基于STM32的塔机数据采集和监控系统设计

针对塔机作业对运行状态参数和作业环境实时监测的需求,设计了一种基于STM32的塔机数据采集和监控系统。该系统采用STM32F103RCT6为核心的微处理器对塔机运行各项状态参数结合传感器进行数据采集和处理,传感器信号经带数字隔离的A/D转换模块和RS485转TTL模块传输到微处理器,微处理器通过串口转以太网模块将采集的传感器数据发送到由工业交换机和网络摄像机组建的局域网中。最后,采用Java语言结合Spring Boot框架开发系统上位机页面对传感器数据和视频监控画面进行显示。通过测试,该系统能够对塔机运行状态参数和塔机作业环境进行实时监测,传感器采集数据的平均相对误差为0.74%,摄像机监控画面平均延时20.4 ms,实现了数据高速准确的实时监测,满足了监测塔机的系统需求。

基于节段模型测力方法的塔式起重机风荷载特性研究

塔式起重机被广泛应用于铁道工程和土木工程施工过程,属于高耸结构体系,风荷载是塔式起重机结构设计的控制性荷载。为完善《塔式起重机设计规范》(GB/T 13752—2017)和《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中的塔式起重机斜风向设计风荷载计算方法,解决风向、吊臂、平衡臂位置等因素对塔式起重机遮挡和干扰引起的设计风荷载计算问题。选取平头塔式起重机为研究对象,对塔身、吊臂、平衡臂进行多工况的节段模型测力风洞试验,研究湍流强度、节段干扰和遮挡等因素对塔式起重机节段风荷载特性的影响规律,研究不同风向下节段阻力系数分布规律,对比标准化阻力系数与当前主要规范的异同,进而探讨节段斜风向标准化阻力系数计算方法。研究结果表明湍流强度对节段阻力系数影响较小,可忽略,而平衡臂和吊臂相邻节段的干扰会减小测试节段的阻力系数;在斜风向下,由于吊臂和平衡臂之间存在相邻节段干扰,国内外规范方法的计算值均会大于干扰工况的节段风洞试验值;当前主要国家规范规定的垂直风向塔身、吊臂、平衡臂阻力系数与风洞试验测得的阻力系数值较为接近,基于风洞试验结果给出典型风向的塔式起重机各节段的风荷载系数取值可用于结构设计;基于风洞试验测试结果推导的塔式起重机斜风向风荷载计算方法具有较好的拟合效果。研究成果可推荐相关工程应用,可为相关规范的修改或补充提供参考。

考虑岸桥缓存区和能耗节约的AGV协同调度研究

针对自动化集装箱码头岸桥与自动导引小车(Automatic Guided Vehicle, AGV)之间相互等待以及由此产生的能耗浪费等问题,提出了考虑岸桥缓存区和能耗节约的AGV协同调度模型。以岸桥作业延误时间,岸桥和AGV双向等待时间以及设备等待延误能耗为目标建立了多目标混合整数规划模型。提出遗传-模拟退火算法,将遗传算法的结果作为模拟退火算法的初始解输入,在提升模拟退火算法初始解质量的同时还摆脱了遗传算法陷入局部最优的情况。用遗传-模拟退火算法对模型进行求解,并与其他算法进行对比,试验结果表明:遗传-模拟退火算法在收敛速度和收敛效果上相对于其他算法均有所提升。该研究对于码头决策者在调度作业中提高设备作业连续性、节约能耗,实现绿色低碳优化调度具有参考意义。

单轨吊集散式运行、立体化换装模式的探析

协庄煤矿-550 m水平3-3采区和4-2采区共布置三个掘进工作面和一个回采工作面,辅助运输方式为大巷轨道机车加采区单轨吊机车运输,采区之间通过地轨相连,且单轨吊线路未实现网络化运输;单轨吊机车和地轨运输之间,需多次转载、换装后方可将物料运送到采掘工作面,运行效率较低,地轨机车和单轨吊机车交叉运行,占用的辅助运输人员较多,存在诸多安全隐患。为提高辅助运输效率,协庄煤矿通过敷设单轨吊重轨代替地轨运输,将采区之间的单轨吊线路进行了联网,实施“大功率单轨吊+小功率单轨吊”集散式运行、立体化换装模式,实现大巷至采区单轨吊机车之间的快速接驳和连续运输,减少了辅助运输环节和人员占用,提高了运输效率,解决了掘进工作面最后100 m的机械运料难题。

