【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字孪生，更具体地说，本专利技术涉及一种门座起重机数字孪生体的控制方法、系统及其介质。
技术介绍
1、门座起重机作为重型机械设备，在港口、码头等物流领域扮演着至关重要的角色。这些设备的高效、稳定运行对于保障物流链的顺畅至关重要，随着科技的不断发展，对门座起重机的智能化管理需求日益增强，以实现对其运行状态的实时监测与优化。
2、现有技术的运行流程通常依赖于传统的传感器监测和人工巡检，通过安装各类传感器，收集起重机的运行数据，再由专业人员对数据进行定期分析和处理，以评估起重机的运行状态，这一过程虽然在一定程度上能够反映起重机的运行状况，但存在诸多不足。
3、然而，现有技术在实际应用中暴露出了一些明显的不足之处，例如，数据收集不够全面，分析方法相对简单，难以及时发现潜在的安全隐患，此外，人工巡检的效率低下，且容易受到人为因素的影响，导致判断结果不够准确。这些问题都限制了现有技术在门座起重机智能化管理方面的应用效果。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种门座起重机数字孪生体的控制方法、系统及其介质，通过以下方案，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种门座起重机数字孪生体的控制方法，包括：
3、步骤1：监测时间划分：用于将目标门座起重机的监测时间确定为目标时间区域，通过等时间划分的方式将目标时间区域划分为各子时间区域，并依次标记为1、2……n；p>
4、步骤2：数据采集：用于采集目标门座起重机在各子时间区域的结构应力数据、运动学数据、动力学性能数据以及环境和工况数据，并将采集到的数据传输到步骤3；
5、步骤3：数据分析：用于对步骤2传输的数据进行分析，包括结构应力数据分析方法、运动学数据分析方法、动力学性能数据分析方法以及环境和工况数据分析方法，并将分析结果传输到步骤4；
6、步骤4：综合分析：用于建立综合分析模型，通过综合分析模型对步骤3传输的数据进行综合分析，将步骤3传输的数据导入综合分析模型，计算出目标门座起重机的综合异常指数，并传输到步骤5；
7、步骤5：控制：用于建立综合异常指数预设值，通过综合异常指数预设值对目标门座起重机的异常状态进行判断，并根据判断结果发出控制指令。
8、优选的，所述结构应力数据包括主梁应变量、支腿变形量、横梁扭转角度以及关键节点应力集中因子，分别标记为mb、ms、ml以及mc，运动学数据包括大车行走速度波动率、小车运行加速度、起升机构角速度以及回转机构角位移精度，分别标记为ts、tc、tm以及ta，动力学性能数据包括主钩载荷动态系数、制动系统响应时间、横向振动频率以及结构阻尼比，分别标记为hd、hb、hl以及hs，环境和工况数据包括风载作用下的结构位移、温度梯度引起的热应力、电机功率因数波动以及滑轮轴承温度变化率，分别标记为sd、sg、sm以及sp。
9、优选的，所述主梁应变量通过使用光纤光栅应变传感器沿主梁关键位置布置采集，支腿变形量通过采用高精度激光位移传感器测量支腿底部相对地面的位移采集，横梁扭转角度通过在横梁两端安装倾角传感器，计算相对扭转角度采集，关键节点应力集中因子通过在关键节点布置应变片测量实际应力，结合有限元分析的名义应力，计算应力集中因子。
10、优选的，所述大车行走速度波动率通过使用编码器测量轮速，计算实际速度与额定速度的偏差百分比采集，小车运行加速度通过在小车上安装三轴加速度传感器，测量运行过程中的加速度采集，起升机构角速度通过在卷筒轴上安装高分辨率旋转编码器，测量角速度采集，回转机构角位移精度通过使用高精度角度编码器测量回转角度，与理论角度比较采集。
11、优选的，所述主钩载荷动态系数通过在主钩上安装载荷传感器，计算动态载荷与静态载荷的比值采集，制动系统响应时间通过使用高速摄像机和位移传感器同步测量制动指令发出到实际制动效果出现的时间采集，横向振动频率通过在起重机横梁上安装加速度传感器，通过快速傅里叶变换分析振动频率采集，结构阻尼比通过自由衰减试验，测量振幅衰减曲线，计算对数衰减率采集。
12、优选的，所述风载作用下的结构位移通过使用gps-rtk系统测量关键点在风载作用下的位移采集，温度梯度引起的热应力通过布置温度传感器阵列测量温度分布，结合应变传感器数据计算热应力采集，电机功率因数波动通过使用功率分析仪实时监测电机输入电流和电压，计算功率因数变化采集，滑轮轴承温度变化率通过在滑轮轴承外圈安装热电偶，连续记录温度数据并计算变化率采集。
13、优选的，所述结构应力数据分析方法用于建立结构应力数据分析模型，将步骤2传输的结构应力数据导入结构应力数据分析模型，计算出各时间区域的结构应力评估值，具体表示为：
14、
15、dmi表示第i时间区域的结构应力评估值，mbi表示第i时间区域的主梁应变量，msi表示第i时间区域的支腿变形量，mli表示第i时间区域的横梁扭转角度，mci表示第i时间区域的关键节点应力集中因子，mlmax表示目标门座起重机的最大横梁扭转角度。
16、优选的，所述运动学数据分析方法用于建立运动学数据分析模型，将步骤2传输的运动学数据导入运动学数据分析模型，计算出各时间区域的运动学评估值，具体表示为：
17、
18、dti表示第i时间区域的运动学评估值，tsi表示第i时间区域的大车行走速度波动率，tci表示第i时间区域的小车运行加速度，tmi表示第i时间区域的起升机构角速度，tai表示第i时间区域的回转机构角位移精度。
