中小企业创新基金高精度智能型起重量限制项目可行性研究报告投资建议书word文档（49页）

姓名陈志祥身份证件号码学历工程硕士所学专业机电体化工程目前与企业之间关系全职毕业学校南京理工大学手机通信地址市镇川埠自我陈述经历本人陈志祥，男，岁，本科学历，硕士学位，高级工程师，无锡市模具协会常务理事，目前担任市电气制造有限公司技术总工程师，该项目研发人员。

从事传感器衡器起重量限制器制造设计十多年，曾主持参与生产科研项目多项，其中离子高压静电水处理器项目年获江苏省高新技术产品称号，并被列为江苏省火炬计划项目。

姓名顾建豪身份证件号码学历本科所学专业机械制造工艺及设备目前与企业之间关系全职毕业学校江苏广播电视大学手机通信地址市镇川埠自我陈述经历本人顾建豪，男，岁，大学本科学历，目前担任市电气制造有限公司销售部主管，该项目研发人员。

长期从事传感器设计开发工作，在称重行业有着独特设计思路和工作理念，在行业权威杂志发表了多篇论文，在衡器行业工作十年以上，曾参与包钢连铸大包称重系统设计生产调试工作。

二项目技术方案与创新性项目技术原理本项目产品是高精度智能型多功能产品报警系统，主体设备由传感器子系统测控子系统和主控计算机三部分组成，为不同功能子系统集成运用，是集成创新项目，系统包含作业数据实时测控子系统，数据传输子系统，数据处理分析与存储子系统，所依据技术原理包括采用有限元分析，建立各种弹性体力学模型。

其基本原理为将求解域分割成通过节点互连有限个单元，给每单元假定合适近似解，通过推导该域满足条件平衡方程，物理方程，几何方程，边界条件等获得该问题解。

其基本过程为前处理阶段建立求解域物理模型并简化将求解域离散成通过节点互连有限个单元，获得单元刚度矩阵，并组装成整体结构刚度矩阵将非节点载荷往节点移置组成载荷矩阵得到整体刚度方程。

求解阶段将边界条件代入整体刚度方程，通过高斯消元等办法得到问题解。

后处理阶段用图形显示或列表输出评价分析结果。

数字智能化称重传感器技术理论凡具有种或多种敏感功能，能够完成称重信号检测和处理逻辑判断闭环控制双向通讯循环自检和自诊断自动校正和补偿自动计算等全部或大部分功能称重传感器叫做数字智能化称重传感器。

从结构上看，它既可以是整体型集成化结构，也可以是分离型模块化结构。

其基本配置为模拟式传感器数字变送放大与电路传感器软件补偿智能化自控软件数字智能化称重传感器。

首先将模拟信号转换成数字信号，并利用软件算法具有非线性映射能力对传感器标定数据进行输入输出特性反非线性逼近，将其作为智能传感器系统非线性温度和蠕变校正软件，使传感器在该软件支持下提高测量精度，用传感器实验数据通过训练网络，提高测量相对误差。

网络化通讯技术工业过程控制系统中，基于现场总线是全分散全数字化全开放和可互操作取代现场对模拟信号线，采用双绞线光缆或无线电方式传输数字信号，减少大量导线，提高了可靠性和抗干扰能力。

计算机通讯技术应用于传感器称重数据与各类控制信息双向通讯多机多单元通讯联网通讯工业现场总线无线通讯包括远程技术技术机器与机器无线通讯技术无线数据采集乃至无线网络管理系统，使得该项目智能化功能又迈出了更新步。

从传统传感器单功能单检测向多功能和多变量检测，由开环数据传送向主动闭环控制和信息处理，由孤立次仪表向系统化集成化网络化方向发展，是高精度智能型起重量限制器智能化功能扩展又个领地。

