具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

实施例1

本发明实施例提供一种故障双层冗余监测方法，如图1，该故障双层冗余监测方法可包括：

基于起重设备上按作业参数对应分组的传感器组，获得各个作业参数的传感器数据；

在第一层监测中，基于所述传感器数据中相关的实际检测值是否满足配置的换算关系，确定所述起重设备是否处于第一故障工况，其中，所述换算关系包括与所述相关的实际检测值对应的作业参数之间的几何换算关系；

在第二层监测中，基于所述传感器数据中与力矩对应的实际检测值是否满足与相应力矩的作业参数之间的力矩平衡关系，确定所述起重设备是否处于第二故障工况，其中，所述起重设备未处于所述第一故障工况。

在一些具体实施中，起重设备可以包括起重机，起重机可以包括汽车起重机、全地面起重机、履带式起重机等，起重设备可以被布置有多个传感器，这些传感器可以被分组，可以按照作业关键参数进行分组，也即同一作业关键参数是有多个传感器同时进行监测的，作业关键参数可以包括关于臂架姿态的作业参数、关于配重行程的作业参数和关于吊载大小的作业参数。

作业参数可以是在吊装作业中直接被传感器测量的参数，起重设备可具有控制系统，控制系统可以确定各个作业参数分别被传感器测量得到的实际检测值，作业参数可以包括起重设备的臂架的各个臂或杆仰角、臂架上的测量压力及测量拉力和配重行程等，各个作业参数的实际检测值可以作为传感器数据；根据起重设备上传感器布置位置、起重设备的结构特点和安全作业要求等，可以确定得出一些作业参数之间的几何换算关系。

在吊装作业中，在第一层监测过程中，可以基于与存在几何换算关系的作业参数对应的相关的实际检测值是否满足该换算关系。对于实际检测值是否满足该换算关系的判断，可以确定判断的返回为是，即满足换算关系，同时也可以确定起重设备处于监测功能正常的作业工况，即未处于第一故障工况；或者可以确定判断的返回为否，即不满足换算关系，同时也可以确定起重设备处于第一故障工况，从而以传感器数据中具备相关性的实际检测值结合作业参数的换算关系实现的判断操作起到故障监测的作用。需要补充说明的是，在一些实施例中，第一故障工况可以通过第一层监测的一种状态标识实现，该状态标识可以被配置为对应一些默认故障、或可根据故障排查结果最终确定的具体故障、或可由多种故障造成、或可指定为不确定型故障并待排查。示例地，该第一故障工况可以包括传感器故障工况、传感器数据不准确的监测功能异常工况、作业环境突变导致的异常工况和/或设备结构异常工况等，以便于实现特定类型的预警和故障排除操作。

具体的，相关的实际检测值可以包括第一实际检测值和第二实际检测值，其中，第一实际检测值和第二实际检测值可以都是一个实际检测值，第一实际检测值和/或第二实际检测值也可以是多个实际检测值，与第一实际检测值对应的作业参数和与第二实际检测值对应的作业参数之间至少有几何换算关系。此时，基于所述传感器数据中相关的实际检测值是否满足配置的换算关系，确定所述起重设备是否处于第一故障工况，可以具体包括：确定传感器数据中第一实际检测值经配置的换算关系获得的换算检测值，并判断换算检测值是否与传感器数据中第二实际检测值相同、或判断换算检测值是否属于与第二实际检测值对应的指定数值范围。

可以理解的，换算关系还可以包括具体等式或不等式两侧加或减第一实际检测值或第二实际检测值等式子变换以及使用其他数值的合适变换，可以实现适应具体程序判断方式和设计需求；此外，由于传感器所测量的实际检测值可以与矢量作业参数对应，如这些作业参数可以是位移、作用力和力矩等具有方向的物理量，则换算关系还可以包括矢量换算关系和/或结构力学转换关系等，在一些实际数据处理中，矢量换算关系和/或结构力学转换关系可以被视为或被处理成几何换算关系；需要说明的是，换算关系在监测过程中可以不被再配置，基于实际检测值执行前述的判断可以是循环执行的。

在第二层监测过程中，可以在第一层监测的基础上，已确定了起重设备不处于第一故障工况，可以具体判断吊载端力矩与配重端力矩之差的绝对值是否是属于与起重设备的力矩平衡状态对应的指定数值范围，以确定起重设备处于第二故障工况；需要补充说明的是，在一些实施例中，第二故障工况可以通过第二层监测的一种状态标识实现，该状态标识可以与第一层监测的状态标识不同，并也类似地，可被配置为对应一些默认故障、或可根据故障排查结果最终确定的具体故障、或可由多种故障造成、或可指定为不确定型故障并待排查。示例地，该第二故障工况可以包括配重控制或吊载控制异常工况、作业不规范工况、控制功能异常工况、作业环境突变导致的异常工况和/或设备结构异常工况等，以便于实现特定类型的预警和故障排除操作。

在本发明公开的一些具体实施中，如图2，本发明实施例分别针对臂架姿态、配重行程以及吊载大小等关键监测参数(或作业关键参数)进行起重设备的关联监测，在一些情况中，可以形成多层监测网络。