并列存梁区龙门吊纵横向变轨运行施工技术

原有各个存梁区起重运行均配设起重提梁龙门吊,间隔设置平行轨道,将成品梁从预制台区转至存梁区需要纵、横向两种龙门吊才能完成,造成一次性投入的施工成本高。利用横向轨道连接相邻并列存梁区轨道,增设一条垂直交叉轨道,同时,相邻的并列存梁区共享其中一条基础轨道,实现相邻存梁区共用一组龙门吊进行起重移动运行作业,解决了以往梁场提梁龙门吊只能纵移无法横移的施工难题。该项技术利用变轨龙门吊设备及交叉轨道系统,完成了存梁区起重存放及出梁任务,有效避免特种设备过多投入而带来的成本风险。

并列存梁区龙门吊纵横向变轨运行施工技术

由于原有各个存梁区起重运行均设配设起重提梁龙门吊,采用间隔设置平行轨道将成品梁从预制台区转至存梁区,需要纵、横向两种龙门共同吊装才能完成,这样就会造成一次性投入的施工成本过高的结果。利用横向轨道连接相邻并列存梁区轨道,增设一条垂直交叉轨道,同时相邻的并列存梁区共享其中一条基础轨道,实现相邻存梁区共用一组龙门吊进行起重移动运行作业,解决了以往梁场提梁龙门吊只能纵移无法横移的施工难题。该项技术利用现场起重设备、设施资源完成存梁区起重存放及出梁任务,有效地避免了特种设备过多投入而带来的成本风险。

基于时间序列参数图形化的塔式起重机塔身钢结构损伤辨识方法研究

为实现对塔式起重机塔身状态的快速辨识,文中提出一种基于时间序列参数图形化的塔式起重机塔身钢结构损伤辨识方法。该方法利用QTZ40塔式起重机的仿真模型获得空载下塔身完好状态和不同损伤位置组合状态下的顶端位移数据。以塔身完好状态下的数据进行时间序列分析,建立完好状态的自回归模型;以塔身待检测状态下的数据建立待检测状态的自回归模型;选取塔身各状态在X轴方向和Y轴方向上的自回归模型前3阶参数作为提取的特征值构建特征三角形;以完好状态三角形面积作为参考值建立安全区间;以待检测状态三角形面积作为损伤辨识值对塔身钢结构进行损伤辨识。该方法的优点在于利用较少的参数进行图形化,以图形面积反映监测数据中所蕴含的信息并优化传感器的数量,只需在塔身顶端布置极少的传感器即可实现塔身状态的快速辨识。同时,通过塔式起重机塔身刚度物理实验台验证了该方法的有效性。

钢卷库区物流管理系统智能化改造

针对山钢股份莱芜分公司宽带生产线成品库区仓储物流管理系统存在成品仓储规划不合理,人工行车调度的不确定性及数据人工录入易出错等问题,进行了库区物流系统智能化改造,实现了行车远程控制和智能化无人驾驶,仓储成品钢卷实现了智能化管理,节省了大量人力资源,提升了库区物流作业效率,降低了库区作业的安全风险。

