CN114476959A - 一种塔式起重机变幅机构预警系统 - Google Patents
一种塔式起重机变幅机构预警系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种塔式起重机变幅机构预警系统，包括钢丝绳图像采集处理单元和控制单元，实时采集钢丝绳图像信息并进行图像处理和平行度识别，设置两个以上平行度参考阈值和两个以上预警级别，通过钢丝绳图像采集处理单元连续分析一个固定时间周期T内采集的多帧钢丝绳图像，识别每帧钢丝绳图像的平行度，与预设的平行度参考阈值进行对比，根据达到预设的平行度参考阈值的平行度数据在该固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例确定预警级别，结合钢丝绳图像采集处理单元连续比较相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比，根据比较结果调整预警级别，在乱绳风险预警程序中识别和处理异常波动，稳定预警级别。
Description
技术领域
本发明涉及起重机安全控制技术领域，具体涉及一种塔式起重机变幅机构预警系统。
背景技术
塔式起重机变幅机构传动链包括电动机、减速机、卷筒、滑轮、钢丝绳，使用中常见的问题是钢丝绳出现乱绳（最外圈排绳乱了），为预防此类事故，现有技术中有一些早期识别措施，通过向操作者进行前期预警的方式提示干预处理，由于对乱绳问题的发生多是间接判断模式，因此误判率高，平行度判断是近些年发展起来的一种对乱绳问题的直接判断模式，该技术基于图像分析对钢丝绳平行度进行识别，无需进行关联分析，直接根据阈值预警，因此是一种更为准确的预警模式。在塔式起重机变幅机构传动链使用平行度识别预警时容易出现的问题是，由于变幅机构工作时传动系统的不稳定，常常导致钢丝绳平行度异常波动，当这种波动涉及到多个预警阈值区间时，就容易导致报警信号的不稳定，可信度变差，久而久之，操作人员就会有意忽略特定级别的预警。
发明内容
本发明基于解决背景技术提出的问题而提供一种塔式起重机变幅机构预警系统，在钢丝绳乱绳风险的预警程序中识别和处理异常波动，稳定预警级别，提高预警准确度。
本发明的技术方案如下：
一种塔式起重机变幅机构预警系统，包括钢丝绳图像采集处理单元和控制单元，所述钢丝绳图像采集处理单元实时采集钢丝绳图像信息，并对所采集的钢丝绳图像信息进行图像处理和平行度识别，所述控制单元设置两个以上平行度参考阈值和两个以上预警级别，所述钢丝绳图像采集处理单元连续分析一个固定时间周期T内采集的多帧钢丝绳图像，识别每帧钢丝绳图像的平行度，与预设的平行度参考阈值进行对比，根据达到预设的平行度参考阈值的平行度数据在该固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例确定预警级别，并且，所述钢丝绳图像采集处理单元连续比较相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比，根据比较结果调整预警级别。
在进一步的实施例中，所述钢丝绳图像采集处理单元采用处理软件进行图像的降噪、分割、特征提取、线性处理和平行度识别。
在进一步的实施例中，所述平行度识别是通过对线性处理的钢丝绳数据进行角度定义。
在进一步的实施例中，所述平行度参考阈值由低到高至少包括一个第一阈值、一个第二阈值和一个第三阈值，所述预警级别由低到高至少包括一个第一预警级别、一个第二预警级别和一个第三预警级别。
在进一步的实施例中，建立各平行度参考阈值和各预警级别的数据关联，并且，在如下条件下：
f1:达到第三阈值的平行度数据在固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例等于或大于预设比例值；
f2:达到第二阈值的平行度数据在固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例等于或大于预设比例值；
f3:达到第一阈值的平行度数据在固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例等于或大于预设比例值；
当满足条件f1时，控制单元按照第三预警级别发出预警；
当满足条件f2但不满足条件f1时，控制单元按照第二预警级别发出预警；
当满足条件f3但不满足条件f2时，控制单元按照第一预警级别发出预警。
在进一步的实施例中，所述钢丝绳图像采集处理单元连续比较相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比，当相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比之间的数据占比增量差值△A达到预设的数据占比增量差值阈值△Ay时，由当前预警级别向高一级预警级别调整。