在第一种示例性第一层监测实施例中，针对臂架姿态的监测，起重设备可具有超起机构，可以通过在主臂(起重臂)根部和头部、超起桅杆头部和根部及主臂和超起桅杆之间等位置布置的夹角传感器(监测夹角的角度传感器、或任意一种用于倾斜度量的检测元件，例如旋转角度传感器、编码器，可以将角位移、线位移转换为电信号)，获取关于臂架姿态的作业参数的传感器数据，传感器数据可以包括呈角度相关的实际检测值，与呈角度相关的实际检测值对应的关于臂架姿态的作业参数可以包括起重设备的主臂的第一仰角θ₁、超起机构的超起桅杆的第二仰角θ₂以及主臂与超起桅杆的夹角θ₃。

首先，可以比较主臂的根部和头部分别得到的第一仰角的实际检测值，以及比较超起桅杆的头部和根部分别得到的第二仰角的实际检测值等，若比较均得出实际检测值的差异不超过指定数值范围(此时可以是不超过指定角度阈值，例如但不限于，不超过1°等)，则可以以主臂的根部和头部分别得到的第一仰角的实际检测值均值或任意一者，作为主臂的第一仰角θ₁的实际检测值，同理，也可得到超起桅杆的第二仰角θ₂的实际检测值。

其次，换算关系可以为第一仰角、第二仰角和夹角之和为180度(°)，写为：

θ₁+θ₂+θ₃＝180° (1)

式(1)中，这三个作业参数中一者所对应的实际检测值可为第一实际检测值，其余两者所对应的实际检测值可为第二实际检测值，可以以三者和进行判断，也可以另以180度与第一实际检测值之差为第二实际检测值进行判断。在一些实际数据处理中，可以确定布置的角度传感器的传感器误差量δ，该误差量δ可以包括各个角度传感器的平均误差、加权平均误差等，式(1)可以进一步写为：

180°-δ≤θ₁+θ₂+θ₃≤180°+δ (2)

式(2)中，误差量δ还可以初始化为指定数值，结合实际起重设备中的表现进行调整确定，可写为：

180°-δ₁≤θ₁+θ₂+θ₃≤180°+δ₂ (3)

式(3)中，调整后的误差量可以包括误差量δ₁和误差量δ₂，该两个误差量的绝对值可以不相等。

基于此时的监测方式，臂架姿态的监测可以形成当前的第一层监测(网络或系统功能层)，该第一层监测网络可以包括双层监测子网络(或称系统子功能层)，双层监测子网络应当被理解为至少有双层的监测子网络，并且，在本发明实施例中任意位置的双层的术语，都可以是至少双层的具体定义，在本发明实施例中均可以按此理解。该第一层监测网络中，

第一层监测子网络可以是比较针对同一作业参数的多个传感器的实际检测值是否差异过大的监测子网络，如仰角或夹角的各个传感器位置上得出的实际检测值是否差异过大，各个传感器位置上得出的实际检测值超过指定角度阈值可以视为差异过大；

第二层监测子网络可以是前述的判断相关的实际检测值中与第一仰角θ₁、第二仰角θ₂及夹角θ₃对应的实际检测值之和属于指定数值范围([180°-δ,180°+δ]或[180°-δ₁,180°+δ₂])(即是否满足配置的换算关系)；此时的换算关系可以视为包括作业参数的实际检测值几何换算和式子变形。

若第一层监测网络中的第一层监测子网络比较没有得出实际检测值的差异超过指定角度阈值，可以暂时视各个实际检测值是可用的、准确的，然后，第一层监测网络中的第二层监测子网络的判断返回为属于指定数值范围(即满足配置的换算关系、返回为是)，则可视为传感器数据无异常、起重设备的监测功能正常，确定起重设备未处于第一故障工况；若第一层监测子网络比较没有得出实际检测值的差异超过指定角度阈值，则可以暂时视实际检测值是可用的、准确的。然后，第二层监测子网络的判断返回为超出指定数值范围(即不满足配置的换算关系、返回为否)，则可视为存在传感器或设备结构等故障造成数据存在错误，需停止吊装作业，并进行故障排查，确定起重设备处于第一故障工况；若第一层监测子网络比较没有得出实际检测值的差异超过指定角度阈值，则可视为有设备故障或吊装作业的操作不符合安全作业要求等情况，确定起重设备处于第一故障工况，需停止吊装作业，并进行排查。在一些情况中，也可以进一步结合第二监测层返回为否的，确定出起重设备存在监测功能异常或存在设备及作业不规范导致的其他异常。

在第二种示例性第一层监测实施例中，针对配重行程的监测，起重设备可具有移动式配重调节机构，该配重调节机构可以有配重支撑臂和配重调节机构，在一些情况中，配重可以被配重支撑臂悬空，配重调节机构可以有油缸，油缸可以被控制系统驱动而推动配重，若是水平方向的推动，则相对起重设备而言可为外推(远离)或内收(靠近)，配重行程可以通过配重调节机构上配重底座处配置的长度传感器或位移传感器进行实时监测，也可以通过油缸行程推算配重行程进行实时监测，同时，配重支撑臂根部可以被布置有角度传感器，配重支撑臂的第三仰角(如可以是配重支撑臂与在配重的位移方向上投影的角度)和针对配重调节机构测量的配重实时行程可以作为关于配重行程的作业参数，此时获取的传感器数据包括呈行程相关的实际检测值，与呈行程相关的实际检测值分别对应的配重实时行程和第三仰角，其中，行程在本发明实施例中可以被视为是配重被从调整前位置变动至调整后位置的移动距离或位移，而不是最大移动距离或位移，在本发明实施例中均可按此理解。

