门座式起重机的吊钩偏斜监测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及起重机吊装技术领域，特别涉及一种门座式起重机的吊钩偏斜监测系统，还涉及一种门座式起重机的吊钩偏斜监测方法。
【背景技术】
[0002]门座式起重机是港口码头普遍使用的一种其中工具。门座式起重机的驾驶人员和起重物之间具有一定的距离跨度，对臂架根部绞点与重物的提吊点的连线是否保持垂直很难进行判断。但是鉴于门座式起重机的特殊工作原理，特别是重物开始起吊时，如果吊重物的提吊点与臂架根部绞点之间的连线不垂直，则会对起重机自身钢机构造成损伤，同时在吊重物的提吊点与臂架根部绞点的连线不垂直的情况下，重物在脱离地面的瞬间会发生摇摆，极可能造成严重的安全事故，存在安全隐患。因此，在门座式起重机装卸过程中对吊钩的偏斜情况进行监控非常重要。
[0003]授权公告号为CN201089701Y(申请号为200720027082.4)的中国实用新型专利《吊钩位置控制装置》，其中公开的控制装置能够对吊钩位置进行定位控制，以满足对吊钩位置角度的控制要求，但是该吊钩位置控制装置检测的信号无法反馈至操作人员，对操作人员的操作无法进行快捷有效的指导。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够实现信息交互以供操作人员实时获取吊钩偏斜情况的门座式起重机的吊钩偏斜监测系统。
[0005]本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够实现门座式起重机工作数据进行无线传送、能够计算吊钩的偏斜角度且能将吊钩的偏斜角度实时传达至操作人员的门座式起重机的吊钩偏斜监测方法。
[0006]本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为:一种门座式起重机的吊钩偏斜监测系统，其特征在于包括:
[0007]吊钩姿势检测装置，设置在门座式起重机的吊钩上，用于所述吊钩动态姿势的动力学数据检测和传送；
[0008]物联网通信装置，设置在门座式起重机的电气室内，用于实现数据的网络传输；
[0009]云服务器，与所述物联网通信装置通讯连接，所述云服务器具有一数据计算模块以用于吊钩倾斜角度的比较计算；
[0010]终端机，设置在门座式起重机的驾驶室，与所述云服务器通讯连接，用于获取云服务器传送的数据；
[0011]所述吊钩姿势检测装置包括有:
[0012]传感器组，包括有至少一种运动传感器，用于采集吊钩的动态姿势信号；
[0013]滤波器，与所述传感器组中各运动传感器相连接，用于对传感器组采集的吊钩的动态姿势信号进行滤波处理；
[0014]微处理器，与所述滤波器相连接，用于对所述吊钩的动态姿势信号计算处理以获取包括有吊钩倾斜角度的吊钩动态姿势的动力学数据；
[0015]GPS定位模块，用于采集所述吊钩的位置数据；
[0016]无线通信模块，与所述微处理器和GPS定位模块相连接，该无线通信模块还能够与所述物联网通信装置通讯连接，用于无线传送吊钩动态姿势的动力学数据和吊钩的位置数据。
[0017]为了方便形象的展示吊钩的倾斜角度情况，所述云服务器具有能够将吊钩动态姿势的动力学数据和吊钩的位置数据进行图像化处理的图像处理模块。
[0018]为了方便显示图像，所述终端机具有一显示器。
[0019]优选地，所述门座式起重机的电气室内还设置有至少能够采集门座式起重机的称重信息、起升信息、臂架旋转信息的PLC控制系统装置，所述PLC控制系统装置与所述物联网通信装置相连接以实现PLC控制系统装置采集信息的传送。
[0020]优选地，所述传感器组包括有用于检测吊钩加速信息的三轴加速度传感器、用于检测吊钩旋转速度信息的三轴陀螺仪传感器以及用于检测吊钩移动方向的地磁传感器。
[0021]为了保证动态环境中吊钩的动态姿势信号精确输出，吊钩的所述的滤波器为卡尔曼滤波器。
