專利名稱：橋式起重機(jī)大車軌道不均勻沉降實(shí)時(shí)監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及一種用于實(shí)時(shí)測量橋式起重機(jī)大車軌道高低差的新技術(shù)，具體為一種橋式起重機(jī)大車軌道不均勻沉降實(shí)時(shí)監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
一般港口碼頭及其起重設(shè)備的設(shè)計(jì)壽命都要達(dá)到幾十年。在如此長久的時(shí)間內(nèi)由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)、碼頭結(jié)構(gòu)、載荷特征的變化以及區(qū)域地面沉降等極易造成碼頭和碼頭上鋪設(shè)的橋吊大車軌道的不均勻沉降。碼頭不均勻沉降會(huì)影響到碼頭及其上作業(yè)的橋式起重機(jī)安全運(yùn)行。碼頭狀態(tài)正常時(shí)，鋪設(shè)在碼頭上的(海陸側(cè))大車軌道的高低差應(yīng)保持在一定的范圍內(nèi)，當(dāng)超過所允許的極限值時(shí)，就會(huì)對橋式起重機(jī)的正常工作乃至安全造成影響。目前各港務(wù)公司通常定期(如每年一次或更長時(shí)間周期)測量碼頭水平度來掌握碼頭沉降狀態(tài)，從而來定量分析和掌握大車軌道的高低差及其碼頭不均勻沉降的變化趨勢。這種傳統(tǒng)檢測手段存在過多依賴人力及實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)，并且現(xiàn)場測量工作會(huì)受到碼頭使用工況的影響，檢測工作強(qiáng)度大，安全性也較差。這也導(dǎo)致了現(xiàn)有定期測量的周期也很長，使得橋式起重機(jī)有可能長時(shí)間工作在高低差超過所允許的極限值的大車軌道上，從而影響到起重機(jī)的健康狀態(tài)，長此以往會(huì)縮短它的使用壽命甚至出現(xiàn)安全問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種在線實(shí)時(shí)監(jiān)測橋式起重機(jī)大車軌道的不均勻沉降的方法，能及時(shí)掌握碼頭的不均勻沉降信息及其實(shí)時(shí)的變化趨勢。本發(fā)明的技術(shù)方案如下橋式起重機(jī)大車軌道不均勻沉降實(shí)時(shí)監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟1)在線獲取的大梁放下時(shí)的實(shí)時(shí)角度振動(dòng)信號，并進(jìn)行降噪和超低頻時(shí)頻特征分析，然后進(jìn)行小波包分解信號處理，獲取幾乎由大車軌道高低差所引起的角度振動(dòng)特征信號；2)根據(jù)步驟1)中獲得的大梁實(shí)測角度值，由公式ΔΑ = α (C-C0)求得大車軌道高低差，其中ΔΑ為大車軌道高低差，C為實(shí)測大梁角度值，C0為大車軌道高低差為0時(shí)對應(yīng)的大梁角度值，α為軌道高低差靈敏度，α和Ctl為通過如下方法事先獲得將橋式起重機(jī)停在某固定位置，記錄角度信號值C，使用水準(zhǔn)儀測量該位置海、陸側(cè)大車軌道水平度，計(jì)算出大車軌道高低差ΔΑ，重復(fù)以上步驟，獲取橋式起重機(jī)在三個(gè)不同位置下的C值和ΔΑ 值，利用最小二乘法進(jìn)行直線擬合，根據(jù)公式α = ΔΑ/(C-C0)求出相對應(yīng)的軌道高低差靈敏度α以及C。。本發(fā)明根據(jù)NetCMAS系統(tǒng)在大梁前端的角度振動(dòng)傳感的特點(diǎn)，并在結(jié)合橋式起重機(jī)的工作方式，同時(shí)基于實(shí)時(shí)角度振動(dòng)的特征，通過抽取大車軌道不均勻特征信號后對其進(jìn)行標(biāo)定，使得標(biāo)定后的信號直觀表征了大車軌道高低差數(shù)值，即不均勻沉降的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了在線式實(shí)時(shí)監(jiān)測大車軌道或碼頭不均勻沉降及其變化趨勢。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果實(shí)現(xiàn)了對大車軌道不均勻沉降狀態(tài)監(jiān)控的自動(dòng)化，能提高和完善現(xiàn)有定期人工檢查的效率和自動(dòng)化程度，節(jié)省了大量的人力物力，避免了現(xiàn)場測量的隱含的不安全性；具有實(shí)時(shí)性的優(yōu)點(diǎn)，能幫助現(xiàn)場工程師及時(shí)發(fā)現(xiàn)和掌控碼頭不均勻沉降及其變化趨勢；通過大量的數(shù)據(jù)積累，可對大車軌道未來狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，以便及時(shí)的采取維護(hù)與維修措施，能更好的確保橋式起重機(jī)安全作業(yè)和碼頭的正常使用，同時(shí)可以通過報(bào)警制動(dòng)裝置來預(yù)防相應(yīng)突發(fā)事件的發(fā)生。