项目国内外研究开发现状目前，发达国家先进起重机无论在安全监控还是在自动运行控制方面都具有相当高水平。

如德国起重机，采用激光装置测量起吊物重心位置，依靠超声波传感器引导取物装置抓取货物。

大车和小车运行采用编码轨迹系统测定路径，起升高度采用恒定张紧测量索和角度发生器测定。

起重机采用磁场变换器激光达到高度精度定位。

英国起重机上安装了近场感应系统，可避免起重机之间相互碰撞。

采用无线遥控时，载重量也能在远程发射机上显示。

起重机上还装有微机自诊断监控系统，该系统能提供大部分常规维护检查内容，如钢丝绳状况，减速器油温定位，车轮轴承温度，起重机载荷应力和振动情况，振动器摩擦衬片寿命及温度状况等等。

德国近年来为解决起重机吊具防遥控制问题，开发了模糊逻辑电路控制技术，用神经信息技术和模糊技术来寻找开始加速最佳时刻，将有经验司机防遥实际操作数据输入系统，实现最优控制。

模糊控制方式能确定实施自动工作控制指令，将人们主观模糊量通过模糊稽核进行数字化定量，再利用微处理机实现像熟练司机样自如操作，取得更高效率和安全性。

国内起重机械监控仪产品开发起步较晚，从年代初，有大专院校科研院所等单位对超载保护装置进行了研究设计生产不过，发展至今也已渐成规模。

尤其是电子器件发展，使目前国内电器型超载保护装置产品技术水平上了个新台阶，但是我国起重机械安全监控仪监控功能比较单，大部分是测量监控其起重量和起升力矩运行状态，与国外同类产品相比，仍有较大差距。

而利用物联网技术实行远程数据监控和提取技术监控系统国内尚未实现产业化生产。

随着科学技术进步发展和互联网技术进步延伸和普及，物联网技术将会在起重机械安全监控方面得到定程度应用。

因此涉及起重机械运行过程中影响安全方面各物理量测量监控和存储，并且借助于物联网技术进行数据远程提取和监控起重机械安全监控系统将会是起重机械运行保护装置发展趋势。

项目主要内容及创新点项目主要内容及技术路线项目主要内容第部分由安装在起重机不同部位传感器子系统构成三点张力及新型垫板式传感器设计开发已经成功，根据用户意见需要进步优化完善产品平衡杆系统力传感器采用超薄型力传感器和侧压传力装置体化研究和设计，实现平衡杆系统高精度设计和双输出设计，解决钢厂部分大吨位起重机无法安装常规起重量限制器问题桥式起重机角尺座力传感器，替代原先小车和运行钢轨支撑角尺座，是种运动中使用力传感器，必须要考虑小车刹车和启动抗水平冲击力，要具备较高动态响应能力，钢厂使用时铁水和钢水直接辐射在传感器部位，因此需要耐高温设计第二部分为测控子系统，分别是具有特定功能集成式单片机，力传感器内置式信号采集数字滤波精度修正和长线传输驱动，每个传感器都有各自编号，进行总线上各个传感器状态分析以及多传感器组网。

运用黑匣子和热插拔提取技术来对起重机起重状态各种参数存储和提取功能，让设备监管部门提供非常有力原始分析数据。

同时也可以分别传输给主控计算机，并且执行主控计算机发出对起重机进行控制命令，确保起重机安全作业。

第三部分为主控计算机，它是车载计算机，主控计算机作为线计算机，接收测控子系统传来起重机运行特征数据，完成对数据分析储存和传输，发出具体起重机安全运行控制命令，进行载荷谱作业时间谱等起重机运行特征图形显示人机交流。

另外，主控计算机还可以将些特征数据打包进行无线网络传输，供在非作业现场二线计算机在远程进行起重机运行状况查询监督。

二线计算机可实现对多台起重机运行状况查询，这样就能达到用户或安全监管部门对起重机运行状况掌控，实现起重机械寿命分析安全评定风险评估等分析，进行全方位监控。

项目技术路线本项目经过初期技术及工艺论证，相关技术已经较为成熟，因此项目设计是可行。

项目技术路线如下图结构示意图项目技术路线项目创新点应用创新目前市场上起重机用起重量限制器，主要是通过传感器前置放大器，将安装在起重机测力点下传感器输出毫伏信号放大倍后，再传送给控制仪表进行电压信号采集和处理，因此本项目最重要应用创新是采用了数字技术应用该领域，大大提高精度和抗干扰能力，并进行远距离传输，同时运用黑匣子和热插拔提取技术来对起重机起重状态各种参数存储和提取功能，让设备监管部门为起重设备寿命预测，安全评定，风险评估，应急抢险，事故分析等提供非常有力原始分析数据。

