基于信息融合的塔机运行状态监测系统

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1、基于信息融合的塔机运行状态监测系统：信息融合技术是一项跨学科的新技术，本文将信息融合的思想引入到塔式起重机运行状态监测中。介绍了基于信息融合和单片机技术的塔机运行状态监与自动保护系统的结构，工作原理及特点。关键词：塔式起重机信息融合单片机状态监测　　目前在国产塔机上仅配置了力矩限制器、位置限制、速度限制器等装置，其原理是当被监测参数超过某限制值时断电报警，实际上是一种安全保护装置，其缺点是：　　（1）不能实进监测塔机的运行参数，因而不能将塔机的运行状态及进显示给司机，以便及时调整。　　　　（2）运行参数的监测基一是单独

2、进行，不能在计算机统一管理下对诸多参数实施同步监测，协调处理，综合判断。　　（3）这些保护装置长期使用后其自身的可靠性大大降低，是旦失灵，司机又无法知道。　　多传感器信息融合是80年代国外军事和机器人领域率先提出来的一项高新技术，其基本原理是充分利用多个传感器资源，对观测到的有关同一目标的信息进行合理支配和使用，把多个传感器在空间或时间上的冗余或互补信息依据某种准则进行组合，以获得对被观测目标的综合的最佳估计。与单一传感器系统相比，多传感器信息融合系统具有以下优点：　　（1）信息量大。大量的信息的融合和综合能减小系统的

3、不确定性，从而提高精度。　　（2）很好的容错性。在传感器有误差或失效的情况下，也能有较高的可靠性。　　（3）能获得单个传感器无法感知的特征信息。　　我们针对目前国内塔机运行参数监测仪器的不足，并考虑到塔机运行状态的识别以及故障诊断的需要，利用了塔机的结构特点，在不改变塔机结构和不增加许多辅助装置的前提下，研制了基于信息融合和单片机技术的塔机运行关态监测系统。　　1系统组成　　图1是自繁荣昌盛式塔机的结构简图，塔机工作时的运行部分主要有起升机构1（见图2），回转机构2（见图3）和小车变幅机构3（见图4）。　　　　图2起升

4、机构1.电动机2.联轴器3.制动器4.减速器5.卷筒6.吊钩7.滑轮组8.离合器9.拉力传感器10.光电传感器11.导向轮　　图2中，安装在滑轮组7上的拉力传感器9将起重量G转换成电信号后送到A/D转换器与单片机接口（见图5）；导向轮11的转角变化能反映起重物G的起吊位置和速度，光电传感器10能将导向轮11的转角变化检测出来并转换成电信号送到单片机INT0引角（见图5）。　　图3中，电动机1通过减速器3和小齿轮4驱动回转支承装置5中的大齿轮回转，带动上部旋转，小齿轮4的转角变化能反映塔机的回转角度和速度的变化，电涡流传

5、感器6能把小齿轮4的角度变化检测出并变换成电信号送到单片机P3.0引脚（见图5）。　　1.电动机2.制动器3.少齿行星传动减速器4.小齿轮5.回转支承装置6.电涡流传感器　　图4中，变幅小车状有电涡流传感器3，当变幅小车在塔机吊臂上行走时，电流传感器能检测到吊臂上等间隔布置的腹杆数并送到单片机INT1引脚（见图5）。　　1.起升卷扬2.塔机吊臂3.电涡流传感器4.小车牵引卷扬5.变幅小车6.吊臂复杆2系统工作原理　　2.1起重理G检测　　将拉力传感器串接在定滑轮吊绳固定端的适当位置，由动态应变仪交吊重转换为电压信号，然

6、后由A/D转换器进行转换，从而测量起吊的重量，当重量超过额定置时，保护装置动作并发出报警信号。　　2.2变幅小车位置L及瞬间速度V1检测　　在变幅小车上安全电涡流传感器（见图4），传感器与吊臂上的腹杆垂直。小车运行时，当电涡流传感器经过腹杆时会产生一负脉冲，通过对脉冲进行计数及任意两个脉冲之间的时间差进行定进，可计算出小车的瞬时位置及速度（吊臂上任意两腹杆间的距离是相等的）。如图5所示，将电涡流传感器输出信号与89C52的INT1相连，对该引角上的脉冲进行计数，可获得小车通过腹杆的个数，由T1引脚对任意两个脉冲的时间间

7、隔进行定时，可检测出小车经过两个腹杆所用的时间，由P1.4、P1.5引脚检测小车向前有向后运动。当小车速度超过最大允许值时，保护装置动作，并发出报警信号。　　　　小车位置L1=L0±n×S,小车速度V1=(L1-L0)/Δt　　式中L1——本次脉冲小车位置，L0——上次脉冲小车位置，n——脉冲个数，S——两腹杆间的距离，Δt——两个脉冲间的时间距离。　　2.3吊重位置H及速度V2检测　　将图2中导向轮轴上安装一圆盘，在圆盘上加工出若干个小孔，光电传感器与圆盘垂直，当塔机起长时，每当小孔转到与传感器相对的位置，都会产生一

8、个脉冲。由脉冲的个数及任意两个脉冲之间的时间间隔，可计算出起升位置及速度。当起升速度超限时，保护装置动作并发出报警信号。检测进，由P1.1、P1.2检测重物运动方向，由INT0检测脉冲个数，由T0对任意两个脉冲的时间间隔进行定时，见图5。　　起吊位置H1=H0±n×l　　式中H1——本次脉冲重物位置，H0——上次脉冲重物位置，l—