基于丹顶鹤营巢生境保护的水量调配研究

以吉林省的向海湿地为研究区,根据多年调查的濒危物种丹顶鹤的营巢信息,通过多时相的遥感影像分析,研究了丹顶鹤营巢特征与水文条件的关系.在此基础上,建立了丹顶鹤适宜营巢的临界水文条件经验模型,依据向海湿地与霍林河多年的水文与气候数据,提出了基于丹顶鹤营巢生境保护的水量调配标准.结果表明:丹顶鹤营巢的适宜生境为"水生芦苇群落",丹顶鹤营巢数量与水生芦苇群落的面积呈正相关,而集水区域面积与水生芦苇群落面积亦呈显著正相关.集水面积的长期动态分析表明:向海湿地水文状况近年极不稳定,与霍林河的流量、向海湿地降水量、蒸发量等因素密切相关.通过多元回归分析建立了集水面积的预测经验模型.基于这些经验模型和野外调查资料,讨论了通过调配河流流量来保证丹顶鹤适宜营巢生境所需要的临界水文条件,结果为:每年的4—9月间,如果霍林河上游水文站河流的月平均流量控制在13 m3/s,第二年春季向海湿地就能够满足丹顶鹤营巢所需的水文条件.研究结果将为基于丹顶鹤营巢生境保护的水量调控提供科学依据.

港口门式起重机动态监测仪的研究与开发

叙述了港口门式起重机动态监测仪的结构、硬件与软件设计。在该监测仪中 ,使用了计算机网络和通信技术 ,能实时测量门式起重机的各项作业和运行参数 ,并将这些参数送到局域网上 。

小兴安岭白头鹤繁殖地种群数量初步调查

2004年通过地面和航空调查等方法,对繁殖于小兴安岭沾河流域的白头鹤(Grusmonacha)种群进行了数量调查,共统计到白头鹤30只。发现了3对鹤的巢;2对以及2只单只的个体,虽然没有发现巢,但根据其保护领域的行为,可以确定其为繁殖个体。同时统计到13只没有参加繁殖的个体,以及3只不能判明是否参加繁殖的个体。通过本次调查表明,小兴安岭沾河流域的森林沼泽是我国白头鹤的重要繁殖地。

四川省黑颈鹤的分布及保护状况

根据野外调查、文献和救护个体统计,四川省34个县(区)有黑颈鹤(Grus nigricollis)分布,其中繁殖地记录有10个县,迁徙地记录有24个县,未发现有黑颈鹤越冬地的记录。黑颈鹤在四川省的繁殖地有2个区域,一个是若尔盖湿地,这个区域是目前已知黑颈鹤繁殖最集中和数量最多的区域;另一个是川西高原的沙鲁里山,其繁殖种群分散,数量较少。黑颈鹤的繁殖地大多都已经被划为保护区,但保护管理还有待加强。对黑颈鹤繁殖的系统研究还不够深入,有待进一步加强。

舟山地区起重机金属结构腐蚀现状调研及分析

舟山地区处于高湿、高温、高盐分的海洋性气候环境,服役于此自然环境下7 000余台起重机械的钢结构及配套件会遭受各式各样的腐蚀破坏,影响起重机械的安全使用。通过实地调研相关企业和检测本地区相关行业起重机钢结构腐蚀情况,在基本掌握本地区起重机腐蚀现状的基础上,对缓解特种设备起重机械腐蚀提出了有针对性的管理建议。

双场桥集装箱堆场效能仿真研究

以双场桥集装箱堆场为研究对象,通过建立堆场作业多智能体仿真模型,研究接力作业模式下堆场的作业效率和能耗。模拟在自动导引车和港外集卡抵达时间不确定性的条件下双场桥复杂的作业过程,实现堆场机械功率和能耗的定量计算。通过对作业效率和能耗指标的定量分析,探究不同工况下接力区位置对堆场效率和设备能耗的影响。结果表明:堆场作业仿真模型可有效模拟堆场设备作业流程及其交互行为,并得到不同工况下的效率和能耗指标值。此外,最大效率和最小能耗对应的接力区位置不尽相同,应根据具体工况合理设计接力区来实现效率和能耗的双目标。

山区大跨径悬索桥缆索吊机设计研究

针对跨径千米以上且加劲梁节段质量超过150t的大跨径山区悬索桥,以云南龙江大桥为例,阐述了大跨径悬索桥缆索吊机主索、起重和牵引系统、索鞍、支索器的设计,以及控制系统和结构材料的选用。实践经验证明,该工程缆索吊的设计充分考虑了大跨度和大起重吨位的特点,采用智能化集成控制系统,运行稳定可靠,为今后类似的桥梁工程提供借鉴。