[0022]方便地，所述门座式起重机的驾驶室内还设置有报警器，所述报警器与所述终端机相连接。
[0023]本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为:一种门座式起重机的吊钩偏斜监测方法，其特征在于包括以下步骤:
[0024]步骤一、在云服务器中设定能够保证安全工作的吊钩倾斜角度阈值；
[0025]步骤二、吊钩挂接在重物上，对吊钩施加向上的提拉力以绷紧用于提拉重物的钢丝绳；
[0026]步骤三、吊钩姿势检测装置启动工作，吊钩姿势检测装置中传感器组的各个传感器分别工作以采集吊钩的动态姿势信号，动态姿势信号经过滤波器的滤波处理后传送至微处理器中；微处理器对这些动态姿势信号进行处理计算以获取包括有吊钩倾斜角度数据的吊钩动态姿势的动力学数据，进而将吊钩动态姿势的动力学数据通过无线通信模块传送至物联网通信装置中；
[0027]同时，GPS定位模块采集吊钩的位置数据并将吊钩的位置数据通过无线通信模块传送至物联网通信装置中；
[0028]步骤四、物联网通信装置将吊钩动态姿势的动力学数据和吊钩的位置数据传送至云服务器中；
[0029]步骤五、云服务器根据接收的吊钩动态姿势的动力学数据和吊钩的位置数据，通过图像处理模块将吊钩的动态位置信息绘制为吊钩的动态轨迹图像，从而云服务器将该动态轨迹图像传送至终端机，以在终端机的显示器上进行显示；
[0030]同时云服务器利用数据计算模块将吊钩动态姿势的动力学数据中的吊钩倾斜角度数据与吊钩倾斜角度阈值进行比较计算，如果吊钩的倾斜角度数据超过吊钩的倾斜角度阈值，则向终端机中发送报警信号，终端机控制报警器进行报警；
[0031]步骤六、操作人员根据终端机上显示的吊钩的动态轨迹图像以及终端机上接收的报警信号进行调整操作。
[0032]作为改进，云服务器根据吊钩动态姿势的动力学数据和吊钩的位置数据，通过图像处理模块将吊钩的动态位置信息绘制为吊钩的动态轨迹图像，从而云服务器将该动态轨迹图像传送至终端机，以在终端机的显示器上进行显示；
[0033]图像处理模块对吊钩的动态轨迹图像的绘制过程为:云服务器中数据计算模块根据接收的吊钩动态姿势的动力学数据和吊钩的位置数据计算吊钩在理想垂直状态下对应的位置数据，并通过图像处理模块将该位置数据对应的位置定义绘制为中心点，将设置的吊钩倾斜角度阈值绘制为以中心点为圆心的圆，相应的圆内的区域则为吊钩向各个方向倾斜的安全角度区域，从而形成吊钩的动态底图；云服务器中数据计算模块根据实时接收的吊钩动态姿势的动力学数据通过图像处理模块在吊钩的动态底图上绘制吊钩的实时动态轨迹图像；
[0034]云服务器将吊钩的动态底图和吊钩的实时动态轨迹图像传送至终端机中；
[0035]当吊钩的动态轨迹超过动态底图上的吊钩倾斜角度阈值对应的圆时，则报警器进行报警；如果吊钩的动态轨迹未超过动态底图上的吊钩倾斜角度阈值对应的圆时，则视为安全。
[0036]作为改进，当PLC控制系统装置采集到吊钩的称重信号或起升信号时，PLC控制系统装置将采集的臂架的旋转信号传送至物联网通信装置中，物联网通信装置再将该吊钩的称重信号、起升信号传送至云服务器中，云服务器发送启动吊钩姿势检测装置的控制命令，该启动吊钩姿势检测装置的控制命令经过物联网通信装置的网络传输从而传送至吊钩姿势检测装置中，从而吊钩姿势检测装置启动工作；
[0037]在臂架的转动时，PLC控制系统装置采集臂架的旋转信号，并将采集的臂架的旋转信号传送至物联网通信装置中，物联网通信装置将该臂架的旋转信号传送至服务器，云服务器的数据计算模块和图像处理模块停止工作直至PLC控制系统装置采集到吊钩的称重信号或起升信号。
[0038]与现有技术相比，本发明的优点在于:该门座式起重机的吊钩偏斜监测系统及检测方法能够通过无线通讯技术将采集的吊钩动态姿势的动力学数据进行传送，同时图像化吊钩动态姿势的动力学数据和吊钩的位置数据，进而实时传送到