[發明專利]基于大數據的集裝箱起重機在線診斷和預防性維護系統

有效

• 申請號: 201611088589.0
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106698197B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 陸青;楊仁民;嚴梁;方立;王海峰;吳松
• 申請（專利權）人: 上海振華重工電氣有限公司;上海振華重工（集團）股份有限公司
• 主分類號: B66C13/16
• 分類號: B66C13/16;B66C15/06;B66C15/00;G06F17/50
• 代理公司: 上海集信知識產權代理有限公司31254
• 代理人: 周成

技術領域

本發明涉及起重機維護系統，更具體地說，涉及一種基于大數據的集裝箱起重機在線診斷和預防性維護系統。

背景技術

集裝箱起重機是集裝箱碼頭的主要工作設備，其良好狀態和高效工作決定了碼頭的生產效率和經濟收益。同時該類起重機是集機、電、液和計算機控制技術于一體的結構龐大、技術復雜的搬運裝卸設備，單機采購成本很高，維護費用也是企業日常運營的主要成本。因此對于集裝箱碼頭的運維部門來說，做好起重機的日常保養和維護工作、保證起重機隨時可以運行并盡可能降低成本是基本的工作要求。

通常起重機的維保工作由二部分組成：一是司機開機前的巡檢和試車運行。巡檢包括有無異物檢查、主要部件外觀觀察等；然后司機在正式作業前慢速驅動各主要機構，通過視覺、聽覺和觸覺等手段觀察起重機運動狀況，判斷起重機是否可以正常運行。二是碼頭維保部門日常的點檢和定期的檢查和維護等工作。這些維保工作主要集中在鋼絲繩檢查、減速器、制動器等易損器件上。

但是上述常規的維保工作，一般都存在以下問題：不按保養手冊定期檢查；漏檢一些關鍵位置；檢查人員專業程度不高；人為因素很難確保每次檢測的準確性；結構和機構內部開裂無法有效檢測。最終造成的問題是起重機發生突然性的重大故障，通常包括鋼結構開裂、減速器和電機類重大部件等損傷。由于缺乏預期準備，這類故障一般會給碼頭運營帶來重大影響，因為備件到貨耗時或者維修復雜，結果會造成起重機長期停機；更嚴重的是在極端情況下，譬如鋼結構開裂造成起重機垮塌，而帶來重大的人身傷害和關聯物損。

此外隨著自動化集裝箱碼頭興起，傳統的依靠司機在起重機駕駛室中操作起重機的作業方式，逐步改變為由遠程操控室內的人員，借助于圖像和控制技術，進行半自動輔助模式下的操作。由于人機分離，原先有司機承擔的根據作業時的直接感知(聽覺、觸覺、視覺等)來發現起重機故障的任務已經無法實施。因而也需要相關的維保技術保障這種遠程操作的起重機技術發現并消除故障隱患。

目前市場上尚無上述問題的可靠產品，因此研發一種起重機在線診斷技術，實現預防性維護，以防患于未然是起重機設備維護領域的重點需求之一。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于大數據的集裝箱起重機在線診斷和預防性維護系統，解決現有技術中起重機無法在線診斷、維護的問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于大數據的集裝箱起重機在線診斷和預防性維護系統，包括：起重機設備層、傳感器層、網絡層、數據服務層，其中數據服務層進一步分為數據分析和模型層、數據應用層、商業系統層。起重機設備層接收起重機的運行參數；傳感器層接收起重機關鍵部位的傳感器信號；網絡層將運行參數和傳感器信號傳輸至數據服務層；數據分析和模型層預設起重機正常運行模型和故障模型，將運行參數和傳感器信號與模型相比較，從而判斷起重機的運行狀態；數據應用層根據運行參數和傳感器信號預測起重機在未來一段時間內的運行狀態，并以此生成故障預警；商業系統層設定外部數據接口，并將數據分析和模型層、數據應用層的數據向外部輸出。

進一步地，當起重機的運行狀態在數據分析和模型層中判斷為故障時，數據分析和模型層將正常運行模型中的參數傳輸至起重機。

進一步地，數據應用層預設起重機的運行參數閾值和關鍵部位閾值。數據應用層根據一段時間內的運行參數和傳感器信號，預測下一段時間內的運行參數和傳感器信號，并將預測的運行參數和傳感器信號與運行參數閾值和關鍵部位閾值相比較，從而生成故障預警。

進一步地，起重機的運行參數包括電機、起重機結構、制動器、小車、減速器、變速箱的運行參數。

進一步地，關鍵部位的傳感器包括光柵應變傳感器、位移傳感器、振動傳感器、溫度傳感器、拾聲傳感器、監控攝像頭。

進一步地，數據分析和模型層根據運行參數和傳感器信號進行載荷譜分析、應力譜分析、故障模型、壽命預估、預防性維修分析、音頻分析。

在上述技術方案中，本發明首先實現了起重機鋼結構和機構等非常規保養部件的科學檢測，避免相關不可預見并突發的機損故障；其二，能避免備件的浪費，可以根據預防性維護決策來決定備件的購買量，節約其維保成本；其三，通過預防性維護服務，提前獲知故障隱患，能大大減少設備的停機時間，降低了停機損失成本；最后對產品制造商來說，實現了產品使用過程的全過程監控。

附圖說明

圖1是本發明系統的結構示意圖；

圖2是運行參數和傳感器信號包含的信息內容。

附圖標記：