在进一步的实施例中，所述钢丝绳图像采集处理单元连续比较相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比，当相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比之间的数据占比减量差值△A′达到预设的数据占比减量差值阈值△A′y时，由当前预警级别向低一级预警级别调整。
在进一步的实施例中，不同的预警级别通过塔式起重机驾驶室内的不同程度的声音报警或者声光联合报警区分。
本发明可取得如下技术效果：
本发明提出的塔式起重机变幅机构预警系统，基于平行度识别设置预警级别，通过钢丝绳图像采集处理单元连续分析一个固定时间周期T内采集的多帧钢丝绳图像，识别每帧钢丝绳图像的平行度，与预设的平行度参考阈值进行对比，根据达到预设的平行度参考阈值的平行度数据在该固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例确定预警级别，结合钢丝绳图像采集处理单元连续比较相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比，根据比较结果调整预警级别，在钢丝绳乱绳风险的预警程序中识别和处理异常波动，稳定预警级别，提高预警准确度。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的塔式起重机变幅机构预警系统的预警原理示意图。
具体实施方式
下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。
实施例1
本实施例的一种塔式起重机变幅机构预警系统，包括钢丝绳图像采集处理单元和控制单元，所述钢丝绳图像采集处理单元实时采集钢丝绳图像信息，并对所采集的钢丝绳图像信息进行图像处理和平行度识别。
根据已实施的技术，上述钢丝绳图像采集处理单元采用处理软件进行图像的降噪、分割、特征提取、线性处理和平行度识别，即在功能构成上包含了图像采集硬件（摄像头）和图像处理程序。并且，本实施例中所述平行度识别是通过对线性处理的钢丝绳数据进行角度定义，在角度值和三角函数值中优选采用角度值定义。
进一步，根据预警需要，所述控制单元设置两个以上平行度参考阈值和两个以上预警级别，与现有技术相同，不同的预警级别通过塔式起重机驾驶室内的不同程度的声音报警或者声光联合报警区分。
作为本实施例的改进，为了在钢丝绳乱绳风险的预警程序中识别和处理异常波动，稳定预警级别，所述钢丝绳图像采集处理单元连续分析一个固定时间周期T内采集的多帧钢丝绳图像，识别每帧钢丝绳图像的平行度，与预设的平行度参考阈值进行对比，根据达到预设的平行度参考阈值的平行度数据在该固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例确定预警级别。
这里预设的固定时间周期T可以结合变幅机构动作速率从几秒到几十秒的范围内选择和调整。
在介绍上述确定方式前，先将平行度参考阈值由低到高至少定义出一个第一阈值、一个第二阈值和一个第三阈值，将预警级别由低到高至少定义出一个第一预警级别、一个第二预警级别和一个第三预警级别。
接下来，建立各平行度参考阈值和各预警级别的数据关联，并且，在如下条件下：
f1:达到第三阈值的平行度数据在固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例等于或大于预设比例值；
f2:达到第二阈值的平行度数据在固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例等于或大于预设比例值；
f3:达到第一阈值的平行度数据在固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例等于或大于预设比例值；
当满足条件f1时，控制单元按照第三预警级别发出预警；
当满足条件f2但不满足条件f1时，控制单元按照第二预警级别发出预警；
当满足条件f3但不满足条件f2时，控制单元按照第一预警级别发出预警。
上述确定预警级别的方式由于将程序的参考阈值进行了科学的区间化处理和概率统计，对塔式起重机变幅机构的钢丝绳在工作中的波动影响有很好的适应能力，预警级别能够被稳定，预警级别的稳定代表了更高的预警准确度。在由低到高定义平行度参考阈值时，应当结合经验值和程序验证来优化效果，当采用前面提到的角度值定义时，最大阈值也一般不超过10°的范围。
作为上述确定预警级别的关联改进，所述钢丝绳图像采集处理单元也连续比较相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比，根据比较结果调整预警级别。
具体的，所述钢丝绳图像采集处理单元连续比较相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比，当相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比之间的数据占比增量差值△A达到预设的数据占比增量差值阈值△Ay时，由当前预警级别向高一级预警级别调整。同理，也可以是，所述钢丝绳图像采集处理单元连续比较相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比，当相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比之间的数据占比减量差值△A′达到预设的数据占比减量差值阈值△A′y时，由当前预警级别向低一级预警级别调整。这种调整方式很好的对钢丝绳的动作趋势进行了识别判断，从而进一步提高了对乱绳风险的预防效果。
