到状态查询请求后发送当前状态信息反馈；若未收到状态信息反馈，则对相应的所述手持机和信号员进行失联处理；进一步判定失联的所述手持机的主控/非主控权限；若为主控权限的手持机，则输出停车指令使绞车停止运行，并重启所述竞争主控权限模式；

6、具有主控权限的所述手持机发出打点指令，绞车司机接收到打点指令后发出与之相应的控制绞车运行的控制指令，并实行信号闭锁关联，拒绝绞车司机的错误操控信号；

7、采集、处理漏泄打点指令、环境传感信号，实时监控绞车工作状态和环境；

8、接收、处理手持机的放弃主控权限申请信息，重新启动竞争主控权限模式。

9、上述绞车综合保护控制方法，不仅可以针对无极绳绞车，还能针对其他不同动力传输方式的绞车。

10、信号员一般位于绞车运行的路线现场，绞车司机一般位于控制系统一体机前面。一般情况下，绞车的具体运行状态，先通过具有主控权限的手持机信号员向控制系统无线发送关于绞车运行的相关打点指令要求，控制系统收到打点指令后进行核验，并结合绞车运行状态和周围环境进行综合运算处理，然后将打点指令传输告知绞车司机，绞车司机看到打点指令后向绞车发出具体的控制指令，绞车的动力系统收到控制指令后完成相应的运行动作(上行、下行、停车、加速、减速等)。绞车司机必须根据信号员和控制系统发出的打点指令对绞车进行相应的正确操控，不能随意自由操控绞车。

11、本发明的整个方法主要围绕手持机与控制系统一体机、绞车运行之间的实时安全验证和安全控制功能进行设计，最主要的就是控制系统一体机对手持机的主控/非主控权限的判定和维持，手持机发出的打点信号和向绞车发出的控制信号之间的闭锁关联，手持机和绞车的实时状态监测；保证了绞车时刻处于被有效控制的状态。

12、为了避免不同手持机发出的错误指令或其他信号对绞车安全运行的干扰等不利影响，保证主控手持机对绞车的唯一控制权，上述绞车综合保护控制方法的第一个核心功能是确认主控/非主控手持机。即判定和确认各手持机的主控/非主控权限，具有主控权限的手持机被限制为只有1个，其它在控制系统一体机内登记的手持机只能发送急停信号或者语音通话。在确认了主控权限的手持机后，控制系统就会自动进行锁定，其他手持机将无法再发出请求主控权限的申请信号。所有手持机都会收到当前系统和绞车状态通知，但只有具有主控权限的手持机才能向控制系统发出打点指令，控制绞车运行。

13、由于系统锁定的限制，非主控权限的手持机无法发出除了“急停”以外的其他任何打点指令。

14、为了解决绞车司机的偶发误操作，发出错误的控制指令对绞车运行的影响，上述绞车综合保护控制方法的第二个核心功能是信号闭锁关联功能，即控制系统一体机对接收到的打点信号(上行、下行、停车、加速、减速等)进行逻辑判断，然后将该打点信号与绞车司机发出的控制指令进行锁定。例如，当信号员手持机发出绞车“上行”的打点指令后，该打点指令将立即反馈给控制系统一体机的主控单元，并要求绞车的后续操作将与此打点指令产生闭锁关联，即绞车只能按照该“上行”指令运行，一切非“上行”指令操作(包括绞车司机发出的错误控制指令)都将被绞车拒绝执行，同时发出相应的屏幕显示和/或语音提示。

15、需要说明的是，信号闭锁关联功能只针对打点信号等涉及绞车运行的重要操控指令信息。

16、对于需要绞车急停的指令，不受信号闭锁关联功能影响。即只要信号员用手持机发出急停指令(不需要绞车司机后续再发出“急停”指令)，或者任意状态下绞车司机直接发出急停指令，绞车就会执行急停动作。为了对各手持机的状态进行实时监测，以及相应的失联保护，上述绞车综合保护控制方法的第三个核心功能就是对手持机状态的实时监测功能。控制系统一体机每隔固定时间就向所有登记的手持机发送状态信息查询请求，所有在线的手持机都必须向控制系统一体机进行信息反馈，否则就会被控制系统一体机标记为失联。如果是有主控权限的手持机失联，控制系统一体机会立即发出指令要求绞车立即停止运行，同时控制系统一体机重新进入竞争主控权限模式，重新接受手持机的主控权限申请并授予其他手持机的主控权限。

17、可选地，发送状态信息查询请求的时间间隔可以是30ms，也可以是其他人为设定的时间间隔。这一时间间隔可以根据实际情况而定。

18、上述绞车综合保护控制方法的第四个核心功能就是竞争主控权限模式，即所有登记的手持机通过竞争的方式获得主控权限；先发送主控权限申请的手持机，经过控制系统一体机确认和登记后，就能获得主控权限；确认主控权限的手持机后，控制系统一体机将其他已登记和后续登记的所有手持机的权限更新为非主控权限，同时向所有在线的所有手持机发出相关信息通知。

