Способ защиты грузоподъемного механизма и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к технике управления и защиты от перегрузок и повреждения грузоподъемных механизмов, в частности стреловых грузоподъемных кранов. В способе предполагается измерение по меньшей мере одного его рабочего параметра и, при необходимости, обработки этого параметра в соответствии с предварительно определенным порядком этой обработки в реальном масштабе времени. Предусмотрены также индикация значения рабочего параметра и его сравнение с допустимым значением, формирование сигнала блокирования работы грузоподъемного механизма и подача этого сигнала на исполнительное устройство в случае превышения этим рабочим параметром допустимого значения. Значения рабочего параметра и сигнала блокирования и время их появления записываются в энергонезависимую память для хранения с возможностью считывания в случае необходимости. Перед началом работы грузоподъемного механизма формируют дополнительный сигнал блокирования работы грузоподъемного механизма и передают этот сигнал на исполнительное устройство. Кроме того, считывают биометрические данные оператора грузоподъемного механизма, которые совместно со временем этого считывания дополнительно записывают в энергонезависимую память для хранения с возможностью считывания в случае необходимости. После считывания биометрических данных оператора дополнительный сигнал блокирования работы грузоподъемного механизма отключают. Устройство для осуществления способа содержит микропроцессорный вычислитель, модуль управления, модуль ввода/вывода информации, модуль памяти, модуль индикации, исполнительный модуль и датчики рабочих параметров. Дополнительно в устройство введены модуль реального времени и модуль считывания биометрической информации. Микропроцессорный вычислитель выполнен с возможностью формирования дополнительного сигнала блокирования работы грузоподъемного механизма при включении устройства защиты грузоподъемного механизма и отключения этого сигнала при наличии выходного сигнала модуля считывания биометрической информации. Группа изобретений повышает эффективность защиты грузоподъемного механизма. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах управления и защиты от перегрузок и повреждения грузоподъемных механизмов, в частности стреловых грузоподъемных кранов.

Известен способ защиты грузоподъемного механизма от перегрузки путем формирования сигнала управления грузоподъемным механизмом, измерения веса поднимаемого груза, выявления перегрузки грузоподъемного механизма путем сопоставления измеренного и предельно допустимого веса груза и последующей блокировки сигнала управления грузоподъемным механизмом при наличии перегрузки [1].

Устройство для реализации этого способа типа ОГП-1 содержит датчик веса поднимаемого груза, соединенный с входом блока управления, содержащим исполнительное реле блокировки. Контакты реле блокировки включены в цепь управления грузоподъемным механизмом [1].

Недостатком известного способа и устройства для его реализации является отсутствие защиты грузоподъемного оборудования от повреждения при столкновении с различными препятствиями при работе в стесненных условиях (отсутствие координатной защиты).

Кроме того, в данном техническом решении не предусматривается фиксация (запись) рабочих параметров грузоподъемного механизма (отсутствует долговременное запоминающее устройство, регистратор параметров или «черный ящик»).

Этих недостатков не имеет способ защиты грузоподъемного механизма (крана) от перегрузки и повреждения путем формирования сигналов управления грузоподъемным механизмом (краном), измерения его рабочих параметров - грузового момента и фактического положения грузоподъемного (стрелового) оборудования, задания зоны допустимых положений этого оборудования, формирования сигналов блокировки механизмов управления краном путем сравнения измеренного грузового момента с предельно допустимым и путем сопоставления фактического положения грузоподъемного оборудования с зоной его предельно допустимых заданных положений, а также последующего отключения сигналов управления грузоподъемным механизмом в случае наличия сигналов блокировки, а также записи в энергонезависимое запоминающее устройство параметров грузоподъемного механизма (крана) с обеспечением возможности считывания в случае необходимости [2-5].

Данный способ реализован в ограничителе нагрузки крана типа ОНК-140 [2], в свидетельстве на полезную модель [3], в патенте [4] и в заявке [5].

Известное устройство содержит электронный блок с элементами индикации, долговременным запоминающим устройством и органами управления, к которому по радиальной схеме (при помощи отдельных проводов) подключены блок выходных реле, датчики рабочих параметров грузоподъемного механизма, датчик угла наклона стрелы, датчик азимута, датчики для определения усилия (преобразователи давления) и датчик длины стрелы [2-5].

Недостатком известного технического решения является отсутствие ограничения доступа посторонних лиц к управлению грузоподъемным механизмом, а также отсутствие фиксации реального времени при записи параметров грузоподъемного механизма в долговременное запоминающее устройство. Кроме того, применение радиальной схемы подключения датчиков к электронному блоку приводит к наличию большого количества электрических жгутов на кране, что приводит к снижению надежности и увеличению трудоемкости монтажа и ремонта ограничителя на кране.

Известен также способ управления грузоподъемным краном путем сохранения кода оператора в специальном жетоне, ручного ввода аналогичного кода, сопоставления введенного и ранее сохраненного кодов и, в случае их совпадения, формирования кодированного сигнала, сравнения этого кодированного сигнала с предварительно сохраненным в памяти и, в случае их идентичности, разрешения работы грузоподъемного крана [6].

