一种起重机吊装作业过程风险预警方法及系统

本发明涉及起重机吊装风险预警，具体为一种起重机吊装作业过程风险预警方法及系统。

背景技术：

1、在起重机吊装作业中，吊臂的动态载荷问题是一个长期存在的挑战。传统方法多依赖于静态计算和经验推测，缺乏对动态工况的实时监测和分析，导致风险评估的不准确。起重机在工作过程中，动态载荷会受到振动、风力以及设备老化等多重因素的影响，这些因素会在作业中产生不可预知的风险，进而可能导致设备损坏或安全事故。

2、如中国专利公开号cn118365143a所公布的一种面向起重机作业场景的安全风险监控方法及系统，包括：获得环境参数信息、负载物品参数信息；获取环境参数阈值、负载参数阈值；获得环境超阈范围、负载超阈范围；进行起重机元件的影响性分析，匹配安全风险事件；配置预检测参数、跟踪监测参数，根据预检测参数对起重机进行作业前风险检测及预测评估，根据跟踪监测参数对起重机进行作业过程监测，根据作业中风险监测信息融合作业前风险检测信息进行风险预测；基于作业中风险监测信息及风险预测结果，按照自适应列表进行自适应控制。该方案虽然能够根据实时工况数据的采集和分析，但仍然是属于被动监测的范围，在监测到风险时该风险事件已经发生，这样难以反映该次作业整体的风险情况，不利于进行高风险场景下的预测，适用性不强。因此，迫切需要一种能够主动对工况数据进行分析，并对该次作业整体的风险情况进行评估预警的系统，以提高对吊装作业安全性的保障。

3、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种起重机吊装作业过程风险预警方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种起重机吊装作业过程风险预警方法，具体步骤包括：

4、s1：基于待预警的起重机进行预作业试验，采集预作业试验中起重机吊臂关键部位的总载荷、起重机吊臂关键部位所处环境的风速；

5、s2：根据起重机吊臂关键部位所处环境的风速，对关键部位的总载荷进行修正，根据修正后的总载荷构建载荷矩阵，并根据载荷矩阵进行曲线拟合，生成对应的拟合方程；

6、s3：采集在实际作业时起重机的工况数据，基于工况数据和拟合方程生成载荷安全系数，根据载荷安全系数判断吊装作业的风险等级，并生成对应的风险预警。

7、优选的，每次进行预作业试验时，以相同的起吊速度对同一个待吊重物进行匀速吊装，并重复进行至少三次预作业试验，在每次预作业试验中,以相同的时间间隔同时采集起重机吊臂关键部位的总载荷和起重机所处环境的风速。

8、优选的，根据起重机所处环境的风速对关键部位的总载荷进行修正的逻辑为：

9、根据起重机吊臂关键部位所处环境的风速计算风力载荷，计算方式为：

10、；

11、式中表示起重机吊臂第个关键部位在第次采集时的风速，表示起重机吊臂第个关键部位在第次采集时的风速对应的风力载荷，表示起重机吊臂第个关键部位的迎风面积，表示空气密度，表示预设的风阻系数，表示采集次数的索引，表示起重机吊臂关键部位的索引；

12、再计算起重机吊臂关键部位的理论载荷，计算方式为：

13、；

14、式中表示起重机吊臂第个关键部位的理论载荷，表示预作业试验中起重机吊臂的倾斜角度，表示预作业试验中待吊重物的质量，表示重力加速度，表示起重机吊臂第个关键部位距离吊臂根部之间的距离；

15、再计算起重机吊臂每个关键部位的修正系数，计算方式为：

16、；

17、式中表示起重机吊臂第个关键部位的修正系数，表示起重机吊臂第个关键部位所采集的总载荷，表示预作业试验中的采集总次数；

18、起重机吊臂关键部位修正后的总载荷表示为：

19、；

20、其中表示起重机吊臂第个关键部位在第次采集时修正后的总载荷。

21、优选的，所述载荷矩阵表示为：

22、；

23、式中，表示在第次预作业试验中，起重机吊臂第个关键部位在第次采集时修正后的总载荷，表示第次预作业试验时对应的载荷矩阵；表示预作业试验次数的索引；表示起重机吊臂的关键部位数量；

24、根据每次预作业试验对应的载荷矩阵生成平均矩阵，计算方式为：

25、；

26、式中表示预作业试验的总次数。

27、优选的，生成拟合方程的逻辑为：

28、对平均矩阵内的元素进行横向分析，分别生成每个关键部位的修正后的总载荷关于采集次数的拟合方程，拟合方程表示为：

29、；

30、式中表示第个关键部位对应的拟合方程，表示修正后的总载荷关于采集次数的函数，表示平均矩阵内的元素。

31、优选的，所述工况数据包括实际作业中待吊重物的质量、起重机吊臂的倾斜角度、起重机所处环境的风速；生成载荷安全系数的逻辑为：

32、根据工况数据计算实际作业中起重机吊臂不同关键部位的理论载荷和风力载荷，并调用次预作业试验中各关键部位的各自修正系数均值，生成实际作业中起重机吊臂关键部位修正后的总载荷；

33、再根据实际作业中起重机吊臂关键部位修正后的总载荷，生成对应的载荷矩阵和平均矩阵，并将平均矩阵代入拟合方程中，对实际作业中不同时间时刻修正后的总载荷进行预测；

34、最后将不同时间时刻所预测的修正后的总载荷与预设的载荷阈值进行比较，根据比较结果生成载荷安全系数。

35、优选的，所述载荷安全系数的计算式为：

36、；

37、式中表示载荷安全系数，表示判别因子，表示起重机吊臂第个关键部位对应的载荷阈值，表示实际作业中拟合方程对起重机吊臂第个关键部位在第次采集时的修正后的总载荷的预测。

38、优选的，所述判别因子的取值逻辑为：起重机吊臂所有关键部位在每次采集时的修正后的总载荷的预测均小于对应的载荷阈值，则，否则。

39、优选的，将载荷安全系数与预设的系数阈值进行比较：

40、当时，认为该次作业中起重机吊臂的载荷负担较大，风险预警等级为高；

41、当时，认为该次作业中起重机吊臂的载荷负担一般，风险预警等级为中；

42、当时，认为该次作业中起重机吊臂的载荷负担较小，风险预警等级为低；

43、式中表示预设的系数阈值，且。

44、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

45、本发明通过预作业试验获取实际数据，结合风速、载荷矩阵和动态因素修正载荷，生成拟合方程以预测未来载荷情况。实现了对起重机吊臂载荷的动态监测和准确评估，显著提高了风险管理的精准度。与传统方法相比，本方案能够提前对作业状况进行预测并进行风险评估，从而预防潜在事故，为操作人员提供可靠的安全保障。这不仅提升了起重机作业的安全性，还优化了设备管理和维护流程，为高风险作业场景提供了有效的解决方案。