容易理解，本发明正文中所称的“达到”应当理解为“等于或超过”，这是可以由技术方案的实质内容所直接确定的。
综上，本发明实施例通过基于平行度识别设置预警级别，通过钢丝绳图像采集处理单元连续分析一个固定时间周期T内采集的多帧钢丝绳图像，识别每帧钢丝绳图像的平行度，与预设的平行度参考阈值进行对比，根据达到预设的平行度参考阈值的平行度数据在该固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例确定预警级别，将程序的参考阈值进行了科学的区间化处理和概率统计，对塔式起重机变幅机构的钢丝绳在工作中的波动影响有很好的适应能力，预警级别能够被稳定。进一步，结合钢丝绳图像采集处理单元连续比较相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比，根据比较结果调整预警级别，很好的对钢丝绳的动作趋势进行了识别判断，效果进一步得到提高。
以上所述，仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种塔式起重机变幅机构预警系统，包括钢丝绳图像采集处理单元和控制单元，所述钢丝绳图像采集处理单元实时采集钢丝绳图像信息，并对所采集的钢丝绳图像信息进行图像处理和平行度识别，所述控制单元设置两个以上平行度参考阈值和两个以上预警级别，其特征在于，所述钢丝绳图像采集处理单元连续分析一个固定时间周期T内采集的多帧钢丝绳图像，识别每帧钢丝绳图像的平行度，与预设的平行度参考阈值进行对比，根据达到预设的平行度参考阈值的平行度数据在该固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例确定预警级别，并且，所述钢丝绳图像采集处理单元连续比较相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比，根据比较结果调整预警级别。
2.根据权利要求1所述的塔式起重机变幅机构预警系统，其特征在于，所述钢丝绳图像采集处理单元采用处理软件进行图像的降噪、分割、特征提取、线性处理和平行度识别。
3.根据权利要求2所述的塔式起重机变幅机构预警系统，其特征在于，所述平行度识别是通过对线性处理的钢丝绳数据进行角度定义。
4.根据权利要求1所述的塔式起重机变幅机构预警系统，其特征在于，所述平行度参考阈值由低到高至少包括一个第一阈值、一个第二阈值和一个第三阈值，所述预警级别由低到高至少包括一个第一预警级别、一个第二预警级别和一个第三预警级别。
5.根据权利要求4所述的塔式起重机变幅机构预警系统，其特征在于，建立各平行度参考阈值和各预警级别的数据关联，并且，在如下条件下：
f1:达到第三阈值的平行度数据在固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例等于或大于预设比例值；
f2:达到第二阈值的平行度数据在固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例等于或大于预设比例值；
f3:达到第一阈值的平行度数据在固定时间周期T内的全部平行度数据中所占比例等于或大于预设比例值；
当满足条件f1时，控制单元按照第三预警级别发出预警；
当满足条件f2但不满足条件f1时，控制单元按照第二预警级别发出预警；
当满足条件f3但不满足条件f2时，控制单元按照第一预警级别发出预警。
6.根据权利要求1所述的塔式起重机变幅机构预警系统，其特征在于，所述钢丝绳图像采集处理单元连续比较相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比，当相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比之间的数据占比增量差值△A达到预设的数据占比增量差值阈值△Ay时，由当前预警级别向高一级预警级别调整。
7.根据权利要求1所述的塔式起重机变幅机构预警系统，其特征在于，所述钢丝绳图像采集处理单元连续比较相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比，当相邻的两个或多于两个固定时间周期T内达到预设的平行度参考阈值的平行度数据占比之间的数据占比减量差值△A′达到预设的数据占比减量差值阈值△A′y时，由当前预警级别向低一级预警级别调整。
8.根据权利要求1所述的塔式起重机变幅机构预警系统，其特征在于，不同的预警级别通过塔式起重机驾驶室内的不同程度的声音报警或者声光联合报警区分。
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