首先，可以使用长度传感器、位移传感器(示例性地可以安装在长度传感器的附近位置)和油缸行程多个传感器监测配重实时行程，并也使用多个角度传感器监测第三仰角。比较配重实时行程的多个实际检测值的差异是否超过指定数值范围以及比较第三仰角的多个实际检测值的差异是否超过指定数值范围。若比较均得出实际检测值的差异均不超过指定数值范围，则可以以配重实时行程的实际检测值均值或多个实际检测值中任意一者，作为配重实时行程的实际检测值，同理，也可以得到第三仰角的实际检测值。

其次，可令配重实时行程为L₁和第三仰角为θ，并通过第三仰角θ计算获得的配重换算行程L₂，如L₂＝f(θ)，f可以为三角函数，可以判断配重实时行程L₁和配重换算行程L₂是否近似相等，即：

|L₁-L₂|≤ε₁ (4)

式(4)中，ε₁是极小数，可以基于使用的传感器的误差，指定ε₁的具体数值且根据实际使用时表现适应地调整大小，[0,ε₁]可以作为当前的指定数值范围，此时换算关系可以视为既包括作业参数的实际检测值几何换算，也包括作业参数的换算检测值和实际检测值差异比较。

基于此时的监测方式，配重行程的监测可以形成当前的第一层监测网络，该第一层监测网络中，

第一层监测子网络可以是比较针对同一作业参数的多个传感器的实际检测值是否差异过大的监测子网络，如配重实时行程的多个实际检测值的差异是否超过指定数值范围，该指定数值范围此时可以为指定行程阈值，

第二层监测子网络可以是判断相关的实际检测值中与第三仰角θ对应的实际检测值在换算后得到的与配重换算行程L₂对应的换算检测值，是否和与配重实时行程L₁对应的实际检测值，存在近似相等。

若第一层监测网络中的第一层监测子网络比较没有得出配重实时行程和第三仰角的实际检测值的差异超过指定行程阈值，则可以暂时视实际检测值是可用的、准确的。然后，若第一层监测网络中的第二层监测子网络的判断返回为配重实时行程L₁和配重换算行程L₂的绝对值之差不属于指定数值范围(即不近似相等、不满足配置的换算关系)，则可视为存在传感器或设备结构等故障造成数据存在错误，确定起重设备处于第一故障工况，需停止吊装作业，并进行故障排查。其他情况可以继续参照针对臂架姿态的监测，确定各监测层返回结果的组合及相应的设备操作，不再赘述。

在第三种示例性第一层监测实施例中，针对吊载大小(包括吊载力矩大小和/或吊载重量大小)的监测，以吊载重量为例，一方面，可以在起重设备的主臂拉板靠近主臂臂头位置处布置拉力传感器，通过该拉力传感器的测量拉力计算获得吊载重量，另一方面，可以在起重设备的主臂根部布置压力传感器，通过该压力传感器的第一测量压力也可计算获得吊载重量，关于吊载大小的作业参数可以包括测量拉力和第一测量压力，传感器数据可以包括呈作用力相关的实际检测值。

首先，可以使用多个传感器分别获得测量拉力和第一测量压力的实际检测值。比较测量拉力的多个实际检测值以及比较第一测量压力的多个实际检测值。若比较均得出实际检测值的差异均不超过指定数值范围，则可以以测量拉力的实际检测值均值或多个实际检测值中任意一者，作为测量拉力的实际检测值，同理，也可以得到第一测量压力的实际检测值。

其次，基于具体起重设备的结构特点和传感器布置位置，如图3，可以将吊载重量G力学分解，两个分力分别为测量拉力G_la和第一测量压力G_ya，换算角度α通过主臂的仰角(如前述的第一仰角θ₁)计算获得，换算角度β可根据主臂长度、超起桅杆长度以及主臂与超起桅杆之间的夹角(如前述的夹角θ₃)结合余弦定理或适合的三角函数计算获得，可以写为：

G_la*sinβ/sinα＝G|_x＝la (5)

G_ya*sinβ/sin(α+β)＝G|_x＝ya (6)

式(5)和式(6)中，吊载重量G的两个换算参量为第一吊载重量G|_x＝la和第二吊载重量G|_x＝ya，使用的三角函数关系或力转换系数不是限制的实施方式，可以基于力学分解方式、传感器布置位置等适应的实施，可写为：

G_x0*Tr_x0＝G|_x＝x0 (7)