圖1為橋式起重機(jī)前大梁角度傳感器信號波形圖。圖2為橋式起重機(jī)前大梁放下信號波形圖。圖3為橋式起重機(jī)前大梁放下信號除噪后波形圖。圖4為橋式起重機(jī)前大梁放下信號除噪后軌道高低差特征波形圖。圖5為軌道高低差標(biāo)定原理圖。圖6為最小二乘擬合直線結(jié)果。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。當(dāng)橋式起重機(jī)前大梁放下時(shí)，大車軌道高低差會(huì)引起大梁俯仰角度的改變，為了使裝于大梁最前端的角度傳感器能真實(shí)體現(xiàn)大梁俯仰角度，需對傳感器輸出的復(fù)雜信號進(jìn)行降噪、小波包分解等信號處理。如圖1所示，橋式起重機(jī)前大梁有收起和放下兩種狀態(tài)，從研究大車軌道高低差考慮，我們只提取圖2所示大梁放下時(shí)角度信號進(jìn)行下一步分析；對大梁放下時(shí)的實(shí)時(shí)角度振動(dòng)信號采用小波包閾值降噪方法進(jìn)行降噪處理，處理結(jié)果如圖3所示；降噪后的角度信號具有豐富的多特征信息，其中包含了大車軌道高低差、橋式起重機(jī)自身振動(dòng)及其非工作狀態(tài)等特征信息，根據(jù)它們各自在工作時(shí)的振動(dòng)特點(diǎn)可以從中提取因碼頭海側(cè)與陸側(cè)大車軌道高低差而引起的大梁角度緩慢變化特征信號，所以該特征信號主要由超低頻率結(jié)構(gòu)成分組成。對降噪后作業(yè)狀態(tài)信號進(jìn)行6層小波包分解，得到26 = 64個(gè)頻率范圍，并對各尺度下的小波包系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)，并按照由低頻段到高頻段進(jìn)行排列，對應(yīng)尺度記為dl，d2，d3，. . .，d64。求得各個(gè)尺度下的信號能量，尺度i下的信號能量計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.橋式起重機(jī)大車軌道不均勻沉降實(shí)時(shí)監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟1)在線獲取的大梁放下時(shí)的實(shí)時(shí)角度振動(dòng)信號，并進(jìn)行降噪和超低頻時(shí)頻特征分析， 然后進(jìn)行小波包分解信號處理，獲取幾乎由大車軌道高低差所引起的角度振動(dòng)特征信號；2)根據(jù)步驟1)中獲得的大梁實(shí)測角度值，由公式ΔΑ= α (C-C0)求得大車軌道高低差，其中Δ A為實(shí)測大車軌道高低差，C為實(shí)測大梁角度值，C0為大車軌道高低差為0時(shí)對應(yīng)的大梁角度值，α為軌道高低差靈敏度，α和Ctl為通過如下方法事先獲得將橋式起重機(jī)停在某固定位置，記錄角度信號值C，使用水準(zhǔn)儀測量該位置海、陸側(cè)大車軌道水平度，計(jì)算出大車軌道高低差ΔΑ，重復(fù)以上步驟，獲取橋式起重機(jī)在三個(gè)不同位置下的C值和ΔΑ 值，利用最小二乘法進(jìn)行直線擬合，根據(jù)公式α = ΔΑ/(C-C0)求出相對應(yīng)的軌道高低差靈敏度α以及C。。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種橋式起重機(jī)大車軌道不均勻沉降實(shí)時(shí)監(jiān)測方法，包括以下步驟1)在線獲取的大梁放下時(shí)的實(shí)時(shí)角度振動(dòng)信號，并進(jìn)行降噪和超低頻時(shí)頻特征分析，然后進(jìn)行小波包分解信號處理，獲取幾乎由大車軌道高低差所引起的角度振動(dòng)特征信號；2)根據(jù)步驟1)中獲得的大梁實(shí)測角度值，由公式ΔA＝α(C-C0)求得大車軌道高低差。本發(fā)明的上述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了對大車軌道不均勻沉降狀態(tài)監(jiān)控的自動(dòng)化，提高了安全性；同時(shí)具有實(shí)時(shí)性和可預(yù)測性的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01C5/00GK102269586SQ20111016523
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者孫德建, 岳明彥, 王微, 胡雄 申請人:上海海事大學(xué)