应用创新另表现在不同功能子系统模块集成应用，实现起重机运行状况图形显示特征数据储存以及远程查询监督。

项目产品是种多项技术功能综合运用和集成创新，它将多种测控传感器系统测控系统数据处理分析系统在个大系统中实现结构集成设计，使各传感器不但能够发挥各自功能，实现防止起重机械危险作业，又能够实现起重机运行测控数据传输和进行处理分析存储等，以及实现用户和安全管理部门对起重机使用状况远程查询监督和相关安全分析。

技术创新运用网络技术，制定标准计算机和网络接口，建立强大数据库管理功能，方便使用诸如等数据提取，远程监控和维护等，为用户开展寿命预测安全评定风险评估应急抢险以及事故分析等提供依据。

综合运用多种高精度传感器可以实时测定起重量工作幅度工作风速以及前后大车距离等个参数，综合精度均在以内，实现纠偏控制，防止碰撞避免危险作业等功能。

运用计算机技术，建立载荷谱和作业时间计算记录，提供全面标准化控制信号，确保起重机安全运行。

项目产品是种多项技术功能集成创新，将多种测控传感器系统数据传输系统数据处理分析在个系统中实现结构集成设计，使各传感器不但能够发挥各自功能，实现防止起重机械危险作业，又能够实现测控数据传输和进行处理分析存储等。

相关几个结构设计已申请实用新型专利。

结构创新主要结构方面创新具体包括平衡杆力传感器般采用鱼背桥式传感器，如图所示宽度在左右，但部分大吨位起重机平衡架采用多支座结构，支座厚度，无任何空间安装常规鱼背桥式传感器，因此必须设计超薄型传感器，弹性体结构采用全新支座超薄型结构，把传统传力装置改成侧压型传力装置，设置了新型鱼背结构，双路输出结构，在西宁特殊钢股份有限公司试用，精度大大提高，得到用户肯定和赞赏。

下图为用户试用现场照片耐高温角尺座体化称重传感器，此形式传感器作用原理为只单剪梁构成桥式结构，具有较强抗侧载和抗冲击能力，其接触受力部位为球面特殊形状受力，综合精度高。

替代原先小车和运行钢轨支撑角尺座，是种运动中使用力传感器，在南通宝钢试用，精度高，可靠性好，得到了用户认可。

采用支架和框型支架结构对旁压式传感器进行限位，定位快速准确，夹紧可靠起重量限制器安全栅正激励线负激励线放大信号线地线之间均连接并联稳压二极管构成稳压电路，实现对电路中过电压启动保护，解决了由于过载过热及短路时引起过电流或过电压限制保护在称重传感器前置放大电路惠斯顿电桥与集成放大芯片之间增加了无源低通滤波电路，通过该低通滤波电路中电感，对共模干扰信号进行抑制，同时通过该低通滤波器，还可抑制信号输入或信号输出线上存在差模干扰信号，减少共模和差模干扰信号，从而保护放大器对传感器毫伏信号高质量线性放大。

相关几个结构设计是国内首创，已申请实用新型专利和项发明专利。

预计项目完成时达到关键技术及技术指标将传感器信号采集滤波运算精度修正和数字信号远距离传输驱动都集中在传感器本体内部完成，每只传感器都有各自编号，从而便于组网及记录。

运用热插拔接口技术，对起重机段时间范围内所有起重量运行数据进行提取。

提取路径按照存储器使用单位组织机构代码起重机编码号数据提取时间年月日，存放到存储器根目录下。

具有对起重机段时间内，起重量运行状态进行自动记忆黑匣子功能。

记录内容为表表序号日期时间百分比重量持续时间统计结果运行时间小时分秒轻载