式(7)中，G|_x＝x0可以表示与吊载重量分量G_x0对应的吊载重量G的换算参量，Tr_x0表示吊载重量分量G_x0的力转换系数或三角函数关系；基于测量拉力以及第一测量压力的实际检测值，结合计算的角度α和β，分别确定第一吊载重量G|_x＝la和第二吊载重量G|_x＝ya的换算检测值，然后可以判断第一吊载重量G|_x＝la和第二吊载重量G|_x＝ya的换算检测值是否属于指定数值范围ε₂(即是否近似相等)，可写为：

|G|_x＝la-G|_x＝ya|≤ε₂ (8)

式(8)中，ε₂是极小数，可以基于使用的传感器的误差，指定ε₂的具体数值且根据实际使用时表现适应地调整大小，[0,ε₂]可以作为当前的指定数值范围，此时的换算关系可以视为既包括作业参数的实际检测值力学转换或几何换算，也包括同一目标作业参数的多个换算检测值差异比较。

基于此时的监测方式，吊载大小的监测可以形成当前的第一层监测网络，该第一层监测网络中，

第一层监测子网络可以是比较针对同一作业参数的多个传感器的实际检测值是否差异过大的监测子网络，如测量拉力或第一测量压力的多个检测值的差异是否超过指定数值范围，该指定数值范围此时可以为作用力阈值，

第二层监测子网络可以是判断相关的实际检测值中与测量拉力和第一测量压力对应的实际检测值在换算后得到的换算检测值是否存在近似相等；

若第一层监测网络中的第一层监测子网络比较没有得出测量拉力和第一测量压力的实际检测值超过指定作用力阈值，则可以暂时视实际检测值是可用的、准确的。然后，若第一层监测网络中的第二层监测子网络的判断第一吊载重量G|_x＝la和第二吊载重量G|_x＝ya的绝对值之差不属于指定数值范围(即不近似相等、不满足配置的换算关系)，则可视为存在传感器或设备结构等故障造成数据存在错误，则确定起重设备处于第一故障工况，需停止吊装作业，并进行故障排查。其他情况可以继续参照针对臂架姿态的监测，确定各监测层返回结果的组合及相应的设备操作，不再赘述。

吊载大小是起重设备执行吊装作业中非常重要的参数，针对吊载大小的监测，还可以在超起桅杆后撑杆底部布置压力传感器，通过该压力传感器可以确定第二测量压力，可以基于该第二测量压力，形成中间层监测网络，中间层监测网络可以是在第一层监测网络和第二层监测网络之间的监测网络，因此，本发明实施例进一步提供三层的监测网络。

在一种中间层监测网络的实施例中，通过第二测量压力，可以基于至少两个压力参考值，确定第三吊载重量(可视为吊载重量G的一个换算参量)的至少三个大小等级，如记第二测量压力F_p，压力参考值F₁和F₂(F_p≤F₁,F₁<F_p≤F₂,F₂<F_p分别对应第三吊载重量的大小等级为小、中、大)，可以基于第二测量压力的实际检测值确定第三吊载重量的当前大小等级，吊载重量G可以被视为(可以在吊载重量G对应的换算检测值确定近似相等之后)第一吊载重量G|_x＝la和第二吊载重量G|_x＝ya中任意一个，也可以基于至少两个重量参考值，如重量参考值G₁和G₂(G≤G₁,G₁<G≤G₂,G₂<G分别对应等级为小、中、大)，确定吊载重量G的当前大小等级，如大、中、小，然后，确定吊载重量G的当前大小等级与第三吊载重量的当前大小等级的大小等级匹配关系，判断该大小等级匹配关系是否是与起重设备的的平稳状态对应的匹配关系，其中，起重设备的的平稳状态包括平稳的状态和不平稳的状态，不平稳的状态包括前(主臂位置视为为前)倾状态和后倾状态；在吊载重量G的当前大小等级为大时，起重设备处于前倾状态，第三吊载重量的当前大小等级应当匹配的大小等级为小；在吊载重量G的当前大小等级为中时，起重设备处于平稳的状态，第三吊载重量的当前大小等级应当匹配的大小等级也为中；在吊载重量G的当前大小等级为小时，起重设备处于后倾状态，第三吊载重量的当前大小等级应当匹配的大小等级为大。需要说明的是，前述起重设备的平稳状态可以基于已施加的配重移动操作和吊装作业阶段等确定得出，如完成被起吊重物下发后或被起吊物较轻，配重若处于悬空，平稳状态此时可为后倾状态。

在一些数据处理实施中，记第三吊载重量为G_p，并将大、中、小等级分别记为1、0、-1，吊载重量G的在各吊装作业时刻i(可为正整数)的大小等级S＝{s_i}，以及第三吊载重量G_p在各吊装作业时刻i的大小等级V＝{v_i}，与起重设备的平稳状态对应的匹配关系可以写为：

表1理论大小等级匹配关系表

对于判断与相关的实际检测值对应的大小等级匹配关系是否是与起重设备的的平稳状态对应的匹配关系，可以通过列向量元素和是否为0进行判断，写为：

s_i+v_i＝0 (9)

其中，若式(9)不成立时，则可以确定起重设备处于故障工况，至少作业参数的监测功能不正常，需要停止吊装作业，并进行故障排查。

基于此时的监测方式，前述的中间层监测网络也可以有双层监测子网络。该中间层监测网络中，

第一层监测子网络可以是比较针对同一作业参数的多个传感器的实际检测值是否差异过大的监测子网络，如通过多个压力传感器可以获得的第二测量压力的多个实际检测值的差异是否超过指定数值范围；

