基于信息融合的塔式起重机安全预警技术基础研究

针对目前塔机运行安全及监控技术中存在的问题，研究基于信息融合的塔式起重机安全预警技术。结合应用背景，重点研究多超声传感器网络的结构体系、节点设计、融合算法、塔机失稳和碰撞预警特征提取等关键技术问题；运用事故树分析及人工智能方法对影响塔机运行安全的诸多因素作定性和定量分析，研究危险因素形成事故的条件及相关机理，揭示塔机事故发生各种可能因素的最小集合，并解决这些集合的特征提取和控制策论问题；针对现有技术不能对塔机运行状态实时预警问题，提出基于人工免疫机理的塔机安全预警模型，为塔机运行安全提供预警技术。通过本项目的研究，可望在起重机械安全信息获取、安全预警和安全控制方面获得技术、方法和应用上取得突破。

针对塔机运行安全及监控技术中存在的问题，重点研究了超声换能器在大气媒介中对远距离（25m以上）目标的识别机理，完成了一发多收超声测距系统的软硬件设计、融合算法、塔机失稳和碰撞预警特征信息提取等关键技术问题，开发了基于电参量信息融合的塔机运行状态监测技术。.　　首先结合应用背景运用事故树对影响塔机运行安全因素作定性和定量分析，研究危险因素形成事故的条件及相关机理；然后研究了超声信号在大气中对30米外目标的识别机理,并自主开发了超声信号一发多收测距系统，攻克了塔机碰撞和失稳研究必须掌握的关键技术，研究了交流电机三相电参量信息融合理论并开发了相应的软硬件技术，解决了塔机超载和失速的在线监测问题。在上述理论成果和关键技术开发的支持下，取得理论和技术方面的创新成果有：① 建立了基于模型匹配的超声换能器发射和回波过程理论模型；② 完成了基于李萨如图形分析的三相电参量信息融合方法并开发了软硬件技术；③ 自主开发了25米超声测距塔式起重机安全预警实验系统；④ 提出了多超声传感器融合算法、塔机失稳和碰撞预警特征提取等关键技术。.　　在本项目资助下，共发表学术论文18篇，授权国家发明专利3项、实用新型专利2项，受理国家发明专利1项，培养博士2名、硕士7名。