一种用于港口门座式起重机作业风速预警的方法及装置
阅读说明：本技术 一种用于港口门座式起重机作业风速预警的方法及装置 (Method and device for early warning of operation wind speed of port portal crane ) 是由 贾鹏宇 程大庆 胡艳华 王明超 高庆辉 周静 虞学明 李思辰 詹水芬 蒋文新 赵 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于港口门座式起重机作业风速预警的方法及装置,包括风速仪、风向仪、电子罗盘、声光报警器、可编程控制模块、4G数据传输模块、信息化系统,所述风速仪输出端、风向仪输出端均通过线路一与可编程控制模块输入端连接,所述电子罗盘输出端通过线路二与可编程控制模块输入端连接,所述声光报警器输入端通过线路三与可编程控制模块输出端连接,所述信息化模块输入端通过4G数据传输模块与可编程控制模块输出端连接,用于接受风速、风向数据、报警信号。本发明所述的一种用于港口门座式起重机作业风速预警的方法及装置,用于港口门座式起重机作业风速预警,考虑了风速风向仪安装高度、风向对报警阈值的影响。(The invention provides a method and a device for early warning of wind speed in operation of a port portal crane, and the method and the device comprise an anemoscope, a anemoscope, an electronic compass, an audible and visual alarm, a programmable control module, a 4G data transmission module and an informatization system, wherein the output end of the anemoscope and the output end of the anemoscope are both connected with the input end of the programmable control module through a first line, the output end of the electronic compass is connected with the input end of the programmable control module through a second line, the input end of the audible and visual alarm is connected with the output end of the programmable control module through a third line, and the input end of the informatization module is connected with the output end of the programmable control module through the 4G data transmission module and is used for receiving wind speed, wind direction data and alarm signals. The method and the device for early warning the operation wind speed of the port gantry crane are used for early warning the operation wind speed of the port gantry crane, and the influences of the installation height of an anemorumbometer and the wind direction on an alarm threshold value are considered.)
技术领域
本发明属于起重机风速预警领域，尤其是涉及一种用于港口门座式起重机作业风速预警的方法及装置。
背景技术
随着港口装卸运输业的蓬勃发展，港口起重机械朝着大型化发展，导致港口大型起重机械重心提高、迎风面积增加，遭受风灾的可能也随之增加，风速一旦超过大型起重机械的承载能力，将导致起重机械发生倾覆、滑移。因而设计一种用于港口门座式起重机作业风速预警的装置尤为重要。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用于港口门座式起重机作业风速预警的方法及装置，以解决港口门座式起重机作业时缺少风速预警装置和有效的方法而造成起重机发生倾覆和滑移的危险。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一方面，本申请提出一种用于港口门座式起重机作业风速预警的方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1、设定一定时间段内平均风速的报警阈值，其一定时间段时间为M；设定一定时间段内瞬时风速的报警阈值公式，其一定时间段为N；
S2、获取风速风向获取装置安装的高度z实时风速vz、风向仪测试的风向角度θ1、门座式起重机旋转角度θ2；
S3、将高度z实时风速vz转化为高度z的N时间段内瞬时风速、将高度z实时风速vz转化为高度z的M时间段内平均风速；再将高度z的N时间段内瞬时风速转化为一定高处的N时间段内瞬时风速、将高度z的M时间段内平均风速转化为一定高处的M时间段内平均风速，其一定高度为H；
S4、通过步骤S1中的N时间段内瞬时风速的报警阈值公式并结合步骤S2中的风向仪测试的风向角度θ1和门座式起重机旋转角度θ2，获取N时间段内瞬时风速报警阈值；
S5、将步骤S3中的H高处的M时间段内平均风速与步骤S1中的M时间段内平均风速的报警阈值对比获得结果一，将步骤S3中的H高度处的N时间段内瞬时风速与步骤S4中的N时间段内风速报警阈值对比获得结果二；
根据结果一和结果二执行对应的报警措施；
S6、重复步骤S2-S5即可实时进行港口门座式起重机作业风速预警工作。
进一步，M时间段为10min，N时间段为3s，H高度为10m，10min平均风速的报警阈值为15.8m/s。