第二层监测子网络可以是判断相关的实际检测值中与第二测量压力F_p对应的实际检测值换算得到的第三吊载重量G_p的大小等级，与吊载重量G的大小等级的大小等级匹配关系，是否是与起重设备的平稳状态对应的匹配关系，如通过列向量元素和实际是否为0实现。

在起重设备未处于第一故障工况时，可以利用中间层监测网络再进行一层监测网络的判断，可以在中间层监测网络判断起重设备未处于第三故障工况之后，再进行后续的第二层监测网络的判断。

若中间层监测网络中的第一层监测子网络比较没有得出的第二测量压力的多个实际检测值的差异超过指定数值范围，则可以暂时视实际检测值是可用的、准确的。然后，若中间层监测网络中的第二层监测子网络可以判断相关的实际检测值中与第二测量压力F_p对应的实际检测值换算得到的第三吊载重量G_p的大小等级，与吊载重量G的大小等级的大小等级匹配关系，不是与起重设备的平稳状态对应的匹配关系，则确定起重设备处于第三故障工况，需停止吊装作业，并进行排查。可以理解的，第三故障工况可以通过中间层监测的一种状态标识实现，该状态标识可以与第一层监测、第二层监测的状态标识均不同，并也类似地，可被配置为对应一些默认故障、或可根据故障排查结果最终确定的具体故障、或可由多种故障造成、或可指定为不确定型故障并待排查。示例地，该第三故障工况可以包括吊装平衡性异常工况、作业不规范工况、控制功能异常工况、作业环境突变导致的异常工况和/或设备结构异常工况等，以便于实现特定类型的预警和故障排除操作。

需要额外补充说明的是，基于以上监测实施，在一些实施例中，第一层监测网络可以至少有前述的臂架姿态的监测、配重行程的监测和吊载大小的监测中任意一者，并且，第一层监测网络中的任意一种第一层监测子网络是可以根据实际需求选择的，而第一层监测网络中的第二层监测子网络可以作为第一层监测网络的主要部分。中间层监测网络中的第一层监测子网络也是可以根据实际需求选择的，而中间层监测网络中的第二层监测子网络也可以作为中间层监测网络的主要部分。

在前述吊载大小的监测过程中，已关联使用了臂架姿态的监测中部分作业参数的实际检测值，在一种有利的实施中，可以再将前述的臂架姿态的监测、配重行程的监测和吊载大小的监测中作业参数进行关联，关联监测各个作业参数的实际检测值，具体可以通过吊载端和配重端作业参数的力矩平衡性判断，实现第二层监测网络中针对力矩对应的实际检测值的监测。

在一种示例性第二层监测实施例中，基于起重设备的回转支撑中心，计算吊载端力矩和配重端力矩，判断是否满足力矩平衡，实现关联监测。计算吊载端力矩M_吊载：

M_吊载＝m₁(G,Θ) (10)

式(10)中，m₁(G,Θ)为基于具体起重设备结构特点和传感器布置位置配置的、关于吊载大小G和臂架姿态Θ(如仰角等)的力矩计算函数。类似地，计算配重端力矩M_配重：

M_配重＝m₂(L) (11)

式(11)中，m₂(L)为基于具体起重设备结构特点和传感器布置位置配置的、关于配重行程L的力矩计算函数。在吊装过程中，机手可根据现场情况验证起重设备的力矩平衡状态，若力矩平衡状态为平衡，则满足力矩平衡关系：

M_吊载＝M_配重 (12)

由式(12)，可确定，臂架姿态、配重行程和吊载大小的监测中作业参数存在内在的力矩平衡关系；可以设定一定的误差范围，可根据力矩平衡方程判断上述三个监测子网络中作业参数的实际检测值是否有表现为故障的，即判断吊载端力矩和配重端力矩的绝对值之差是否属于指定数值范围，写为：

|M_吊载-M_配重|≤ε₃ (13)

式(13)中，ε₃是极小数，可以指定ε₃的具体数值且根据实际使用时表现适应地调整大小，[0,ε₃]可以作为当前的指定数值范围，如若式(13)不成立，则确定起重设备处于第二故障工况，出现了力矩不平衡，有作业参数监测出现错误，应该进行故障排查。

基于此时的监测方式，力矩平衡的监测可以形成第二层监测网络，该第二层监测网络可以用于判断相关的实际检测值中基于与吊载大小G和臂架姿态Θ对应的实际检测值计算得到的吊载端力矩M_吊载的换算检测值，和基于与配重行程L对应的实际检测值计算得到的配重端力矩M_配重的换算检测值的绝对值之差，是否属于指定数值范围，若不属于指定数值范围(即不近似相等)，则确定起重设备处于第二故障工况，可视为存在传感器或设备结构等故障造成数据存在错误，需停止吊装作业，并进行故障排查；该第二层监测网络与第一层监测网络、中间层监测网络构成起重设备的多层的监测网络(或监测系统)。在一些情况中，第二层监测网络也可以有双层监测子网络，也类似地，第一层监测子网络用于判断多个传感器的实际检测值的差异，第二层监测子网络用于判断实际检测值是否符合此处的力矩平衡关系。