Устройство для реализации известного способа содержит последовательно соединенные устройства ввода кода оператора, модуль ввода информации, микропроцессорный контроллер, блоки кодирования и декодирования команд управления исполнительными механизмами, а также модуль постоянного запоминающего устройства и модуль реального времени, соединенные с модулем ввода информации и с микропроцессорным контроллером общей микропроцессорной шиной, а также модуль индикации и модуль хранения персональных данных оператора, выполненный в виде специального жетона с электрически связанными между собой элементом памяти и разъединителем [6].

Известное техническое решение позволяет повысить безопасность работы грузоподъемного механизма (крана) за счет исключения доступа к его управлению персонала, не имеющего специального разрешения, сократить аварии, обусловленные неправильным управлением и эксплуатацией кранов, а также устанавливать конкретных лиц, причастных к произошедшим авариям.

Однако требования дополнительного ввода кода и подключения специального жетона приводит к необходимости выполнения оператором дополнительных действий при работе на кране и, соответственно, усложняет работу оператора. Кроме того, код (пароль) может быть забыт оператором, а жетон потерян. Это вызывает неудобства для оператора крана. Потерянным или переданным жетоном и подсмотренным или переданным паролем может воспользоваться другой человек, что не позволяет достоверно установить лиц, причастных к управлению краном или к произошедшим авариям.

Кроме того, существенным недостатком данного технического решения является отсутствие ограничения рабочих параметров грузоподъемного крана, а именно отсутствие как защиты от перегрузки по грузовому моменту, так и координатной защиты.

Последнего недостатка не имеет наиболее близкий к предложенному способ управления грузоподъемным механизмом с фиксацией его характеристик, касающихся нагрузки, геометрии и режима его работы путем измерения рабочих параметров грузоподъемного механизма, обработки этих параметров, преобразованных в цифровую форму, в соответствии с предварительно запомненными сигналами, определяющими порядок этой обработки в реальном масштабе времени, их индикации, сравнения обработанных рабочих параметров с допустимыми значениями, формирования управляющих сигналов в зависимости от результатов этого сравнения и подачи последних на исполнительное устройство, задания временного интервала, а также, в случае превышения рабочих параметров установленных пороговых значений в течение заданного интервала времени, записи значений рабочих параметров, управляющих сигналов и времени их появления в долговременную энергонезависимую память для хранения с возможностью считывания в случае необходимости [7].

Одним из вариантов реализации известного способа, наиболее близким к предложенному устройству, является система защиты грузоподъемного механизма (крана), содержащая микропроцессорный вычислитель (электронный блок или цифровую вычислительную машину), модуль управления, модуль ввода/вывода информации, модуль памяти, модуль индикации, исполнительный модуль и датчики рабочих параметров, соединенные с первыми входами/выходами модуля ввода/вывода информации, вторые входы/выходы которого соединены с первыми входами/выходами микропроцессорного вычислителя, вторые, третьи и четвертые входы/выходы которого соединены с входами/выходами соответственно модуля управления, модуля индикации и модуля памяти [8].

В известном способе [7] и реализующем его устройстве [8] обеспечивается ограничение рабочих параметров грузоподъемного механизма (защита как от перегрузки по грузовому моменту, так и координатная защита), а также запись необходимых параметров в долговременную энергонезависимую память (регистратор параметров).

Однако недостатками известного технического решения является отсутствие доступа к управлению грузоподъемным механизмом посторонних лиц, отсутствие разграничений прав операторов грузоподъемного механизма по выполняемым функциям, отсутствие автоматического изменения ограничений на рабочие параметры в зависимости от квалификации оператора, а также отсутствие контроля времени работы и времени отдыха оператора и автоматической оценки квалификации оператора грузоподъемного механизма.

Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются:

- исключение доступа к управлению грузоподъемным механизмом посторонних лиц;

- разграничение прав лиц, имеющих доступ к управлению грузоподъемным механизмом, по выполняемым функциям (оператор-крановщик, наладчик, ремонтный рабочий и т.д.) с соответствующим изменением режимов и (или) параметров работы системы безопасности грузоподъемного механизма;

- автоматическое изменение ограничений на рабочие параметры грузоподъемного механизма (допустимых значений рабочих параметров) в зависимости от квалификации оператора;

- автоматический учет и обеспечение возможности последующего контроля времени работы и времени отдыха оператора;

- автоматическая оценка квалификации оператора грузоподъемного механизма.

В способе защиты грузоподъемного механизма путем измерения его рабочих параметров, обработки этих параметров, преобразованных в цифровую форму, в соответствии с предварительно запомненными сигналами, определяющими порядок этой обработки в реальном масштабе времени, их индикации, сравнения обработанных рабочих параметров с допустимыми значениями, формирования управляющих сигналов в зависимости от результатов этого сравнения и подачи последних на исполнительное устройство, а также записи сигналов и времени их появления в долговременную энергонезависимую память для хранения с возможностью считывания в случае необходимости, поставленные цели достигаются тем, что дополнительно считывают биометрические данные оператора грузоподъемного механизма, в результате чего и формируют сигналы, которые подвергают указанной записи. Причем указанное считывание биометрических данных оператора может осуществляться путем выявления отпечатков его пальцев, путем их перезаписи с долговременной памяти смарт-карты (чип-карты, удостоверения оператора, паспорта и т.п.), путем приема предварительно сформированного в последовательном коде радиочастотного, ультразвукового или оптического (инфракрасного) сигнала, путем акустического контроля его голоса или оптического контроля (видеоконтроля) его лица.

