吊管機協(xié)同作業(yè)負載安全系統(tǒng)研究.pdf

1、吊管機作為管道施工的專用起重工程機械，是石油天然氣管道鋪設的關鍵設備。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，在復雜環(huán)境和負載情況下要求起重設備具備多臺協(xié)同起吊作業(yè)的能力，尤其在管道整體下溝工程中，大多數(shù)情況下需要多臺吊管機協(xié)同作業(yè)，在傳統(tǒng)多機協(xié)同過程中駕駛人員根據(jù)自己的主觀經(jīng)驗目測協(xié)同作業(yè)，各臺吊管機也只能監(jiān)控自身的負載情況，對于整體長管道起吊負載變化無法獲得較為準確的判斷，經(jīng)常會出現(xiàn)某臺吊管機處于過高或過低負載的狀態(tài)，不利于整體管道下溝的作業(yè)效率以

2、及安全保護。
　　針對上述情況本課題提出了對吊管機協(xié)同作業(yè)負載安全系統(tǒng)的研究，首先對履帶式吊管機的負載穩(wěn)定性情況進行分析，著重分析了配重結構的運動情況，運用CREO2.0建立數(shù)字化配重機構模型，仿真分析了配重展開的過程，得到了油缸行程與配重質心位置變化的線性比例關系曲線，進一步通過起吊試驗平臺驗證了這一關系實際的可靠性，此外采用分段多項式插值法擬合了履帶吊關機額定起重量與吊臂幅度的關系，在保證曲線關系擬合精度波動不大的情況下減小求

3、解的計算量；其次，對采用管線自動下溝器的多臺吊管機整體管道下溝過程中各臺吊管機的負載情況進行受力分析，確立了在安全額定負載范圍內(nèi)，以每臺吊管機的剩余額定載荷平均分配為負載分配優(yōu)化目標的載荷分配策略；然后根據(jù)載荷分配策略確立了負載安全系統(tǒng)的總體方案，并設計了基于DSP的主控電路、外設輸入輸出控制電路以及基于ZigBee的吊管機無線組網(wǎng)模塊的組網(wǎng)搭建方案，在軟件系統(tǒng)中詳細的給出了各個功能模塊的程序設計以及無線通信組網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸過程，給出了配

4、重機構負載自調(diào)節(jié)的控制過程并設計了多臺吊管機負載安全系統(tǒng)控制策略，即利用基于ZigBee的組網(wǎng)模塊將各臺吊管機的DSP控制器進行無線組網(wǎng)，使得各臺吊管機的負載安全數(shù)據(jù)能夠交互共享，由節(jié)點吊管機控制器計算出各臺吊管機合適的分配負載并傳輸給各臺吊管機，從而對整體管道下溝過程的負載進行實時合理分配與安全監(jiān)控；最后進行無線組網(wǎng)模塊與控制器節(jié)點的多跳通信以及與上位機的組網(wǎng)通信數(shù)據(jù)有效性測試，整體通信環(huán)路成功率、通信速度與收發(fā)頻率滿足多吊管機組網(wǎng)通