在本发明实施例示例性的一种公开实施中，如图4，起重设备的监测网络可以包括获取层100、由臂架姿态监测网络200、配重行程监测网络300、吊载大小监测网络400构成的第一层监测网络、第二层监测网络500和故障输出层600，故障输出层600可以输出第一故障状态的状态标识和第二故障状态的状态标识，获取层100用于获取起重设备的各个作业参数的传感器数据，传感器数据中相关的实际检测值包括与关于臂架姿态的作业参数101对应的实际检测值、与关于配重行程的作业参数102对应的实际检测值以及与关于吊载大小的作业参数103对应的实际检测值；臂架姿态监测网络200包括第一层监测子网络204和第二层监测子网络205，第一层监测子网络204和第二层监测子网络205可以执行数据同步接收操作201和202，第二层监测子网络205还可以在第一层监测子网络204将判断的结果208输出至故障输出层600之后异步执行数据接收操作206，判断的结果207、208均可以用于确定起重设备是否处于第一故障工况；配重行程监测网络300和吊载大小监测网络400也可由类似的双层监测子网络结构(子网络301、302以及子网络401、402)，配重行程监测网络300和吊载大小监测网络400的工作机制可以参照臂架姿态监测网络200，不再重复。第二层监测网络500可以与各个双层监测子网络对应的数据同步接收操作203、303、403，第二层监测网络500可以将判断的返回结果501也输出至故障输出层600，其中，第二层监测网络500可以在第一层监测网络的判断起重设备未处于第一故障工况的基础上，再执行判断；故障输出层600用于确定任意一个判断的返回为否(N)并确定起重设备处于第一故障工况或第二故障工况，故障输出层600也可用于输出各个返回为是(Y)的结果，即起重设备未处于第一故障工况或第二故障工况。在起重设备的监测网络中，还可配置有中间层监测网络(图4中未示出)，中间层监测网络可对获取层100有数据接收，并在第一层监测网络的判断起重设备未处于第一故障工况且还未执行第二层监测网络的判断的基础上，判断起重设备是否处于第三故障工况，中间层监测网络判断的结果也输出至故障输出层600。

如图5，故障双层冗余监测方法可具体包括：

S1)通过第一层监测网络接收获取层100传送的传感器数据，具体可以是，臂架姿态监测网络200、配重行程监测网络300和吊载大小监测网络400接收获取层100传送的传感器数据；

S2)通过第一层监测网络判断传感器数据是否符合换算关系，具体可以是，基于传感器数据，通过臂架姿态监测网络200、配重行程监测网络300和吊载大小监测网络400中任意至少一者判断传感器数据是否符合换算关系，确定起重设备是否处于第一故障工况；

S3)通过第二层监测网络500判断传感器数据是否符合力矩平衡关系，确定起重设备是否处于第二故障工况，此时起重设备已被确定未处于第一故障工况。其中，传感器数据可以同步或异步传送至双层监测网络，一些情况中，第二层监测网络接收到的传感器数据也可以是由第一层监测网络转发的。

在进一步的实施方式中，故障双层冗余监测方法还可具体包括：在确定起重设备未处于第一故障工况之后，还通过中间层监测网络判断传感器数据是否符合大小等级匹配关系，确定起重设备是否处于第三故障工况。

在进一步的实施方式中，故障双层冗余监测方法还可具体包括：在确定起重设备未处于第二故障工况和第三故障工况之后，可以使用此时的传感器数据，实时控制配重移动和执行吊装作业。

本发明实施例还提供一种故障双层冗余预警方法，该故障双层冗余预警方法包括前述的故障双层冗余监测方法，该故障双层冗余预警方法还可以包括：

S1’)确定所述起重设备处于任意一种故障工况；

S2’)停止所述起重设备执行吊装作业，并执行配置的预警。

在一些具体实施中，配置的预警可以包括执行起重设备的操作屏提示及播报、执行声光报警和执行故障排查等。

相较于传统固定式配重，移动式配重可扩大起重机同等配重大小情况下的起吊能力，若可灵活调整配重位置保持系统重心处于回转支撑中心点处则能够提高吊装稳定性，但是，配重可移动大多需要基于配重悬空，配重离地后，系统只有回转支撑一个支点，吊载端和配重端都可能存在倾翻风险，在吊装作业过程中，需要根据吊载变化实时匹配合适的配重行程，导致整体控制的安全要求大幅增加，安全监测的难度也大幅提升。在本发明实施例中，在配重悬空以及可移动后，将起重设备的可靠监测分为第一层监测网络和第二层监测网络的双层冗余监测网络，在第一层监测网络中主要有三个作业关键参数的可靠精确监测，三个作业关键参数分别是臂架姿态、配重行程以及吊载大小，根据上述三个作业关键参数的换算检测值或相关的实际检测值，可实时确定是否有第一故障工况存在，在无第一故障工况时，第二层监测网络可进行力矩平衡的判断，并可实时计算起重设备的力矩平衡状态并实时给出精确的配重行程(配重匹配或移动位置)，从而既能够根据力矩平衡状态判断系统作业工况是否处于安全控制范围，又能够保障离地悬空配重移动的控制和吊载控制的可用性和准确性，因此，本发明实施例针对上述三个关键参数的几何换算关系和有力矩关联的作业参数的力矩平衡关系，实现了可靠的起重设备安全冗余监测方案，特别能够提高履带式起重机配重悬空后动态变行程的安全稳定性能。

