本發(fā)明屬于工程安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體而言涉及一種基于數(shù)字孿生的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、塔式起重機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)塔機(jī))是一種用于建筑施工中的重要機(jī)械設(shè)備，其主要功能是通過(guò)垂直和水平移動(dòng)來(lái)提升和搬運(yùn)重物。由于塔機(jī)通常在高空和復(fù)雜的工況下運(yùn)行，其結(jié)構(gòu)安全性至關(guān)重要。為了確保塔機(jī)的安全運(yùn)行，傳統(tǒng)的檢測(cè)和維護(hù)方法主要依賴(lài)于定期的人工檢查和維護(hù)。

2、目前，許多塔機(jī)通過(guò)安裝高精度傳感器來(lái)實(shí)時(shí)獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這些傳感器獲取的數(shù)據(jù)可以幫助操作人員和工程師實(shí)時(shí)了解塔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)一些突發(fā)的異常情況進(jìn)行預(yù)警。然而，這類(lèi)技術(shù)存在顯著的局限性，即它們只能監(jiān)測(cè)物理特征數(shù)據(jù)，而無(wú)法直接得到塔機(jī)的疲勞情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于數(shù)字孿生的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)方法，所述方法包括如下步驟：利用建模軟件構(gòu)建塔機(jī)的幾何模型；基于塔機(jī)的幾何模型以及物理屬性構(gòu)建塔機(jī)的物理模型；實(shí)時(shí)獲取塔機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)；根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)以及所述物理模型計(jì)算所述塔機(jī)關(guān)鍵位置的應(yīng)力，并將所述應(yīng)力組織成應(yīng)力時(shí)間序列；根據(jù)所述應(yīng)力時(shí)間序列計(jì)算所述關(guān)鍵位置的累積疲勞；如果所述關(guān)鍵位置的累積疲勞超過(guò)預(yù)設(shè)值，則進(jìn)行安全預(yù)警。

2、本發(fā)明另一方面還提供一種基于數(shù)字孿生的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括如下模塊：

3、幾何建模模塊，用于利用建模軟件構(gòu)建塔機(jī)的幾何模型；

4、物理建模模塊，用于基于塔機(jī)的幾何模型以及物理屬性構(gòu)建塔機(jī)的物理模型；

5、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于實(shí)時(shí)獲取塔機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)；

6、計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)以及所述物理模型計(jì)算所述塔機(jī)關(guān)鍵位置的應(yīng)力，并將所述應(yīng)力組織成應(yīng)力時(shí)間序列；

7、計(jì)數(shù)模塊，用于根據(jù)所述應(yīng)力時(shí)間序列計(jì)算所述關(guān)鍵位置的累積疲勞；

8、預(yù)警模塊，用于如果所述關(guān)鍵位置的累積疲勞超過(guò)預(yù)設(shè)值，則進(jìn)行安全預(yù)警。

9、本發(fā)明通過(guò)上述技術(shù)方案，可以產(chǎn)生如下有益效果：

10、通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)塔機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，能夠顯著提高塔機(jī)的安全性和運(yùn)行效率。使用本發(fā)明的算法可以提高應(yīng)力循環(huán)識(shí)別和疲勞壽命預(yù)測(cè)的精度，為塔機(jī)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和維護(hù)提供了科學(xué)可靠的技術(shù)手段。這不僅有助于提前發(fā)現(xiàn)潛在的疲勞破壞風(fēng)險(xiǎn)，還能為維護(hù)和檢修工作提供科學(xué)依據(jù)，確保塔機(jī)在復(fù)雜工況下的安全運(yùn)行。。

技術(shù)特征：

1.一種基于數(shù)字孿生的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述獲取塔機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)至少包括：自重載荷、起吊載荷、擺臂位移、塔身傾斜位移、回轉(zhuǎn)位移、風(fēng)速和風(fēng)向。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述關(guān)鍵位置至少包括：塔身底部、起重臂根部、回轉(zhuǎn)支承部、吊鉤和吊具連接處、支撐腿和基礎(chǔ)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于根據(jù)所述應(yīng)力時(shí)間序列計(jì)算所述關(guān)鍵位置的累積疲勞包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于數(shù)字孿生的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于根據(jù)所述使用動(dòng)態(tài)調(diào)整后的應(yīng)力幅值和門(mén)限，識(shí)別應(yīng)力循環(huán)并進(jìn)行雨流計(jì)數(shù)包括：

6.一種基于數(shù)字孿生的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括如下模塊：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于數(shù)字孿生的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述獲取塔機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)至少包括：自重載荷、起吊載荷、擺臂位移、塔身傾斜位移、回轉(zhuǎn)位移、風(fēng)速和風(fēng)向。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于數(shù)字孿生的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述關(guān)鍵位置至少包括：塔身底部、起重臂根部、回轉(zhuǎn)支承部、吊鉤和吊具連接處、支撐腿和基礎(chǔ)。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于數(shù)字孿生的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于根據(jù)所述應(yīng)力時(shí)間序列計(jì)算所述關(guān)鍵位置的累積疲勞包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于數(shù)字孿生的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于根據(jù)所述使用動(dòng)態(tài)調(diào)整后的應(yīng)力幅值和門(mén)限，識(shí)別應(yīng)力循環(huán)并進(jìn)行雨流計(jì)數(shù)包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于工程安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，提供一種基于數(shù)字孿生的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，包括：利用建模軟件構(gòu)建塔機(jī)的幾何模型；基于塔機(jī)的幾何模型以及物理屬性構(gòu)建塔機(jī)的物理模型；實(shí)時(shí)獲取塔機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)；根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)以及所述物理模型計(jì)算所述塔機(jī)關(guān)鍵位置的應(yīng)力，并將所述應(yīng)力組織成應(yīng)力時(shí)間序列；根據(jù)所述應(yīng)力時(shí)間序列計(jì)算所述關(guān)鍵位置的累積疲勞；如果所述關(guān)鍵位置的累積疲勞超過(guò)預(yù)設(shè)值，則進(jìn)行安全預(yù)警。上述方案高效地進(jìn)行塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)。

技術(shù)研發(fā)人員：張華,林曉星,黃文杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廈門(mén)中塔日升信息科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21