В предложенном способе поставленные цели могут достигаться также тем, что биометрические данные оператора грузоподъемного механизма предварительно выявляют и сохраняют в долговременной энергонезависимой памяти, а перед началом работы грузоподъемного механизма после считывания биометрических данных оператора производят их сравнение с предварительно сохраненными в долговременной энергонезависимой памяти и, в случае отсутствия их совпадения, дополнительно формируют подаваемые на исполнительное устройство управляющие сигналы, запрещающие работу грузоподъемного механизма.

При считывании биометрических данных оператора грузоподъемного механизма, с того же носителя информации или из долговременной энергонезависимой памяти возможно дополнительное считывание информации о допустимых значениях рабочих параметров грузоподъемного механизма, соответствующих оператору со считанными биометрическими данными, и последующая установка этих допустимых значений. Кроме того, возможно дополнительное считывание информации о выполняемых функциях данного оператора (наладчик, оператор-крановщик, слесарь по ремонту грузоподъемного механизма и т.д.) и установка в соответствии с этим допустимых значений рабочих параметров грузоподъемной машины и (или) вида индицируемых параметров и (или) предоставление оператору возможности считывания и (или) изменения данных, хранящихся в долговременной энергонезависимой памяти.

В предложенном способе для достижения поставленных целей в процессе работы грузоподъемного механизма возможно также дополнительное определение параметра, характеризующего квалификацию оператора с данными считанными биометрическими данными, например путем подсчета числа превышений допустимых рабочих параметров грузоподъемного механизма, допускаемых этим оператором в единицу времени. При этом для оператора низкой квалификации или при увеличении числа превышений им допустимых рабочих параметров грузоподъемного механизма в единицу времени, может осуществляться пропорциональное снижение допустимых значений рабочих параметров грузоподъемного механизма.

При считывании биометрических данных оператора грузоподъемного механизма с того же носителя информации или из долговременной энергонезависимой памяти возможно дополнительное считывание информации о наиболее удобном для данного оператора языке информационных сообщений и их последующая индикация на этом языке (русском, английском и т.д.).

Поставленные цели в предложенном способе достигаются также тем, что при считывании биометрических данных оператора грузоподъемного механизма с того же носителя информации дополнительно считывают данные о типах разрешенных для данного оператора грузоподъемных механизмах и (или) времени разрешенной работы (времени до даты очередной переаттестации), сопоставляют эти данные со считанным из долговременной энергонезависимой памяти типом данного грузоподъемного механизма и (или) с дополнительно вводятся модуль реального времени, входы/выходы которого соединяются с пятыми входами/выходами микропроцессорного вычислителя, и модуль считывания биометрической информации, выходы которого подключаются к дополнительным входам/выходам микропроцессорного вычислителя и (или) модуля ввода/вывода информации. При этом модуль считывания информации может быть выполнен в виде датчика отпечатков пальца оператора грузоподъемного механизма, видеокамеры или микрофона, а микропроцессорный вычислитель выполнен с возможностью выявления особенностей отпечатков пальцев, черт лица или речи оператора. Модуль считывания информации может быть выполнен также в виде считывателя смарт- или чип-карты (удостоверения оператора, паспорта и т.п.) со встроенным элементом долговременной энергонезависимой памяти.

Для достижения поставленных целей модуль индикации и (или) исполнительный модуль в устройстве могут быть дополнительно соединены (соединен) с выходами микропроцессорного вычислителя, а выходы модуля управления - с дополнительными входами модуля ввода/вывода информации.

Для учета присутствия оператора на рабочем месте устройство может дополнительно содержать концевой выключатель вертикального перемещения кресла оператора, выход которого подключается к дополнительному входу модуля управления или модуля ввода/вывода.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ защиты грузоподъемного механизма.

Устройство защиты грузоподъемного механизма содержит микропроцессорный вычислитель (цифровую вычислительную машину) 1, модуль управления 2, модуль ввода/вывода информации 3, модуль памяти 4, модуль реального времени 5, исполнительный модуль 6, модуль индикации 7, модуль считывания биометрической информации 8 и датчики рабочих параметров 9, соединенные с первыми входами/выходами модуля ввода/вывода информации 3, вторые входы/выходы которого соединены с первыми входами/выходами микропроцессорного вычислителя 1, вторые, третьи и четвертые входы/выходы которого соединены с входами/выходами соответственно модуля управления 2, модуля индикации 7 и модуля памяти 4. Входы/выходы модуля реального времени 5 соединены с пятыми входами/выходами микропроцессорного вычислителя 1, а выходы модуля считывания биометрической информации 8 подключены к дополнительным входам/выходам микропроцессорного вычислителя 1 и (или) модуля ввода/вывода информации 3.

Модуль индикации 7 и исполнительный модуль 6 соединены с выходами микропроцессорного вычислителя 1, а выходы модуля управления 2 дополнительно соединены с дополнительными входами модуля ввода/вывода информации 3.