本发明实施例可特别对配重可移动悬空的履带起重机这一新型起重机设定作业关键参数(臂架姿态、吊载大小和配重行程)安全冗余监测方案，确保作业过程中关键参数的监测精度，可用于系统相关故障监测，增设作业安全裕度，提升安全性能，同时从系统整体力矩平衡出发，实现各监测参数的关联性分析，构建了起重机整体系统监测网络，为配重不落地吊装新式起重机的开发提供新的系统安全监测方案。

本发明实施例可在起重设备已有传感器的硬件监测网络基础上，针对同一作业关键参数，配置双层或三层安全冗余监测，确保作业过程中各关键参数监测精度满足安全作业需求；本发明实施例除了单独对作业参数进行冗余监测以外还根据系统力矩平衡建立各参数间的相关性，并给出系统级监测精度判断，形成监测网络。

本发明实施例多层冗余监测方案可以实时对比获得的检测值的差异，当差异大于安全误差允许范围时则可判断发生故障，暂停设备操作，便可进行系统故障分析；本发明实施例冗余监测方案可单独作为独立的监测系统来分别监测臂架姿态、吊载大小、配重行程三个作业关键参数，实现多个可选的起重设备监测系统。

实施例2

本发明实施例与实施例1属于同一发明构思，本发明实施例提供了故障双层冗余预警系统，故障双层冗余预警系统应当理解为该系统至少有双层监测模块，该故障双层冗余预警系统可以包括：

获得模块，用于基于起重设备上按作业参数对应分组的传感器组，获得各个作业参数的传感器数据；

第一层监测模块，用于在第一层监测中，基于所述传感器数据中相关的实际检测值是否满足配置的换算关系，确定所述起重设备是否处于第一故障工况，其中，所述换算关系包括与所述相关的实际检测值对应的作业参数之间的几何换算关系；

第二层监测模块，用于在第二层监测中，基于所述传感器数据中与力矩对应的实际检测值是否满足与相应力矩的作业参数之间的力矩平衡关系，确定所述起重设备是否处于第二故障工况，其中，所述起重设备未处于所述第一故障工况。

该故障双层冗余预警系统还包括：

预警模块，用于确定所述起重设备处于任意一种故障工况，以及

停止所述起重设备执行吊装作业，并执行配置的预警。

具体的，所述起重设备具有超起机构，所述获得模块具体用于获得关于臂架姿态的作业参数的传感器数据，其中，所述传感器数据包括呈角度相关的实际检测值，

与呈角度相关的实际检测值对应的作业参数包括所述起重设备的主臂的第一仰角、所述超起机构的超起桅杆的第二仰角以及所述主臂与所述超起桅杆的夹角。

具体的，所述起重设备还具有移动式配重调节机构，所述获得模块具体用于获得关于配重行程的作业参数的传感器数据，其中，所述传感器数据包括呈行程相关的实际检测值，

与呈行程相关的实际检测值对应的作业参数包括所述移动式配重调节机构的配重支撑臂的第三仰角和针对所述移动式配重调节机构测量的配重实时行程。

具体的，所述获得模块具体用于获得关于吊载大小的作业参数的传感器数据，其中，所述传感器数据包括呈作用力相关的实际检测值，

与呈作用力相关的实际检测值对应的作业参数包括所述主臂的头部处的测量拉力、所述主臂的根部处的第一测量压力和所述超起桅杆的后撑杆底部的第二测量压力。

具体的，所述第一层监测模块可以具有与实施例1中第一层监测网络相同的功能，所述第二层监测模块可以具有与第二层监测网络相同的功能。

具体的，所述第一层监测模块具体用于：

确定所述传感器数据中第一实际检测值经配置的换算关系获得的换算检测值，并

判断所述换算检测值是否与所述传感器数据中第二实际检测值相同、或

判断所述换算检测值是否属于与所述第二实际检测值对应的指定数值范围，其中，

所述换算关系包括与所述第一实际检测值对应的作业参数和与所述第二实际检测值对应的作业参数之间的几何换算关系；

若判断的返回为是，则确定所述起重设备未处于第一故障工况；

若判断的返回为否，则确定所述起重设备处于所述第一故障工况。

具体的，所述第一层监测模块，其中，配置的换算关系包括所述第一仰角、所述第二仰角以及所述夹角三者之和是指定角度、或属于与所述指定角度对应的指定数值范围。

具体的，所述第一层监测模块具体用于读取所述传感器数据中与所述三者对应的实际检测值；

所述第一层监测模块具体用于根据配置的换算关系，判断与所述三者对应的实际检测值之和，是否是所述指定角度、或是否属于与所述指定角度对应的指定数值范围。

具体的，所述第一层监测模块，其中，所述指定数值范围的获取方式包括：

确定布置的角度传感器的传感器误差量；

配置第一数值至第二数值的数值范围为指定数值范围，其中，

所述第一数值为所述指定角度与所述传感器误差量之差，

所述第二数值为所述指定角度与所述传感器误差量之和。

具体的，所述第一层监测模块，其中，配置的换算关系包括通过所述第三仰角计算获得的配重换算行程与所述配重实时行程之差的绝对值属于指定数值范围。

具体的，所述第一层监测模块具体用于读取所述传感器数据中与所述第三仰角和所述配重实时行程对应的实际检测值，并通过与所述第三仰角对应的实际检测值确定所述配重换算行程的换算检测值；

