智能起重机械技术研究及检验方式

智能起重机械技术研究及检验方式
摘要：针对智能起重机的智能化部分，当前的安全技术规范和标准方面确实
还存在一定的空白，这给特检机构的检验和评估工作带来了一定的困难。

通过加
强研究和制定相关规范和标准，特检机构的技术依据和检验、试验规则将得到进
一步完善，从而能够更好地对智能起重机的智能化部分进行检验与判定，提高起
重机的安全性和可靠性。

关键词：智能起重；机械技术；检验方式
1智能起重机的定义
智能起重机是一种应用了先进技术和智能化控制系统的起重机。

它通过传感器、计算机视觉、人工智能、云计算等技术，实现对起重机的自动化、智能化和
远程控制等功能。

智能起重机具备以下特点：（1）自动化操作。

智能起重机能
够通过自动化系统实现自主操作，通过预设的程序和规则进行自动化的起重操作，无需人工干预。

（2）智能感知。

智能起重机配备了各种传感器，能够感知周围
环境、物体的位置和状态，实时获取数据并进行分析判断，以保证起重操作的安
全和准确性。

（3）智能控制。

智能起重机采用先进的控制系统，通过人工智能
算法和机器学习技术，能够根据实时数据进行智能决策和控制，以实现更精准的
起重操作。

（4）远程控制。

智能起重机可以通过网络连接，实现远程监控和控制。

操作人员可以通过电脑、手机等设备远程监视起重机的运行状态，并进行远
程操控，提高操作的便捷性和安全性。

（5）数据分析与优化。

智能起重机可以
收集和分析大量的运行数据，通过数据挖掘和分析技术，优化起重机的工作流程
和运行效率，提高生产效益。

（6）安全性和可靠性。

智能起重机具备严格的安
全保护措施，能够通过智能控制系统实时监测起重机的状态和工作环境，保证起
重操作的安全性和可靠性。

2建议智能化起重机增加的检验项目
2.1电磁骚扰
近年来，智能起重机对电气控制系统的要求逐渐提高，已从传统起重机的继电器—接触器电路逐步发展成拥有无线通讯和数字信号处理等技术的数字集成控制系统。

此外，为满足更高的载重量要求，起重机配备了更大功率的电动机以及电气装置。

在起重机工作时，大功率的电气设备、信号处理设备、无线通讯设备等智能化电气元器件会引起电压电流波动，造成相互冲击、干扰等不良影响，恶化电磁环境，引起电气元件故障，最终导致安全事故的发生。