Устройство может дополнительно содержать концевой выключатель вертикального перемещения кресла оператора, выход которого подключен к дополнительному входу модуля управления 2 или модуля ввода/вывода информации 3 (на чертеже условно не показано).

Датчики рабочих параметров 9 в общем случае включают в себя датчик угла подъема стрелы, датчик длины стрелы, датчик массы груза (датчик силы или датчики давления), датчик угла поворота площадки крана (датчик азимута), датчик предельного подъема грузозахватного органа и другие датчики, необходимость установки которых определяется конструкцией конкретного грузоподъемного механизма, на который устанавливается система защиты. Датчики рабочих параметров 9 могут быть выполнены с общей мультиплексной линией связи и, соответственно, объединены через эту линию.

Микропроцессорный вычислитель (электронный блок) 1 может быть выполнен на микроконтроллере, например типа АТ89С55 фирмы Atmel, модуль управления 2 - в виде клавиатуры (набора кнопок-клавиш). Модуль ввода/вывода информации 3, обеспечивающий согласование логических уровней входных и выходных сигналов микропроцессорного вычислителя 1 с модулем управления 2, с модулем считывания биометрической информации 8, с датчиками рабочих параметров 9, с исполнительным модулем 6 и с модулем индикации 7, может быть выполнен на базе интерфейсных микросхем, например типа ULN2003, МС14489, МСР2510 и т.д.

Модуль памяти 4 может быть выполнен на базе микросхем типа АТ24С512, модуль индикации 7 - в виде набора светодиодов и символьных жидкокристаллических индикаторов, модуль реального времени 5 - на основе специализированной микросхемы, например RTC8593 со встроенным кварцевым резонатором и литиевой батарей питания, а исполнительный модуль 6 - в виде набора силовых электромагнитных реле или защищенных силовых электронных ключей, подключенных к электрогидравлическим клапанам гидросистемы грузоподъемного механизма.

Модуль считывания биометрической информации 8 может быть выполнен в виде считывателя отпечатков пальцев, например на микросхеме АТ77С101В фирмы Atmel, в виде считывателя смарт- или чип-карты (удостоверения оператора, паспорта и т.п.), например типа ZU-95130SR фирмы Data Modul, в виде видеокамеры, микрофона или приемника излучения (радиоизлучения, инфракрасного IRDA и т.п.). Микропроцессорный вычислитель 1 может быть выполнен с возможностью выявления особенностей биометрической информации - отпечатков пальцев, черт лица или речи оператора. В этом случае в вычислителе 1 осуществляется обработка считанной биометрической информации по программе, хранящейся в модуле памяти 4. Возможна также программная обработка биометрической информации и соответствующее выявление ее особенностей, позволяющих идентифицировать конкретного оператора, непосредственно в модуле считывания информации 8. В этом случае данный модуль содержит дополнительный микропроцессорный вычислитель с собственным блоком программной и оперативной памяти.

Поясним суть предложенного способа на примере работы реализующего его устройства.

При включении напряжения питания устройства микропроцессорный вычислитель 1, работая по программе, предварительно записанной в модуле памяти 4 (т.е. работая в соответствии с предварительно запомненными сигналами, определяющими порядок обработки сигналов в реальном масштабе времени), непосредственно или через модуль ввода/вывода информации 3 передает на исполнительный модуль 6 сигналы управления, запрещающие работу грузоподъемного механизма.

Для начала работы необходимо перевести устройство в активное состояние, что возможно только после считывания биометрических данных человека-оператора. В варианте с биометрическими данными в виде отпечатков пальцев, модуль считывания информации 8 выполняется, например, в виде кнопки включения устройства со встроенным датчиком отпечатком пальцев.

В этом случае оператор прикасается к кнопке включения системы или прокатывает по ней свой палец. В модуле считывания информации 8 реализуется, например, технология создания отображения пальца в реальном времени без наличия оптики или источника света за счет использования собственного тепла пальца путем «прокатывания» всего пальца по датчику, создающему при этом несколько отображений. Затем специальное программное обеспечение, хранящееся в модуле памяти 4 или непосредственно в модуле считывания информации 8, восстанавливает по ним полный отпечаток пальца. Возможно также получение информация об отпечатке пальца с модуля считывания информации 8, выполненного виде оптического сканера.

Возможно применение двух основополагающих алгоритма распознавания отпечатков пальцев - по отдельным деталям (характерным точкам), и по рельефу всей поверхности пальца. Соответственно в первом случае модуль считывания 8 совместно с микропроцессорным вычислителем 1 "обращают внимание" только на некоторые участки, уникальное для конкретного отпечатка, и определяет их взаимное расположение. Во втором случае обрабатывается изображение всего отпечатка.

Считанная информация обрабатывается в соответствии с одним из двух указанных алгоритмов или с применением их комбинации и сохраняется в модуле памяти 4. Т.е. отпечатки пальцев программно преобразуются в единственно верный для данного оператора набор чисел (собственный индекс человека-оператора) и записываются в модуль памяти 4 одновременно с временем и датой этого считывания, получаемых с модуля реального времени 5.

Аналогичным образом фиксируются и далее преобразуются в единственно верный для данного оператора набор чисел черты лица (при помощи фотокамеры) или особенности речи (по выходным сигналам микрофона).

