一、引言

門式起重機(jī)作為港口、鐵路等領(lǐng)域的重要特種設(shè)備，其抗風(fēng)穩(wěn)定性直接關(guān)系到作業(yè)安全。傳統(tǒng)檢測(cè)方法依賴人工測(cè)量與經(jīng)驗(yàn)判斷，存在效率低、誤差大等問(wèn)題。本文提出一種基于無(wú)線傳感技術(shù)的智能化便攜式檢測(cè)裝置，通過(guò)頂推力與風(fēng)載等效原理實(shí)現(xiàn)抗風(fēng)能力的實(shí)時(shí)評(píng)估，為設(shè)備安全運(yùn)行提供可靠技術(shù)支撐。

二、系統(tǒng)工作原理

1. 力學(xué)等效模型建立
基于結(jié)構(gòu)力學(xué)理論，建立頂推力與風(fēng)載的等效轉(zhuǎn)換模型：
F_wind = k × F_push
式中：F_wind為等效風(fēng)載荷，F(xiàn)_push為實(shí)測(cè)頂推力，k為轉(zhuǎn)換系數(shù)（通過(guò)有限元仿真與現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定確定）。

2. 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集技術(shù)
采用多軸力傳感器陣列實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頂推力變化，結(jié)合風(fēng)速風(fēng)向儀獲取環(huán)境參數(shù)。傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)LoRa無(wú)線協(xié)議組成Mesh網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式采集與集中傳輸。

三、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 模塊化架構(gòu)
系統(tǒng)由三部分組成：

• 前端感知層：集成六維力傳感器與氣象監(jiān)測(cè)模塊
• 數(shù)據(jù)處理層：基于STM32H7的邊緣計(jì)算單元
• 人機(jī)交互層：7寸工業(yè)級(jí)觸控終端

2. 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

• 力測(cè)量范圍：0-500kN（精度0.1%FS）
• 風(fēng)速測(cè)量范圍：0-60m/s（精度±0.3m/s）
• 數(shù)據(jù)更新頻率：100Hz
• 續(xù)航能力：內(nèi)置鋰電池支持8小時(shí)連續(xù)工作

四、軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

1. 實(shí)時(shí)計(jì)算模塊
采用卡爾曼濾波算法處理動(dòng)態(tài)信號(hào)，結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等效系數(shù)k的實(shí)時(shí)修正模型，確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2. 可視化界面設(shè)計(jì)
終端軟件實(shí)現(xiàn)：

• 多參數(shù)實(shí)時(shí)曲線顯示
• 抗風(fēng)等級(jí)自動(dòng)評(píng)估（依據(jù)GB/T 3811-2023標(biāo)準(zhǔn)）
• 歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與趨勢(shì)分析

五、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

在某港口進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，結(jié)果表明：

• 頂推力測(cè)量誤差≤0.8%
• 等效風(fēng)載荷計(jì)算誤差≤2.5%
• 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間<50ms

六、應(yīng)用價(jià)值

該裝置突破傳統(tǒng)檢測(cè)模式的局限性，具有以下優(yōu)勢(shì)：

• 便攜性：整機(jī)重量<15kg，支持單人快速部署
• 實(shí)時(shí)性：實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)工況下的抗風(fēng)能力在線評(píng)估
• 經(jīng)濟(jì)性：?jiǎn)未螜z測(cè)成本降低70%以上
• 標(biāo)準(zhǔn)化：提供統(tǒng)一的量化評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，消除人為誤差

七、結(jié)論

該智能化檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)多學(xué)科技術(shù)融合，為門式起重機(jī)抗風(fēng)性能檢測(cè)提供了高效解決方案。其創(chuàng)新點(diǎn)在于動(dòng)態(tài)等效模型的建立與無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，顯著提升了檢測(cè)精度與效率，對(duì)保障特種設(shè)備安全運(yùn)行具有重要意義。未來(lái)可進(jìn)一步擴(kuò)展至其他大型起重設(shè)備的穩(wěn)定性檢測(cè)領(lǐng)域。