进一步，步骤S1中，3s瞬时风速的报警阈值公式；
θ＝|θw-θr|
θw＝θ1+θ2
θw＝θw 0°≤θw＜180°
θw＝θw-180° 180°≤θw＜360°
其中：
vc-报警阈值，m/s；
vp-平行于轨道报警阈值，m/s，vp＝20m/s；
vv-垂直于轨道报警阈值，m/s，vv＝23.5m/s；
θ-风向与轨道之间的夹角；
θw-风向与正北方向的夹角；
θ1-风向仪测试的风向角度；
θ2-门座式起重机旋转角度θ2；
θr-轨道处于第1或第4象限部分与正北方向的夹角。
进一步，步骤S2中，
将高度z实时风速vz转化为高度z的3s内瞬时风速公式为：
将高度z实时风速vz转化为高度z的10min内平均风速公式为：
将高度z的3s内瞬时风速转化为10m高度处的3s内瞬时风速：
将高度z的10min平均风速转化为10m高度处的10min平均风速：
其中，
vz-为z米高处采集到的实时风速，m/s；
v10-3s-转化后的10米高处3s瞬时风速，m/s；
vz-3s-PLC计算处理的z米高处3s瞬时风速，m/s；
v10-10min-转化后的10米高处10min平均风速，m/s；
vz-10min-PLC计算处理的z米高处10min平均风速，m/s；
α-指数，设置为0.12。
另一方面，本申请提出应用权利要求1所述的一种用于港口门座式起重机作业风速预警的方法的装置，包括风速仪、风向仪、电子罗盘、声光报警器、可编程控制模块、4G数据传输模块、信息化系统，
所述风速仪输出端、风向仪输出端均通过线路与可编程控制模块输入端连接，所述电子罗盘输出端通过线路与可编程控制模块输入端连接，所述声光报警器输入端通过线路与可编程控制模块输出端连接，所述信息化模块输入端通过4G数据传输模块与可编程控制模块输出端连接，用于接受风速、风向数据、报警信号。
进一步的，所述风速仪、风向仪、电子罗盘均设置于起重机驾驶室外侧上端。
相对于现有技术，本发明所述的一种用于港口门座式起重机作业风速预警的方法及装置具有以下有益效果：
(1)本发明所述的一种用于港口门座式起重机作业风速预警的装置和方法，考虑了风速仪、风向仪安装高度，风向对报警阈值的影响，分别预测瞬时风速和平均风速对于港口门座式起重机安全性的影响，危险情况及时通过光电报警器发出警报，提高了港口门座式起重机作业安全性。
(2)本发明所述的一种用于港口门座式起重机作业风速预警的装置，将风速仪、风向仪、电子罗盘均设置于起重机驾驶室外侧上端，方便感知相同位置的信号，也方便出现问题三者联合维修。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种用于港口门座式起重机作业风速预警的装置流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种用于港口门座式起重机作业风速预警的方法，具体步骤如下：
S1、设定一定时间段内平均风速的报警阈值，其一定时间段时间为M；设定一定时间段内瞬时风速的报警阈值公式，其一定时间段为N；
S2、获取风速风向获取装置安装的高度z实时风速vz、风向仪测试的风向角度θ1、门座式起重机旋转角度θ2；
S3、将高度z实时风速vz转化为高度z的N时间段内瞬时风速、将高度z实时风速vz转化为高度z的M时间段内平均风速；再将高度z的N时间段内瞬时风速转化为一定高处的N时间段内瞬时风速、将高度z的M时间段内平均风速转化为一定高处的M时间段内平均风速，其一定高度为H；
S4、通过步骤S1中的N时间段内瞬时风速的报警阈值公式并结合步骤S2中的风向仪测试的风向角度θ1和门座式起重机旋转角度θ2，获取N时间段内瞬时风速报警阈值；
S5、将步骤S3中的H高处的M时间段内平均风速与步骤S1中的M时间段内平均风速的报警阈值对比获得结果一，将步骤S3中的H高度处的N时间段内瞬时风速与步骤S4中的N时间段内风速报警阈值对比获得结果二；
根据结果一和结果二执行对应的报警措施；
若结果一和结果二任一一个超过各自对应的报警阈值，执行对应的报警措施，报警措施包括响铃、点亮警示灯，若结果一和结果二均为超过各自对应的报警阈值，不报警；
S6、重复步骤S2-S5即可实时进行港口门座式起重机作业风速预警工作。
如图1所示，M时间段为10min，N时间段为3s，H高度为10m，10min平均风速的报警阈值为15.8m/s。
如图1所示，步骤S1中，3s瞬时风速的报警阈值公式；
θ＝|θw-θr|
θw＝θ1+θ2
θw＝θw 0°≤θw＜180°
θw＝θw-180° 180°≤θw＜360°
其中：
vc-报警阈值，m/s；
vp-平行于轨道报警阈值，m/s，vp＝20m/s；
vv-垂直于轨道报警阈值，m/s，vv＝23.5m/s；
θ-风向与轨道之间的夹角；
θw-风向与正北方向的夹角；
θ1-风向仪测试的风向角度；
θ2-门座式起重机旋转角度；
θr-轨道处于第1或第4象限部分与正北方向的夹角。
如图1所示，步骤S2中，
将高度z实时风速vz转化为高度z的3s内瞬时风速公式为：
将高度z实时风速vz转化为高度z的10min内平均风速公式为：
将高度z的3s内瞬时风速转化为10m高度处的3s内瞬时风速：
将高度z的10min平均风速转化为10m高度处的10min平均风速：
其中，
vz-为z米高处采集到的实时风速，m/s；
v10-3s-转化后的10米高处3s瞬时风速，m/s；
vz-3s-PLC计算处理的z米高处3s瞬时风速，m/s；
v10-10min-转化后的10米高处10min平均风速，m/s；
vz-10min-PLC计算处理的z米高处10min平均风速，m/s；
α-指数，设置为0.12。
如图1所示，另一方面，本申请提出应用权利要求1所述的一种用于港口门座式起重机作业风速预警的方法的装置，包括风速仪、风向仪、电子罗盘、声光报警器、可编程控制模块、4G数据传输模块、信息化系统，
所述风速仪输出端、风向仪输出端均通过线路与可编程控制模块输入端连接，所述电子罗盘输出端通过线路与可编程控制模块输入端连接，所述声光报警器输入端通过线路与可编程控制模块输出端连接，所述信息化模块输入端通过4G数据传输模块与可编程控制模块输出端连接，用于接受风速、风向数据、报警信号。
如图1所示，所述风速仪、风向仪、电子罗盘均设置于起重机驾驶室外侧上端。
其中，各个电子元器件的对应型号如下表一所示，
表1电子元器件型号
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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