При этом оператору не требуется выполнять какие-либо дополнительные операции. В то же время обеспечивается полная идентификация оператора, поскольку биометрическая характеристика человека-оператора не может быть подсмотрена, подобрана, украдена или передана другому человеку, как, например, пароль, код, специальный ключ, жетон и т.п.

Кроме того, биометрические признаки, неразрывно связанные с данной личностью и не требующие особых действий для своего представления, обладают для оператора грузоподъемного механизма еще и дополнительным преимуществом - они не могут быть забыты или потеряны, как это может случиться с паролями или ключами.

В первом варианте предложенного технического решения наличие считанной информации является для микропроцессорного вычислителя 1 условием, достаточным для включения грузоподъемного механизма в работу.

В случае необходимости (например после смены стрелового оборудования) перед началом работы оператор в ручном режиме при помощи органов управления, расположенных на модуле управления 2, осуществляет ввод в микропроцессорный вычислитель 1 параметров работы, определяющих режимы работы грузоподъемного механизма (положение выдвижных опор, степень запасовки полиспаста, наличие, длину и угол наклона гуська и т.д.). Введенные параметры сохраняются в модуле памяти 4.

При работе грузоподъемного механизма датчики рабочих параметров 9 осуществляют измерение параметров загрузки грузоподъемного механизма (крана) и положения его грузоподъемного (стрелового оборудования).

Зона допустимых значений положения грузоподъемного (стрелового) оборудования вводится при задании параметров координатной защиты при помощи органов управления, расположенных на модуле управления 2 и сохраняется в памяти микропроцессорного вычислителя 1 или в модуле памяти 4.

Микропроцессорный вычислитель 1 работает по программе, записанной в модуле памяти 4 (или в собственной памяти микроконтроллера), и через устройство ввода/вывода информации 3 поочередно формирует запрос на получение информации от каждого датчика 9. Сигналы с датчиков 9 по отдельным линиям или по мультиплексной линии связи через устройство ввода/вывода 3 поступают на микропроцессорный вычислитель 1 в цифровой форме (в последовательном коде по мультиплексной линии связи). В случае применения датчиков 9 с аналоговыми выходными сигналами устройство ввода/вывода 3 содержит аналого-цифровой преобразователь.

После получения информации от датчиков 9 микропроцессорный вычислитель 1, работая по программе, заложенной в модуле памяти 4 или в памяти микроконтроллера, по известным функциональным зависимостям определяет текущую нагрузку грузоподъемного механизма (крана) и положение его грузоподъемного (стрелового) оборудования. Допустимые режимы нагружения в виде грузовых характеристик хранятся в памяти микроконтроллера микропроцессорного вычислителя 1 или в модуле памяти 4.

Микропроцессорный вычислитель 1 осуществляет сравнение фактического нагружения грузоподъемного механизма с предельно допустимым, а также сравнение фактического положения грузоподъемного оборудования с зоной допустимых положений, заданных при введении координатной защиты и, в зависимости от результатов указанных сравнений, непосредственно или через модуль ввода/вывода информации 3 передает на исполнительный модуль 6 сигналы блокировки включения исполнительных механизмов грузоподъемного механизма, осуществляя его автоматическую защиту от перегрузки по грузовому моменту и защиту от столкновений стрелового оборудования с различными препятствиями (координатную защиту).

При этом одновременно микропроцессорный вычислитель 1 осуществляет запись в модуль памяти 4 (в долговременную энергонезависимую память) для хранения как рабочие параметры грузоподъемного механизма, так и время их появления. В итоге, в модуле памяти 4 (в регистраторе параметров) одновременно хранятся обработанные биометрические данные оператора грузоподъемного механизма (собственный индекс человека-оператора), а также время и рабочие параметры грузоподъемного механизма.

Это дает возможность однозначно определить лицо, управляющее грузоподъемным механизмом (краном) и, соответственно, причастное к произошедшим авариям.

После выключения напряжения питания или через определенный интервал времени, например через 4 или 8 часов, задаваемых модулем реального времени, или после ухода оператора с рабочего места, определяемого по сигналу концевого выключателя, встроенного в его кресло, происходит автоматическое отключение разрешения работы грузоподъемного механизма. Для продолжения работы требуется повторное считывание биометрической информации, что обеспечивает идентификацию лица, управляющего грузоподъемным механизмом при смене операторов.

Инженерно-техническим работником, ответственным за эксплуатацию грузоподъемного механизма, или иным лицом, для каждого оператора грузоподъемного механизма в модуль памяти 4 может быть заранее введена биометрическая информация, а также дополнительная информация о выполняемых функциях данным оператором, типы разрешенных для него грузоподъемных механизмов, допустимые для данного оператора значения рабочих параметров, дата очередной переаттестации, язык информационных сообщений и т.д.

В устройстве, в котором осуществляется считывание смарт-карты, чип-карты, водительских прав или паспорта в виде карточки со встроенным элементом памяти, дополнительная информация для данного оператора может не вводиться заранее, а считываться одновременно с биометрическими данными оператора модулем считывания 8 и далее записываться микропроцессорным вычислителем 1 в модуль памяти 5.