所述第一层监测模块具体用于根据配置的换算关系，判断与所述配重实时行程对应的实际检测值与所述换算检测值之差的绝对值是否属于所述指定数值范围。

具体的，所述第一层监测模块，其中，配置的换算关系包括第一吊载重量和第二吊载重量之差的绝对值是属于指定数值范围，

所述第一吊载重量通过所述测量拉力经第一三角函数关系换算获得，

所述第二吊载重量通过所述第一测量压力经第二三角函数关系换算获得。

具体的，所述第一层监测模块具体用于读取所述传感器数据中与所述测量拉力和所述第一测量压力对应的实际检测值，并分别确定与所述第一吊载重量和所述第二吊载重量对应的换算检测值；

所述第一层监测模块具体用于根据配置的换算关系，判断与所述第一吊载重量和所述第二吊载重量对应的换算检测值之差的绝对值是否是属于所述指定数值范围。

具体的，该故障双层冗余预警系统还包括：

中间层监测模块，用于判断大小等级匹配关系是否是与所述起重设备的平稳状态对应的匹配关系，其中，

所述大小等级匹配关系为第三吊载重量的大小等级与所述第一吊载重量的大小等级的大小等级的匹配关系、或所述第三吊载重量的大小等级与所述第二吊载重量的大小等级的匹配关系，

所述第三吊载重量的大小等级通过所述第二测量压力获得。

具体的，所述中间层监测模块可以具有与实施例1中起重设备的监测网络中中间层监测网络相同的功能。

具体的，所述第二层监测模块用于判断吊载端力矩与配重端力矩之差的绝对值是否是属于与所述起重设备的力矩平衡状态对应的指定数值范围，其中，

所述吊载端力矩通过呈角度相关的实际检测值和呈作用力相关的实际检测值计算获得，

所述配重端力矩通过呈行程相关的实际检测值计算获得。

在一些具体实施中，故障双层冗余预警系统(或其中的获取模块和任意至少一个监测模块)可以基于一个或多个控制器和/或具有处理器的电子设备等硬件实施，在一些情况中，故障双层冗余预警系统可以在数字电子电路系统、集成电路系统、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SoC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。

实施例3

本发明实施例与实施例1和2均属于同一发明构思，本发明实施例提供了电子设备、工程机械和计算机可读存储介质。

电子设备旨在表示各种形式的具备指令处理能力和计算能力的设备，例如，计算机、工控机和服务器等，处理器和存储器可以以片上系统型芯片形式实施(SoC或MCU)或直接使用具备连接接口的电路主板的组装方式。存储器存储有能被至少一个处理器执行的指令，至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现前述实施例1中的方法，电子设备可以用于形成实施例1中的起重设备的监测网络，在一些有利的实施例中，电子设备和传感器组可以作为监测网络的实体设备。

工程机械可以具有前述的电子设备，工程机械可以包括起重设备，起重设备包括汽车起重机、全地面起重机和履带式起重机等。在本发明实施例的示例性一种有利的公开实施例中，如图6，履带式起重机包括履带式车体、主臂、超起桅杆、(后)撑杆、用于配重悬空的调节臂的油缸等，该履带式起重机的配重可以离地悬空。该履带式起重机通过电子设备实现实施例2中的故障双层冗余预警系统，受到多层监测网络故障预警。该履带式起重机可以被安装有传感器组。如图7，在主臂上，安装有主臂拉板(指此拉板位置区域)拉力传感器和主臂头部角度传感器。如图8，在超起桅杆上，安装有超起桅杆头部第一位置区域内角度传感器A和第二位置区域内角度传感器B。如图9，在油缸上，安装有用于换算配重行程的油缸行程传感器；在配重支撑臂上，安装有角度传感器，该角度传感器被安装的优选区域在图9中以图的顶层示出；在撑杆上，安装有撑杆底部(指底部位置区域内)压力传感器；在主臂和超起桅杆之间，安装有主臂和超起桅杆的夹角传感器；在主臂上，安装有主臂根部(指根部位置区域内)角度传感器和压力传感器；在超起桅杆上，安装有超起桅杆根部角度传感器。

计算机可读存储介质可以是非瞬时的，可以被配置有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现前述实施例1中的方法，实现起重设备的故障监测。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的监测网络(或监测系统)可以是传感器网络或其他测量记录、分析处理的设备群，监测网络或监测系统可包括具有感测、数据记录、数据处理等功能的多个硬件和/或软件。前述的存储介质可以是非瞬时的，存储介质可包括：U盘、硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、闪存(FlashMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。