基于信息融合的塔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

基于信息融合的塔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)摘要：信息融合技術(shù)是一項跨學(xué)科的新技術(shù)，本文將信息融合的思想引入到塔式起重機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測中。介紹了基于信息融合和單片機(jī)技術(shù)的塔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)與自動保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，工作原理及特點。

關(guān)鍵字：塔式起重機(jī)信息融合單片機(jī)狀態(tài)監(jiān)測目前在國產(chǎn)塔機(jī)上僅配置了力矩限制器、位置限制、速度限制器等裝置，其原理是當(dāng)被監(jiān)測參數(shù)超過某限制值時斷電報警，實際上是一種安全保護(hù)裝置，其缺點是：

（1）不能實進(jìn)監(jiān)測塔機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，因而不能將塔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及進(jìn)顯示給司機(jī)，以便及時調(diào)整。

（2）運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測基一是單獨進(jìn)行，不能在計算機(jī)統(tǒng)一管理下對諸多參數(shù)實施同步監(jiān)測，協(xié)調(diào)處理，綜合判斷。

（3）這些保護(hù)裝置長期使用后其自身的可靠性大大降低，是旦失靈，司機(jī)又無法知道。

多傳感器信息融合是80年代國外軍事和機(jī)器人領(lǐng)域率先提出來的一項高新技術(shù)，其基本原理是充分利用多個傳感器資源，對觀測到的有關(guān)同一目標(biāo)的信息進(jìn)行合理支配和使用，把多個傳感器在空間或時間上的冗余或互補(bǔ)信息依據(jù)某種準(zhǔn)則進(jìn)行組合，以獲得對被觀測目標(biāo)的綜合的最佳估計。與單一傳感器系統(tǒng)相比，多傳感器信息融合系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

（1）信息量大。大量的信息的融合和綜合能減小系統(tǒng)的不確定性，從而提高精度。

（2）很好的容錯性。在傳感器有誤差或失效的情況下，也能有較高的可靠性。

（3）能獲得單個傳感器無法感知的特征信息。

我們針對目前國內(nèi)塔機(jī)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測儀器的不足，并考慮到塔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的識別以及故障診斷的需要，利用了塔機(jī)的結(jié)構(gòu)特點，在不改變塔機(jī)結(jié)構(gòu)和不增加許多輔助裝置的前提下，研制了基于信息融合和單片機(jī)技術(shù)的塔機(jī)運(yùn)行關(guān)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

1系統(tǒng)組成

圖1是自繁榮昌盛式塔機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖，塔機(jī)工作時的運(yùn)行部分主要有起升機(jī)構(gòu)1（見圖2），回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2（見圖3）和小車變幅機(jī)構(gòu)3（見圖4）。

圖2起升機(jī)構(gòu)

1.電動機(jī)2.聯(lián)軸器3.制動器4.減速器5.卷筒6.吊鉤7.滑輪組8.離合器9.拉力傳感器10.光電傳感器11.導(dǎo)向輪圖2中，安裝在滑輪組7上的拉力傳感器9將起重量G轉(zhuǎn)換成電信號后送到A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口（見圖5）；導(dǎo)向輪11的轉(zhuǎn)角變化能反映起重物G的起吊位置和速度，光電傳感器10能將導(dǎo)向輪11的轉(zhuǎn)角變化檢測出來并轉(zhuǎn)換成電信號送到單片機(jī)INT0引角（見圖5）。

圖3中，電動機(jī)1通過減速器3和小齒輪4驅(qū)動回轉(zhuǎn)支承裝置5中的大齒輪回轉(zhuǎn)，帶動上部旋轉(zhuǎn)，小齒輪4的轉(zhuǎn)角變化能反映塔機(jī)的回轉(zhuǎn)角度和速度的變化，電渦流傳感器6能把小齒輪4的角度變化檢測出并變換成電信號送到單片機(jī)P3.0引腳（見圖5）。

1.電動機(jī)2.制動器3.少齒行星傳動減速器4.小齒輪5.回轉(zhuǎn)支承裝置6.電渦流傳感器圖4中，變幅小車狀有電渦流傳感器3，當(dāng)變幅小車在塔機(jī)吊臂上行走時，電流傳感器能檢測到吊臂上等間隔布置的腹桿數(shù)并送到單片機(jī)INT1引腳（見圖5）。

1.起升卷揚(yáng)2.塔機(jī)吊臂3.電渦流傳感器4.小車牽引卷揚(yáng)5.變幅小車6.吊臂復(fù)桿薦柴善2腹壤系勾統(tǒng)盡工編作蒜原賽理帽

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式中L1——本次脈沖小車位置，L0——上次脈沖小車位置，n——脈沖個數(shù)，S——兩腹桿間的距離，Δt——兩個脈沖間的時間距離。

2.3吊重位置H及速度V2檢測

將圖2挨中發(fā)導(dǎo)細(xì)向朱輪繳軸兄上非安封裝臂一承圓落盤臘，日在死圓唇盤伴上防加肯工剝出綠若剖干西個售小胸孔丘，掌光緞電蒸傳而感猴器疊與螞圓朗盤滔垂歌直怒，吃當(dāng)工塔苦機(jī)嘴起矛長吊時抵，偵每漢當(dāng)媽小冤孔昂轉(zhuǎn)織到龜與耕傳隊感描器吐相旬對竿的誼位恭置遷，玩都巴會輕產(chǎn)校生環(huán)一跑個稠脈藝沖常。竿由無脈派沖維的泥個些數(shù)縫及筋任爹意狐兩遠(yuǎn)個呆脈訓(xùn)沖嫁之撥間您的劃時晚間凱間著隔啊，怖可耽計排算替出粗起攔升木位箭置蔬及替速奉度掙。散當(dāng)役起績升翼速常度塔超父限溫時散，纏保串護(hù)低裝需置斗動念作適并說發(fā)皂出耗報收警削信雖號續(xù)。椒檢送測牽進(jìn)冰，底由清P破1濟(jì).離1省、血P華1究.御2谷檢炎測腸重絡(luò)物件運(yùn)只動名方巖向進(jìn)，蘇由歌I銜N趨T姥0貼檢沫測棵脈造沖演個柔數(shù)獲，但由禮T牛0鉗對蹲任蒙意史兩乘個覽脈豈沖薄的禮時作間閃間惕隔潮進(jìn)燃行電定話時押，敗見棚圖捐5走。下

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本系統(tǒng)已完成試驗開發(fā)階段，正時一步完善，推向?qū)嵱?，它的主要特點是：

（1