Аналогичным образом эта информация вместе с биометрическими данными может приниматься в виде предварительно сформированного в последовательном коде сигнала, модулем считывания 8, выполненным в виде приемника радиочастотного, ультразвукового или оптического (инфракрасного) излучения.

При наличии в модуле памяти 4 предварительно введенных биометрических данных оператора, перед началом работы грузоподъемного механизма после считывания биометрических данных оператора, микропроцессорный вычислитель 1 производят сравнение считанных и предварительно введенных биометрических данных оператора и, в случае отсутствия их совпадения, дополнительно формируют подаваемые на исполнительный модуль 6 управляющие сигналы, запрещающие работу грузоподъемного механизма.

Благодаря этому обеспечивается повышение безопасности работы грузоподъемного механизма (крана) за счет исключения доступа к его управлению персонала, не имеющего специального разрешения. Кроме того, однозначно устанавливаются конкретные лица, причастные к произошедшим авариям.

После считывания биометрических данных микропроцессорный вычислитель 1, работая по программе, записанной в памяти его микроконтроллера или в модуле памяти 5, производит сравнение считанных и предварительно введенных биометрических данных оператора и, выявив совпадение, считывает из модуля памяти 5 дополнительную информации для данного оператора - выполняемые данным оператором функции, типы разрешенных для него грузоподъемных механизмов, допустимые для данного оператора значения рабочих параметров, дату очередной переаттестации, язык информационных сообщений и т.д. Далее в соответствии с этим осуществляется изменение алгоритмов или параметров работы микропроцессорного вычислителя 1.

Если, например, дополнительная информация идентифицирует оператора с данными биометрическими данными как работника, считывающего данные из модуля памяти (встроенного регистратора параметров), то для данного оператора управление грузоподъемным механизмом запрещается (допустимые для данного оператора значения рабочих параметров устанавливаются равными нулю), микропроцессорный вычислитель 1 на модуль индикации 7 выводит данные модуля памяти 5 (данные встроенного регистратора параметров), а органы управления, расположенные на модуле управления 2, переключаются в режим выбора необходимого блока (сектора) памяти.

Если же микропроцессорный вычислитель 1 идентифицирует оператора со считанными биометрическими данными как работника обслуживающего персонала (ремонтника, наладчика и т.п.), то для него допустимые значения рабочих параметров в части нагрузки устанавливаются равными нулю, а ограничения по перемещению рабочего (стрелового) оборудования снимаются. В этом случае обслуживающий персонал может осуществлять управление грузоподъемным механизмом (краном) только без нагрузки (без груза).

Аналогичным образом микропроцессорный вычислитель 1 передает на модуль индикации 7 информацию на языке, наиболее удобном для данного оператора, а также устанавливает, разрешено ли управление данному оператору этим грузоподъемным механизмом (с формированием на исполнительный модуль 6 соответствующих сигналов блокировок), и сопоставляет время разрешенной работы данного оператора (времени до даты очередной переаттестации с показаниями часов реального времени) и, в случае отсутствия совпадения, дополнительно формирует соответствующие предупреждающие сигналы индикации на модуль индикации 5 и (или) дополнительно формирует подаваемые на исполнительный модуль 6 управляющие сигналы, запрещающие работу грузоподъемного механизма.

Для оператора с невысокой квалификацией инженерно-технический работник, ответственный за эксплуатацию грузоподъемного механизма, может установить пониженные допустимые значения рабочих параметров в части нагрузки или перемещений. Например, возможна установка предельной рабочей нагрузки, равной 70% номинальной грузоподъемности механизма. В этом случае микропроцессорный вычислитель 1 считывает из модуля памяти 4 и устанавливает пониженные предельные значения рабочих параметров, благодаря чему обеспечивается необходимая надежность грузоподъемного механизма при работе неквалифицированного оператора.

В предложенном техническом решении возможно также дополнительное определение параметра, характеризующего квалификацию оператора с данными, считанными биометрическими данными. Это осуществляется, в частности, путем подсчета микропроцессорным контроллером 1 числа превышений допустимых рабочих параметров грузоподъемного механизма, допускаемых этим оператором в единицу времени. Например, подсчитывается количество превышений допустимых рабочих параметров грузоподъемного механизма, например, в течение месяца или в течение всего времени работы грузоподъемного механизма, и полученное количество превышений делится на общую продолжительность работы данного оператора. В итоге получается число, характеризующее квалификацию оператора. Далее для оператора низкой квалификации (при увеличении числа превышений им допустимых рабочих параметров грузоподъемного механизма в единицу времени) микропроцессорный вычислитель осуществляет пропорциональное снижение допустимых значений рабочих параметров грузоподъемного механизма. Например, при отсутствии перегрузок устанавливается допустимый уровень нагрузок (вес поднимаемого груза или грузовой момент), равный 100% номинальной грузоподъемности механизма, и далее этот уровень линейно снижается до нулевого значения при увеличении количества превышений допустимых рабочих параметров грузоподъемного механизма, например, до 10 случаев за час работы.

В любых режимах работы устройства микропроцессорный вычислитель 1 осуществляет запись в модуль памяти 4 значения рабочих параметров, предупреждающих сигналов индикации, управляющих сигналов и время их появления в модуль памяти 4 (энергонезависимую память) для хранения и обеспечивает считывание записанной информации в случае необходимости.

