基于人工智能的新型仓库吊绳智能辅助测量装置

马磊　张贵德　陈文　黄颖　曹诗龙

【摘 要】本文介绍了基于人工智能的新型仓库吊绳智能辅助测量装置，该装置在不改变原吊绳结构的情况下，通过增设辅助测量绳，实现了在物件吊运过程中对吊绳受力的实时监控。辅助装置由两部分组成，测量绳本体和终端，测量绳能够完全模拟受力状态，通过计算得出原吊绳上的受力大小并在中终端显示，配合装置内置算法能够智能评估起吊作业过程中的安全风险并及时主动预警。

【关键词】仓库；吊绳；辅助装置

中图分类号： TH213.7 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）17-0024-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.17.011

【Abstract】This paper introduces a new type of auxiliary measuring device for warehouse sling based on artificial intelligence， the device can realize the real-time monitoring of the force of the sling in the process of lifting the object， by adding an auxiliary measuring rope without changing the structure of the original sling. The auxiliary device consists of two parts， the body of measuring rope and the terminal， the measuring rope can completely simulate the stress state， and the force on the original sling is calculated and displayed in the middle terminal. The built-in algorithm of the matching device can intelligently assess the safety risk in the lifting operation process and proactively early warning.

【Key words】Warehouse； Sling； Auxiliary Device

0 前言

在进行大型物件吊装作业时，作业现场存在诸多问题和风险。如超特高压变电站内设备，体积大，价格高，在吊装的全过程中存在多个难以管控的风险点。首先，起吊前，由于部分备品备件装箱起吊，物件本体不可见，操作员仅能依靠自身经验人工判断被吊备件的重心位置，需经反复多次试吊，才可进行正式吊装，操作效率低；其次，备品重心与起吊重心不完全一致，在吊运过程中便会导致吊绳受力不均匀，严重时可引起起吊备品大幅晃动，安全风险高；再次，在吊运过程中若某根吊绳内部出现少量断股，凭现有条件，现场人员无法及时发现，此时若继续吊运则可能导致吊绳断裂、备品坠落，发生人身伤亡和备品损坏的事故。此外，吊绳的安全性能检测分为出厂检验和定期送检，均为离线检验方式，无法及时迅速获知吊绳安全性能情况，且部分换流站所在地并无专业检验机构，需送至外地检测，吊绳检验流程耗时耗力。

1 装置简介

本文介绍了一种能够在备品库吊装作业现场实时监测、分析吊绳受力情况的新型检测装置。该装置通过加设与吊绳同时起吊的测力绳，能够完全模拟吊绳的受力状态，计算测力绳拉力并结合力的相似性原理即可测出吊绳拉力，并可在终端实时获取吊绳上的受力数据，配合装置内置算法智能评估起吊过程中的安全风险并及时主动预警。该装置可以从起吊前协助调节吊点分布和起吊过程中吊绳受力监测两个方面提高仓库起吊作业可靠性，从而有效提升仓库备品安全管理水平。

本文所介绍的仓库吊绳智能辅助测量装置，由辅助测量绳、拉力测量模块、无线通信模块、声光报警模块、逻辑模块、电池模块、显示屏和终端组成，其中无线通信模块、声光报警模块、逻辑控制模块、电池模块和显示屏组成逻辑集成模块。如图1所示，辅助测量绳与拉力测量模块两端相连接，使用过程中将测量绳与吊绳一起固定在被吊物件的相同位置，能够保证其受力后伸长量与吊绳相相同。图中的拉力测量模块数据与逻辑模块相连，逻辑模块将采集得到的数据一方面传输至无线通讯模块，使测量绳能够与终端进行通信，另一方面与内部逻辑电路所设最大定值进行比较，若超过定值，则逻辑模块输出信号至声光报警模块，并启动声光报警。逻辑集成模块自带锂电池为其自身供电。

2 原理说明

本装置利用力的相似性原理，在不改变原环形绳（吊绳）结构的情况下，通过在每根吊绳位置新增一条不同弹性系数的测量绳3，利用高精度S型拉力传感器1，测量该测量绳上拉力大小，最后利用相似对比法，实现实时测量吊绳受力。根据吊绳实时受力数据，本装置能实现判断起吊物是否平衡、给出针对性调整建议、吊绳拉力越限报警等功能。

在試吊过程中，S型拉力传感器1将测量数据传输至逻辑模块6，再通过无线通讯模块7传输至终端14，终端14通过对吊绳是否同一时刻开始受力、受力大小是否均匀、受力速度是否相似三个维度综合分析，提供起吊方案调整建议，采用定量化的分析方式有效避免了以经验为主要依据来判断起吊物是否平衡的弊端。

在吊运过程中，S型拉力传感器1将测量数据传输至逻辑模块6，实时监测吊绳所受拉力变化，当某一条吊绳拉力达到临界值或者受力突增时，声光报警模块13启动，提醒地面起吊人员，降低了吊运过程中的风险、减少了吊运过程可能造成的损失。

本装置的设计原理可概括为：

（1）逻辑模块6对比吊绳受拉力f大于吊绳可受最大拉力F，即可向声光报警模块13发送启动指令。该设计可实现拉力越限报警功能。

（2）逻輯模块6可将吊绳受拉力f通过无线通讯模块7传输至终端14。该设计可实现吊绳受力精准分析。

（3）终端14可通过无线通讯模块7将吊绳最大可受拉力F传输至逻辑模块6中。该设计可实现不同吊绳越限值的调整功能。

（4）液晶显示器8，可显示此时拉力大小f以及越限值F，并自带背光功能。该设计可实现设备自检功能。

（6）锂电池9，可对整个装置供电。该设计可实现长时间使用该智能辅助装置功能。

（7）稳压芯片（12V）10，可为S型拉力传感器1供电。该设计可减少该智能辅助装置电源接入。

3 装置功能

此处以两个使用场景为例，对本装置的功能进行介绍。

3.1 提高试吊工作效率

备品正式开始吊装前需要进行试吊，操作员根据吊运经验，将吊绳与被吊备品固定，然后将测量绳3与吊绳相同方式与被吊备品固定，测量绳与吊绳的另一端也以相同方式挂在吊钩上。完成固定工作后，使测量绳轻微受力并缓缓起吊，观察被吊备品是否平稳，通过终端14分析结果有针对性地对吊绳位置进行调节，即可安全高效完成试吊工作。

3.2 吊绳拉力越限报警

试吊工作完成后，即可进行正式吊装作业。吊装过程中，测量绳实时模拟吊绳的受力状态。如图1所示，与吊绳相同当所述S型拉力传感器1将测量拉力值f实时传输至逻辑模块6。如果此时吊绳内部发生断股，那么测量模块传送至逻辑模块的受力数据会出现明显变化，若逻辑模块判断测量拉力值f大于越限值F，则会启动声光报警模块13，及时提醒现场人员当前存在分风险，采取措施并中止吊装作业，避免更严重的事故发生。

4 结论

本发明基于相似对比法的仓库吊绳智能辅助装置，可用于变电站备品备件起吊外，也可用于各类起吊作业，尤其适用于物件不规则重心难以查找、多根吊绳起吊等复杂起吊作业。在当前电网建设规模大、任务重，项目物资吊装十分频繁的背景下，该装置的投入使用，能给予使用者直观、可靠的信息反馈，协助操作人员调整被吊物件及吊绳至最佳状态，避免起吊事故和人员伤亡，增加吊装作业安全性。