19、进一步地，判定所述手持机的状态方法分为：若未收到手持机的状态信息反馈，则登记1次相应所述手持机和信号员为“未回应”状态；

20、若所述手持机的“未回应”状态次数达到预定次数，则记为相应所述手持机和信号员为“失联”状态。

21、进一步地，本方法还包括信号防误判过程，对所述手持机发出的信号进行crc16校验(数据通信领域中最常用的一种查错校验技术)判断是否正确；

22、和/或，还包括所述手持机直接遥控绞车运行的模式。

23、信号防误判过程保证了数据收发的正确性。由于对所有手持机的id信息进行了注册处理，每个进入系统的手持机的状态都有记录，因此可以通过实时更新每个手持机的状态(例如，是否掉线，近段时间是否有失联情况，是否有主控申请等)完成对信号的防误判处理。

24、在没有绞车司机的特殊情况下，上述方法还可以不经过绞车司机，切换成遥控模式运行。即控制系统切换成遥控模式，信号员使用手持机向控制系统发送遥控指令，控制系统处理后直接发出控制指令控制绞车运行。在该遥控状态下，就不存在信号闭锁关联的过程，但其他功能都正常运行。进一步地，若接收到所述手持机的注册信息和相应的信号员信息，则进行验证、登记和更新所述手持机和相应信号员的信息；

25、若收到所述手持机的主控权限申请，则登记相应的所述手持机和信号员信息并授予主控权限，完成主控唯一确认，向手持机广播下发主控权限通知。

26、进一步地，实行闭锁关联的信号为所述手持机向绞车司机发出的打点指令和绞车司机向绞车发出的控制指令。

27、进一步地，验证和判定司机的身份至少包括生物识别验证、标识卡识别验证中的一种途径。这两种验证过程均无需操作人员现场做过多操作就可完成，方便可靠，避免了现场无关人员非法操作绞车的现象发生。

28、进一步地，本方法还包括系统初始化过程和系统自检过程。一般在每次关机后，系统重新启动时都需要进行系统初始化和自检过程。系统初始化和自检过程结束后，系统再启动竞争主控权限模式进行相应的后续过程。

29、本发明还提供了一种绞车综合保护控制系统，包括一体机、手持机、监控设备和传感器组件；

30、所述手持机包括语音模块、按键模块和数传模块；所述语音模块、按键模块与数传模块电连接；

31、所述一体机具体包括：

32、主控单元，用于处理接收到的语音信号单元和传感器组件的信息，控制处理语音信号单元的解码打点指令信息和键盘单元发出的控制指令之间的闭锁关联，判断绞车操控权限；

33、语音信号单元，用于与所述手持机之间的信息和指令传输，并将解码的信息和指令传输给所述主控单元；对手持机运行竞争主控权限模式，验证和判定手持机的主控/非主控权限，发送入网广播；

34、人机互动单元，用于主控单元和键盘单元之间的信息和指令传输；

35、图像识别单元，与所述监控设备连接，用于收集绞车周围环境的实时监控图像信息，识别其中的异常图像，并将异常图像信息传输给所述主控单元；如果有显示设备，还可以将实时监控图像信息显示在显示屏上；

36、键盘单元，包括登录模块，用于绞车的司机进行登录验证和输入绞车控制指令；

37、数据存储单元，用于记录、存储语音信号单元、主控单元和绞车控制之间传输的信息；

38、所述主控单元与所述语音信号单元、人机互动单元、键盘单元、图像识别单元、图像识别单元和数据存储单元电连接；

39、所述数传模块与所述语音信号单元无线连接。

40、进一步地，所述一体机的主控单元、语音信号单元、人机互动单元、图像识别单元和数据存储单元位于同1个隔爆箱内，并通过通信插座连接；所述键盘单元安装在所述隔爆箱前。

41、进一步地，所述登录模块包括生物识别组件和/或无线识别组件。

42、本发明提供的上述系统中所用到的传感器组件包括绞车中常用的不同功能的传感器。这些传感器按照功能包括但不限于机头，机尾，温度，速度，压力等。这些传感器都是本领域常用的外围传感设备，只需要根据实际需要进行取舍并设置在相应部位即可。这些传感器都与主控单元连接，用来实时传输绞车运转过程中的各种环境条件参数，帮助主控单元和操作人员完成对绞车的保护控制。

43、绞车既可以通过一体机上的键盘单元直接进行控制，也可以直接通过手持机遥控控制。

44、进一步地，本发明提供的绞车综合保护控制系统中，一体机部分还可以包括至少1个显示设备，例如显示屏。显示屏既可以镶嵌在隔爆箱上，又可以另外设置；既可以是单纯显示功能，又可以兼具触摸屏的功能。显示设备的功能可以利用监控设备显示绞车行进过程中的路况和周围环境情况画面，也可以显示当前各种外围传感器组件传输到一体机的信号数据，还可以利用软件模拟出绞车行进时的实时状态和位置信息(例如3d图像等)。上述显示设备和相应的功能，都属于本发明的较优的技术方案。

45、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

46、1、本发明通过在控制系统一体机、手持机、监控设备和传感器组件之间的协同配合，集成了安全保护控制、数字通信信号、视频监视于一体，完成无线通话、信号打点及可视化保护操控；实现绞车的自动安全运行和综合控制保护；

47、2、确认了主控手持机和非主控手持机，建立了链路检测失联保护、防信号误发，以及绞车保护与信号打点的闭锁关联等相关控制逻辑和过程；实现了对操控人员的身份安全确认，绞车安全更有保障；

48、3、控制系统一体机一体式设计，减少设备占用空间，降低设备故障点；

49、4、在确保信号安全的前提下，手持机还能实现对绞车运行过程的直接遥控控制。