На безопасность работы грузоподъемного механизма существенно влияет усталость оператора. Поэтому в предложенном техническом решении может осуществляться автоматический учет времени работы и отдыха каждого оператора со считанными биометрическими данными, например, в соответствии с регламентированными ЕСТР (Европейское соглашение, касающееся работы экипажей транспортных средств) и Директивами ЕЭС №3820/85 и №3821/85 режимами труда и отдыха водителей, с выдачей предупреждающий сообщений и записью в долговременную энергонезависимую память (модуль памяти 4). Это обеспечивает микропроцессорный контроллер 1, работающий по программе, записанной в памяти его микроконтроллера или модуле памяти 4, и использующий для учета этого времени выходные сигналы модуля реального времени 5. При нарушении оператором установленной продолжительности работы и отдыха микропроцессорный контроллер 1 формирует на модуль индикации 7 соответствующие предупреждающие сигналы и дополнительно их записывает в модуль памяти 4 (долговременную энергонезависимую память).

Для более точного контроля продолжительности работы оператора возможен учет (в частности, путем вычитания) продолжительности перерывов в работе оператора. Для этого микропроцессорный вычислитель 1 дополнительно выявляет присутствие оператора на рабочем месте, в частности, по массе оператора или вертикальному перемещению его кресла. Это может быть сделано при помощи концевого выключателя, реагирующего на вертикальные перемещения кресла оператора. Другой вариант выявления присутствия оператора на рабочем месте - выполнение модуля считывания 8 в виде видеокамеры. Возможно также осуществление контроля наличия оператора на рабочем месте по изменениям параметров системы безопасности, например, по периодическому изменению углового положения стрелы или угла азимута.

Источники информации

1. Ограничитель предельного груза ОПГ-1. Руководство по эксплуатации ЛГФИ.408844.011 РЭ, г. Арзамас. - 14 с.

2. Ограничитель нагрузки крана ОНК-140-13. Новые нормативные материалы по безопасной эксплуатации подъемных сооружений. Вып.2, 1999. - М.: Изд-во ПИО ОБТ, с.47-86.

3. Свидетельство на полезную модель RU 7097 U1, МПК6, B 66 C 23/90 "Ограничитель нагрузки стрелового механизма", 16.07.1998.

4. Патент RU 2151732 C1, МПК7 B 66 C 15/00, 23/88, 27.06.2000.

5. Заявка Японии № 5874496, МПК7 B 66 C 23/88, 1983.

6. Патент RU 2173665 C1, МПК7 B 66 C 23/88, 20.09.2001.

7. Патент RU 2116240 C1, МПК6 B 66 C 23/90, 27.07.1998.

8. Патент RU 2237006 C2, МПК7 B 66 C 13/18, 13/56, 27.09.2004 (по заявке RU 2002109339 A, МПК7 B 66 C 15/00, 10.12.2002).

