УСТРОЙСТВО БЕЗОПАСНОСТИ АВТОГИДРОПОДЪЕМНИКА

Устройство безопасности автогидроподъемника относится к подъемно-транспортному машиностроению, в частности к устройствам безопасности автогидроподъемников.
Известна система безопасности грузоподъемной машины (патент РФ на полезную модель №51986, МПК7: В66С 23/88, В66С 15, В66С 13/18), содержащая датчики параметров ее работы, выходное устройство и цифровой вычислитель, включающий в себя, по меньшей мере, микроконтроллер, блок памяти и устройство ввода/вывода информации, причем блок памяти подключен к микроконтроллеру, а входы, выходы и/или двунаправленные входы/выходы устройства ввода/вывода информации подключены соответственно к выходам или двунаправленным входам/выходам датчиков параметров работы грузоподъемной машины. При этом программирование систем выполнено на кристалле, а первичный преобразователь, интегрирован с электронной схемой обработки его сигнала.
Недостатками известной системы безопасности грузоподъемной машины являются низкая надежность в работе, низкая точность контроля за состоянием рабочих элементов автогидроподъемника.
Заявляемое устройство безопасности автогидроподъемника решает задачи создания устройства безопасности автогидроподъемника, позволяющего осуществлять прогноз остаточного ресурса, а также расширения арсенала технических средств для этих целей.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности работы и повышение точности контроля за состоянием рабочих элементов автогидроподъемника, а также расширение арсенала средств, предназначенных для этих целей.
Заявляемое устройство безопасности автогидроподъемника включает датчики параметров работы автогидроподъемника, выходное исполнительное устройство, устройство визуализации результатов прогноза и цифровой вычислитель, включающий в себя, по меньшей мере, микроконтроллер и блок памяти, подключенный к микроконтроллеру.
Заявляемое устройство безопасности автогидроподъемника отличается тем, что датчики параметров работы автогидроподъемника выполнены в виде векторных акселерометра, гироскопа и магнетометра, объединенных в единый блок, включенный в состав микроэлектромеханических систем по одному блоку в каждую; микроконтроллер включает блок вейвлет-анализа, блок пополнения базы знаний и обращения к нейросети, нейросеть и блок распознавания образа состояния автогидроподъемника; цифровой вычислитель дополнительно содержит блок управления выходным исполнительным устройством и устройством визуализации результатов прогноза, подключенный к микроконтроллеру.
Технический результат достигается за счет того, что датчики параметров работы автогидроподъемника выполнены в виде векторных акселерометра, гироскопа и магнетометра, объединенных в единый блок, включенный в состав микроэлектромеханических систем по одному блоку в каждую, что позволяет повысить точность контроля за состоянием рабочих элементов автогидроподъемника. Технический результат достигается также за счет того, что микроконтроллер включает блок вейвлет-анализа, блок пополнения базы знаний и обращения к нейросети, нейросеть и блок распознавания образа состояния автогидроподъемника, что позволяет повысить точность контроля за состоянием рабочих элементов автогидроподъемника. Технический результат достигается также за счет того, что цифровой вычислитель дополнительно содержит блок управления выходным исполнительным устройством и устройством визуализации результатов прогноза, подключенный к микроконтроллеру, что позволяет повысить надежность работы заявляемого устройства.
На фигуре 1 изображена блок-схема заявляемого устройства безопасности автогидроподъемника, где:
1 - микроэлетромеханическая система,
2 - цифровой вычислитель,
3 - выходное исполнительное устройство,
4 - устройство визуализации результатов прогноза,
5 - блок памяти,
6 - микроконтроллер,
7 - блок управления выходным исполнительным устройством и устройством визуализации результатов прогноза.
На фигуре 2 изображена блок-схема микроконтроллера, где:
6 - микроконтроллер,
8 - блок вейвлет-анализа,
9 - блок пополнения базы знаний и обращения к нейросети,
10 - нейросеть,
11 - блок распознавания образа состояния автогидроподъемника.
Заявляемое устройство безопасности автогидроподъемника состоит из одной или нескольких микроэлектромеханических систем 1, входы и выходы каждой из которых соединены с выходами и входами цифрового вычислителя 2. Каждая микроэлектромеханическая система 1 включает векторные акселерометр, гироскоп и магнетометр, объединенные в единый блок (на схеме не показан). Цифровой вычислитель 2 соединен с выходным исполнительным устройством 3 и устройством визуализации результатов прогноза 4. Цифровой вычислитель 2 включает блок памяти 5, содержащий базу знаний, входы и выходы которого соединены с выходами и входами микроконтроллера 6. Микроконтроллер 6 соединен с блоком управления выходным исполнительным устройством и устройством визуализации результатов прогноза 7. Микроконтроллер 6 содержит блок вейвлет-анализа 8, соединенный с блоком пополнения базы знаний и обращения к нейросети 9, нейросеть 10 и соединенный с ней блок распознавания образа состояния автогидроподъемника 11.