19、优选的，所述动力学性能数据分析方法用于建立动力学性能数据分析模型，将步骤2传输的动力学性能数据导入动力学性能数据分析模型，计算出各时间区域的动力学性能评估值，具体表示为：
20、
21、dhi表示第i时间区域的动力学性能评估值，hdi表示第i时间区域的主钩载荷动态系数，hbi表示第i时间区域的制动系统响应时间，hli表示第i时间区域的横向振动频率，hsi表示第i时间区域的结构阻尼比。
22、优选的，所述环境和工况数据分析方法用于建立环境和工况数据分析模型，将步骤2传输的环境和工况数据导入环境和工况数据分析模型，计算出各时间区域的环境和工况评估值，具体表示为：
23、
24、dsi表示第i时间区域的环境和工况评估值，sdi表示第i时间区域的风载作用下的结构位移，sgi表示第i时间区域的温度梯度引起的热应力，smi表示第i时间区域的电机功率因数波动，spi表示第i时间区域的滑轮轴承温度变化率。
25、优选的，所述综合分析模型具体表示为：
26、
27、η表示目标门座起重机的综合异常指数，dmi表示第i时间区域的结构应力评估值，dti表示第i时间区域的运动学评估值，dhi表示第i时间区域的动力学性能评估值，dsi表示第i时间区域的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种门座起重机数字孪生体的控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种门座起重机数字孪生体的控制方法，其特征在于：所述结构应力数据包括主梁应变量、支腿变形量、横梁扭转角度以及关键节点应力集中因子，分别标记为Mb、Ms、Ml以及Mc，运动学数据包括大车行走速度波动率、小车运行加速度、起升机构角速度以及回转机构角位移精度，分别标记为Ts、Tc、Tm以及Ta，动力学性能数据包括主钩载荷动态系数、制动系统响应时间、横向振动频率以及结构阻尼比，分别标记为Hd、Hb、Hl以及Hs，环境和工况数据包括风载作用下的结构位移、温度梯度引起的热应力、电机功率因数波动以及滑轮轴承温度变化率，分别标记为Sd、Sg、Sm以及Sp。
3.根据权利要求1所述的一种门座起重机数字孪生体的控制方法，其特征在于：所述结构应力数据分析方法用于建立结构应力数据分析模型，将步骤2传输的结构应力数据导入结构应力数据分析模型，计算出各时间区域的结构应力评估值，具体表示为：
4.根据权利要求1所述的一种门座起重机数字孪生体的控制方法，其特征在于：所述运动学数据分析方法用于建
5.根据权利要求1所述的一种门座起重机数字孪生体的控制方法，其特征在于：所述动力学性能数据分析方法用于建立动力学性能数据分析模型，将步骤2传输的动力学性能数据导入动力学性能数据分析模型，计算出各时间区域的动力学性能评估值，具体表示为：
6.根据权利要求1所述的一种门座起重机数字孪生体的控制方法，其特征在于：所述环境和工况数据分析方法用于建立环境和工况数据分析模型，将步骤2传输的环境和工况数据导入环境和工况数据分析模型，计算出各时间区域的环境和工况评估值，具体表示为：
7.根据权利要求1所述的一种门座起重机数字孪生体的控制方法，其特征在于：所述综合分析模型具体表示为：
8.根据权利要求1所述的一种门座起重机数字孪生体的控制方法，其特征在于：所述综合异常指数预设值标记为ηDef，当ηDef≥η时，表示目标门座起重机无异常发生，则保持对目标门座起重机的采集和分析，当ηDef<η时，表示目标门座起重机出现异常，则将目标门座起重机标记为异常状态并发出预警信号至管理人员终端。
9.一种门座起重机数字孪生体的控制系统，用于实现上述权利要求1-8任一项所述一种门座起重机数字孪生体的控制方法，包括中央处理模块、运行数据库和用户信息端，其特征在于，还包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1-8中任一种方法的计算机程序。
...【技术特征摘要】
1.一种门座起重机数字孪生体的控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种门座起重机数字孪生体的控制方法，其特征在于：所述结构应力数据包括主梁应变量、支腿变形量、横梁扭转角度以及关键节点应力集中因子，分别标记为mb、ms、ml以及mc，运动学数据包括大车行走速度波动率、小车运行加速度、起升机构角速度以及回转机构角位移精度，分别标记为ts、tc、tm以及ta，动力学性能数据包括主钩载荷动态系数、制动系统响应时间、横向振动频率以及结构阻尼比，分别标记为hd、hb、hl以及hs，环境和工况数据包括风载作用下的结构位移、温度梯度引起的热应力、电机功率因数波动以及滑轮轴承温度变化率，分别标记为sd、sg、sm以及sp。
3.根据权利要求1所述的一种门座起重机数字孪生体的控制方法，其特征在于：所述结构应力数据分析方法用于建立结构应力数据分析模型，将步骤2传输的结构应力数据导入结构应力数据分析模型，计算出各时间区域的结构应力评估值，具体表示为：
4.根据权利要求1所述的一种门座起重机数字孪生体的控制方法，其特征在于：所述运动学数据分析方法用于建立运动学数据分析模型，将步骤2传输的运动学数据导入运动学数据分析模型，计算出各时间区域的运动学评估值，具体表示为：
5.根据权利要求1所述的一种门座起重机数字孪生体的控制方...
【专利技术属性】
技术研发人员：万锦旗，
申请(专利权)人：江苏苏港智能装备产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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