受限于智能起重机负载大、体积大、元器件多等原因，目前国内对于智能起重机电磁骚扰的预防、检验和抑制缺乏相关的标准规范。

在未来，可去掉智能起重机中体积占比较大的机械部分，将所需电气元器件按功能单独组成不同的子功能装置，在实验室里进行电磁兼容性测试。

2.2视频监控系统
视频监控系统在智能起重机设备中的应用可以有效提高其安全性和智能化程度。

该系统可以实现实时监测设备运行状态、检测现场环境异常并进行报警，以及轨道上的异物检测等功能。

视频监控系统通常包括表示层、业务逻辑层和数据层等组成部分。

通过将高清摄像头集成到局域网或局部点对点网络中，可以全面了解起重机的工作动作，并通过高清视频监控为施工人员的决策提供支持。

2.3自动避障技术
在作业车间中，同一轨道上可能存在多台起重机，起重机司机的视野有限，无法观察到所有的障碍物，并及时采取相应的保护措施。

同时，在吊装作业中也容易忽视其他起重机的位置，无法确保安全距离，存在安全隐患。

为了解决这个问题，目前主流的自动避障技术通常采用激光、超声雷达、红外等元器件实现。

其中，红外和激光技术可以测量较远的距离，具有高灵敏度，但容易受到光线、粉尘、雾气等环境因素的影响。

超声雷达不易受到云雨雾的影响，但由于其散射特性，检测距离较短，容易受到噪声和环境光线的干扰。

最新的国外研究表明，通过精准定位并将多台车辆的数据上传到同一终端，建立智能协同控制层，可以有效避免碰撞，并且不容易受到外界环境的干扰，实现多台车辆的协同作业。

因此，实现自动避障技术的关键是能够准确识别障碍物，并采取相应的避让措施。

2.4通讯技术
随着国内外对起重机的要求不断提高，特别是远程控制技术和安全监测的需
求增加，需要使用各种分布式系统。

普通网线往往无法满足控制范围和距离的要求。

因此，在一些智能化起重机系统中，工业光纤经常取代普通网线作为传输介质。

工业光纤利用光波作为载波介质，不受外部电磁干扰的影响，有效降低了数
据丢失和错误率，并且能够实现长距离信号传输。

例如，PLC编程中常用的TIA Portal可以通过其自身的TIA Portal Cloud Connector软件和VPN组网实现对
异地项目程序的在线编辑和下载。

这对于某些紧急情况下（如备件不足时）需要
对控制器进行局部程序修改的情况非常有意义。

然而，目前还没有针对工业光纤
的检验和检测形成规范的标准。

比如，在通讯中断时是否有中断保护机制；通讯
延时时间是否满足设计要求；有效通讯距离是否满足使用要求；是否能够保证通
讯数据的完整性以防止数据失真和丢包现象；通讯速率是否需要设置范围等等。

这些都是需要考虑和解决的问题。

2.5物料外形识别技术
物料外形识别系统通常使用激光扫描仪作为外部元件来实现其功能。

激光扫
描仪通过扫描物料，获取被吊物体周围环境及被吊物的三维数据，并将这些数据
传输到中央处理器进行分析，以重构起重机械的三维吊装环境模型。

物料识别系
统是智能起重机的重要组成部分，起重机的路径规划、库存总量检测、精准倒料
和上料等都离不开该系统。

因此，实现物料外形识别系统的必备条件包括：（1）具备对运行环境进行测量和扫描的能力。

系统需要使用激光扫描仪等设备对物料
及其周围环境进行测量和扫描，以获取必要的数据。

（2）具备起重机械重构三
维吊装环境模型的能力。

系统需要能够将获取的数据传输到中央处理器，并利用
这些数据进行分析和处理，以重构起重机械的三维吊装环境模型。

只有满足以上
两个条件，物料外形识别系统才能实现其功能，并为智能起重机提供路径规划、
库存总量检测、精准倒料和上料等功能的支持。

2.6精确定位和智能防摆
起重机在作业过程中会有挡位的切换变化，加减速时会使钢丝绳产生摇摆。

由此，精准定位并通过定位有效抑制摇摆是目前国内外研究讨论的热点，也是智
能起重机不可缺少的技术支撑。

起重机上使3个机构都能得到精准定位的方法有
很多，如编码器定位、二维码识别定位、RFID感应定位、红外测距、雷达测距、
激光测距、UWB微波定位等。

另外，有些设备还可多种定位方式融合在一起进行
精准定位。

精准定位能够有效地提高运行效率，如在生物质发电项目倒运过程中
可以缩短抓取物料的时间，在投料过程中可以做到精准投料，提高整个项目的工
作效率，同时还能保证运行安全。

智能防摆目前在国内外有许多实现的控制方法，如输入整形控制、反馈控制、经典控制等，是将输入整形和反馈控制方法结合，
将大小车起升变频器用以太网的方式于PLC建立通讯，利用精准定位将数据反馈
回变频器，同时基于摇摆频率经过数据分析建立数据模型，从而修正变频器的转
速及力矩，达到减少起重机残余摆动的目的。

该方法有效抑制了负载摆动，降低
了因摆动造成的安全隐患。

3结语
由于智能起重机的广泛融合性，许多新的技术功能都未在监管范围内，不受
现行的规范和标准约束。

因此，亟需出台对应的标准及检验规范，以确定起重机
智能化部分相关技术的检验与试验项目。

本文讨论了智能起重机的研究与发展，
并提出了针对新技术、新特点、新功能相关的技术要求，愿为完善标准的制定提
供技术支撑，推动行业发展、促进科技进步。

参考文献
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