雅鲁藏布江中游河谷黑颈鹤自然保护区功能区调整及其生态影响

黑颈鹤为我国濒危珍稀鸟类,西藏雅鲁藏布江中游河谷黑颈鹤自然保护区是黑颈鹤最主要的越冬栖息地。分析原有保护区在区划范围和功能分区方面存在的问题,提出保护区的保护范围和功能区的调整方案。调整结果:将非保护区黑颈鹤越冬栖息地的湖泊湿地和河谷农田湿地划入保护区实验区,将保护区范围内的山地、干线公路两侧和人口密集区等无黑颈鹤活动的区域划为非保护区。分析保护区范围调整后的生态影响,并就如何促进保护区的建设和发展提出建议。

基于CAN总线的900t轮胎式提梁机分布式控制系统

900t轮胎式提梁机是高速铁路建设的重要装备,由于其控制系统具有空间分布散、控制对象多、功能复杂等特点,故其控制系统是整体设计的关键.论述了在提梁机上设计3层网络构架体系的分布式控制系统以及分布式控制系统策略.通过数学建模,针对网络延时,说明了分布式控制系统对比例-积分-微分控制算法(PID)运用的影响.在TrueTime中对所设计的控制系统和策略进行了建模并仿真,得到所设计的控制系统稳定可靠的结果.

白鹤梁题刻保护方案的前期研究

对以往白鹤梁题刻保护方案做了回顾和比较,并对前期研究及部分结论进行了阐述.认为在江水中原地保护陈列方案存在较多的工程技术上和经济上合理性的巨大挑战,而就地自然保护方案对于白鹤梁题刻展示不够充分.在自然保护基础上进行的水域复建方案是目前较为可行的方案,水工实验等方面的研究中也支持了水域复建方案.

气候变化对我国白枕鹤繁殖地分布的影响

基于白枕鹤(Grus vipio)在我国东北地区繁殖地分布数据,以温度、降水等数据作为预测的环境因子,利用最大熵模型(Maxent)预测白枕鹤在我国东北地区的繁殖地潜在分布。在此基础上耦合3种大气环流模型,同时结合2种气候情景,预测气候变化对我国东北白枕鹤繁殖地分布的影响。结果表明,在未来气候变化情景下,白枕鹤的繁殖地分布范围有减少趋势,且分布地区向北及向西移动。其中,A2情景变化程度大于B2情景,向北及向西移动的趋势更加明显,显示气候变化对白枕鹤繁殖地分布有显著影响。

云南大山包自然保护区黑颈鹤觅食区适宜性评价研究

云南大山包自然保护区是黑颈鹤越冬的重要栖息地,以保护区GF-2影像及DEM为数据源,选取地表覆被、人为干扰、地形因子等作为评价指标,采用层次分析法确定评价指标权重。使用线性加权模型,在遥感、地理信息技术的支持下开展大山包自然保护区黑颈鹤觅食区适宜性评价研究,结果显示:1)保护区分布有黑颈鹤适宜觅食区10989.53 hm^(2),其中,最宜觅食区面积3429.41 hm^(2),占保护区总面积的17.82%;2)空间分布上,最宜觅食区集中分布在保护区的中部、中北部及西南边缘部分区域,次宜觅食区在保护区均匀分布;3)最宜觅食区大面积连片分布少,呈现斑块数量多、面积小、几何形态破碎度较大的特征。基于此,在后续保护区规划、建设中,应进一步加强对黑颈鹤觅食区的监管、减少人为干扰,并采取有效措施,不断恢复和提升黑颈鹤觅食区的生态环境条件,促成黑颈鹤觅食区面积的连片扩增和质量改善,为保护区黑颈鹤种群恢复、湿地生态系统的保护等提供保障。