На практике заявляемое устройство безопасности автогидроподъемника работает следующим образом. Перед началом работы в блок памяти 5 вносят базу знаний в виде наборов вейвлет-коэффициентов, соответствующих линейным и угловым перемещениям, скоростям и ускорениям каждого рабочего элемента автогидроподъемника в диапазоне работоспособного состояния. При этом наборы вейвлет-коэффициентов, соответствующие диапазону работоспособного состояния каждого рабочего элемента автогидроподъемника, определяют при моделировании работы автогидроподъемника в рабочих и транспортных положениях, а также в положении выставления опор и при динамических и статических испытаниях. Одну или несколько микроэлектромеханических систем 1 устанавливают на автогидроподъемнике в точках контроля его рабочих элементов. При этом в процессе работы заявляемого устройства безопасности автогидроподъемника векторные датчики, а именно: векторные акселерометр, гироскоп и магнетометр, объединенные в единый блок в составе каждой микроэлектромеханической системы 1, контролируют параметры того или иного рабочего элемента автогидроподъемника в точке, в которую установлена соответствующая микроэлектромеханическая система 1. Векторный акселерометр получает и передает для дальнейшего анализа аналоговый сигнал о линейном ускорении, векторный гироскоп получает и передает для дальнейшего анализа аналоговый сигнал об угловом ускорении, а векторный магнетометр получает и передает для дальнейшего анализа аналоговый сигнал о напряженности магнитного поля на поверхности контролируемого рабочего элемента автогидроподъемника. Каждая микроэлектромеханическая система 1 преобразует векторные аналоговые сигналы, поступающие от датчиков, в векторные цифровые, выбирает диапазон сигналов, необходимый для дальнейшего анализа, и передает векторные цифровые сигналы в выбранном диапазоне в цифровой вычислитель 2, который работает по программе, записанной в нейросети 10 микроконтроллера 6. В числовом вычислителе 2 векторные цифровые сигналы от каждой микроэлектромеханической системы 1 обрабатывают с помощью микроконтроллера 6, который по полученным векторным цифровым сигналам о линейных и угловых ускорениях рабочих элементов автогидроподъемника вычисляет векторные цифровые сигналы о линейных и угловых скоростях и о линейных и угловых перемещениях каждого рабочего элемента автогидроподъемника. Затем все векторные цифровые сигналы (полученные и вычисленные) поступают в блок вейвлет-анализа 8 для преобразования каждого вектора цифрового сигнала в соответствующие наборы вейвлет-коэффициентов. Полученные в блоке вейвлет-анализа 8 наборы вейвлет-коэффициентов поступают в блок пополнения базы знаний и обращения к нейросети 9, который проводит сравнение наборов вейвлет-коэффициентов, полученных в блоке вейвлет-анализа, с наборами вейвлет-коэффициентов, внесенными в базу знаний блока памяти 5. При этом те наборы, которые отсутствуют в базе знаний блока памяти 5, микроконтроллер 6 передает из блока пополнения базы знаний и обращения к нейросети 9 в блок памяти 5 на пополнение базы знаний. Микроконтроллер 6 с помощью блока пополнения базы знаний и обращения к нейросети 9 также передает из базы знаний блока памяти 5 в нейросеть 10 те наборы вейвлет-коэффициентов по каждому вектору, которые соответствуют как минимум по одному вейвлет-коэффициенту одному или нескольким наборам вейвлет-коэффициентов, полученным из блока вейвлет-анализа 8. Нейросеть 10 выбирает по каждому вектору один набор вейвлет-коэффициентов из базы знаний блока памяти 5, наиболее близкий по точности соответствия каждого вейвлет-коэффициента с поступившим из блока вейвлет-анализа 8 набором вейвлет-коэффициентов. Нейросеть 10 направляет отобранные по всем векторам самые точные наборы вейвлет-коэффициентов из базы знаний блока памяти 5 в блок распознавания образа состояния автогидроподъемника 11, при этом нейросеть 10 переобучается на основе отобранных самых точных наборов вейвлет-коэффициентов по каждому вектору. Блок распознавания образа состояния автогидроподъемника 11 принимает управляющее решение на основе поступивших наборов вейвлет-коэффициентов и принимает решение об остановке автогидроподъемника либо делает прогноз об остаточном ресурсе автогидроподъемника, который передает в устройство визуализации результатов прогноза 4. Решение об остановке автогидроподъемника поступает в выходное исполнительное устройство 3, которое останавливает работу автогидроподъемника.
Пример. Изготовили три опытных образца устройства безопасности автогидроподъемника и установили их на корневую и две выдвижные секции телескопической трехсекционной стрелы коробчатого типа стрелового самоходного автогидроподъемника ПСС-131.18Э на шасси автомобиля ГАЗ-3309, предназначенного для доставки людей и оборудования на высоту до 18 м и выполнения строительно-монтажных и электротехнических работ в соответствии с зоной обслуживания. Провели испытания работы опытных образцов устройства безопасности на автогидроподъемнике ПСС-131.18Э в транспортном положении во время движения автомобиля ГАЗ-3309 к месту работы. Также провели испытания работы опытных образцов устройства безопасности на автогидроподъемнике ПСС-131.18Э во время выставления опор автогидроподъемника после транспортировки его на место работы. Также провели испытания опытных образцов устройства безопасности в рабочем состоянии автогидроподъемника ПСС-131.18Э, т.е. во время подъема людей и оборудования на высоту до 18 м. Во время всех испытаний опытные образцы заявляемого устройства безопасности автогидроподъемника показали хорошую работу, что позволило своевременно установить остаточный ресурс работоспособности автогидроподъемника ПСС-131.18Э.
Изготовленные опытные образцы заявляемого устройства безопасности автогидроподъемника успешно опробованы в условиях эксплуатации на автогидроподъемниках типа ПСС-131.18Э на шасси автомобиля ГАЗ-3309. Заявляемое устройство безопасности автогидроподъемника просто в изготовлении и может быть изготовлено в заводских условиях по обычной технологии на обычном оборудовании.