1. Способ защиты грузоподъемного механизма путем измерения по меньшей мере одного его рабочего параметра и, при необходимости, обработки этого параметра в соответствии с предварительно определенным порядком этой обработки в реальном масштабе времени, индикации значения рабочего параметра и его сравнения с допустимым значением, формирования сигнала блокирования работы грузоподъемного механизма и подачи этого сигнала на исполнительное устройство в случае превышения этим рабочим параметром допустимого значения, а также записи значений рабочего параметра и сигнала блокирования и времени их появления в энергонезависимую память для хранения с возможностью считывания в случае необходимости, отличающийся тем, что перед началом работы грузоподъемного механизма формируют дополнительный сигнал блокирования работы грузоподъемного механизма и передают этот сигнал на исполнительное устройство, считывают биометрические данные оператора грузоподъемного механизма, которые совместно со временем этого считывания дополнительно записывают в энергонезависимую память для хранения с возможностью считывания в случае необходимости, а после указанного считывания биометрических данных оператора отключают дополнительный сигнал блокирования работы грузоподъемного механизма.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что считывание биометрических данных оператора осуществляют путем выявления отпечатков его пальцев.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что считывание биометрических данных оператора осуществляют путем их перезаписи с долговременной памяти носителя информации, в частности с чип-карты или удостоверения оператора, или путем приема предварительно сформированного в последовательном коде радиочастотного, ультразвукового или оптического, в частности инфракрасного, сигнала.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что считывание биометрических данных оператора осуществляют путем акустического контроля его голоса или оптического контроля черт его лица.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при считывании биометрических данных оператора грузоподъемного механизма с того же носителя информации или из энергонезависимой памяти дополнительно считывают информацию о допустимом значении по меньшей мере одного рабочего параметра грузоподъемного механизма, например значения допустимой грузоподъемности механизма, соответствующего оператору со считанными биометрическими данными, после чего и устанавливают это допустимое значение.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при считывании биометрических данных оператора грузоподъемного механизма с того же носителя информации или из энергонезависимой памяти дополнительно считывают информацию о выполняемых функциях данного оператора и в соответствии с этим устанавливают допустимое значение по меньшей мере одного рабочего параметра грузоподъемного механизмами/или вид отображаемых на индикаторах параметров, и/или предоставляют оператору возможность считываниями/или изменения данных, хранящихся в энергонезависимой памяти.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что биометрические данные оператора грузоподъемного механизма выявляют и сохраняют в энергонезависимой памяти до начала работы грузоподъемного механизма, а перед началом его работы после считывания биометрических данных оператора производят их сравнение с предварительно сохраненными в энергонезависимой памяти и, в случае отсутствия их совпадения, формируют второй дополнительный сигнал блокирования работы грузоподъемного механизма, который подают на исполнительное устройство.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе работы грузоподъемного механизма дополнительно определяют квалификацию оператора со считанными биометрическими данными, в частности как число превышений допустимого значения рабочего параметра грузоподъемного механизма, допускаемых этим оператором в единицу времени, и для оператора низкой квалификации или при увеличении числа превышений им допустимых рабочих параметров грузоподъемного механизма в единицу времени осуществляют снижение, в частности пропорциональное, допустимого значения рабочего параметра грузоподъемного механизма, например значения допустимой грузоподъемности механизма.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при считывании биометрических данных оператора грузоподъемного механизма с того же носителя информации или из энергонезависимой памяти дополнительно считывают информацию о наиболее удобном для данного оператора языке информационных сообщений, после чего и осуществляют их индикацию на этом языке, например на русском или английском.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что при считывании биометрических данных оператора грузоподъемного механизма с того же носителя информации дополнительно считывают данные о типах разрешенных для данного оператора грузоподъемных механизмах и/или времени разрешенной работы, например времени до даты очередной переаттестации, сопоставляют эти данные со считанным из энергонезависимой памяти типом данного грузоподъемного механизма и/или с показаниями часов реального времени, и, в случае отсутствия совпадения, дополнительно формируют соответствующие предупреждающие сигналы индикации и/или дополнительно формируют управляющие сигналы, запрещающие работу грузоподъемного механизма, которые подают на исполнительное устройство, при этом предупреждающие и/или управляющие сигналы и время их появления записывают в энергонезависимую память для хранения с возможностью считывания в случае необходимости.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют учет продолжительности времени работы оператора со считанными биометрическими данными и записывают их в энергонезависимую память для хранения с возможностью считывания в случае необходимости.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют дополнительный контроль продолжительности работы и отдыха каждого оператора грузоподъемного механизма со считанными биометрическими данными, выявляют нарушения установленного режима труда и осуществляют соответствующую дополнительную индикацию, а также дополнительно осуществляют их запись в энергонезависимую память для хранения с возможностью считывания в случае необходимости.

13. Способ по п. 11 или 12, отличающийся тем, что при осуществлении контроля продолжительности работы оператора учитывают, в частности вычитают, продолжительность перерывов в его работе, для чего дополнительно выявляют его присутствие на рабочем месте.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что присутствие оператора грузоподъемного механизма на рабочем месте выявляют по его массе или вертикальному перемещению кресла оператора.

15. Устройство защиты грузоподъемного механизма, содержащее микропроцессорный вычислитель, модуль управления, модуль ввода/вывода информации, модуль памяти, модуль индикации, исполнительный модуль и датчики рабочих параметров, соединенные с первыми входами/выходами модуля ввода/вывода информации, вторые входы/выходы которого соединены с первыми входами/выходами микропроцессорного вычислителя, вторые, третьи и четвертые входы/выходы которого соединены с входами/выходами соответственно модуля управления, модуля индикации и модуля памяти, отличающееся тем, что в него дополнительно введены модуль реального времени, входы/выходы которого соединены с пятыми входами/выходами микропроцессорного вычислителя, и модуль считывания биометрической информации, выходы которого подключены к дополнительным входам/выходам микропроцессорного вычислителя и/или модуля ввода/вывода информации, причем микропроцессорный вычислитель выполнен с возможностью формирования дополнительного сигнала блокирования работы грузоподъемного механизма при включении устройства защиты грузоподъемного механизма и отключения этого сигнала при наличии выходного сигнала модуля считывания биометрической информации, а выходы микропроцессорного вычислителя, на которых сформированы дополнительные сигналы блокирования работы грузоподъемного механизма, соединены с входами модуля ввода/вывода информации или с входами исполнительного модуля.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что модуль считывания информации выполнен в виде датчика отпечатков пальцев оператора грузоподъемного механизма, видеокамеры или микрофона, а микропроцессорный вычислитель выполнен с возможностью выявления особенностей и сравнения отпечатков пальцев, черт лица или речи оператора.

17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что модуль считывания информации выполнен в виде считывателя смарт- или чип-карты или удостоверения оператора или другого носителя информации со встроенной долговременной энергонезависимой памятью.

18. Устройство по п.15, отличающееся тем, что модуль индикации и /или исполнительный модуль дополнительно соединены с выходами микропроцессорного вычислителя.

19. Устройство по п.15, отличающееся тем, что выходы модуля управления дополнительно соединены с дополнительными входами модуля ввода/вывода информации.

20. Устройство по п.15, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит концевой выключатель вертикального перемещения кресла оператора, выход которого подключен к дополнительному входу модуля управления или модуля ввода/вывода.