RU2398728C1 - System to prevent collision of hoisting cranes - Google Patents

System to prevent collision of hoisting cranes Download PDF

Info

Publication number
RU2398728C1
RU2398728C1 RU2009102677/11A RU2009102677A RU2398728C1 RU 2398728 C1 RU2398728 C1 RU 2398728C1 RU 2009102677/11 A RU2009102677/11 A RU 2009102677/11A RU 2009102677 A RU2009102677 A RU 2009102677A RU 2398728 C1 RU2398728 C1 RU 2398728C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
crane
digital computing
data exchange
computing device
cranes
Prior art date
Application number
RU2009102677/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Андреевич Коровин (RU)
Владимир Андреевич Коровин
Константин Владимирович Коровин (RU)
Константин Владимирович Коровин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс"
Priority to RU2009102677/11A priority Critical patent/RU2398728C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2398728C1 publication Critical patent/RU2398728C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: proposed system relates to construction equipment and can be used to prevent collision of hoisting cranes. Proposed system comprises data exchange hardware mounted on every crane, crane spatial position transducers and digital computer. The latter receives and processes output signals of transducers and data exchange hardware and to generate warning and/or interlocking signal, depending upon data processing results, when the crane approaches the other crane or stationary obstacle that have coordinates or parametres entered into digital computer memory. Digital computers allow data exchange with the help of data exchange hardware and using said data for signal processing and generating warning or interlocking signals. Wireless data exchange hardware can use ultrasound, and/or optical, and/or electromagnetic radiation and can determine the distance between said hardware components from time said radiation passes there between.
EFFECT: expanded operating performances, higher safety.
10 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике обеспечения безопасности работы грузоподъемных кранов, преимущественно башенных.The invention relates to techniques for ensuring the safety of hoisting cranes, mainly tower cranes.

Известна система защиты от столкновений группы башенных кранов «SMIE-AC30» (Франция), содержащая устройства проводного (по кабелю) или беспроводного (по радиоканалу) обмена информацией между устройствами защиты, установленными на каждом из «N» работающих в группе башенных кранов, о положении, движениях и нагрузке его оборудования, а также установленное на каждом кране устройство защиты крана, включающее в себя группу датчиков контроля параметров оборудования крана и цифровой вычислитель, содержащий центральный процессор (микроконтроллер), дисплей и исполнительный блок. Цифровые вычислители связаны между собой кабелем или радиосвязью, образуя сеть для обмена информацией о положении, движениях и нагрузке кранов. Положение крана и его оборудования в этой системе «привязаны» к определенным точкам стройплощадки. Цифровой вычислитель, контролируя положение, нагрузку и скорость перемещения крана и его оборудования, выявляет опасные сближения грузоподъемных кранов. Цифровой вычислитель на другом кране производит аналогичные вычисления для своего крана, и оба устройства обмениваются их результатами [1].A known system of protection against collisions of a group of tower cranes "SMIE-AC30" (France), containing devices for wire (cable) or wireless (over the air) information exchange between protection devices installed on each of the "N" working in a group of tower cranes, about the position, movements and load of its equipment, as well as a crane protection device installed on each crane, including a group of sensors for monitoring parameters of the crane equipment and a digital computer containing a central processor (microcontroller), d display and executive unit. Digital computers are connected by cable or radio communication, forming a network for the exchange of information about the position, movements and load of cranes. The position of the crane and its equipment in this system is “tied” to certain points on the construction site. The digital computer, controlling the position, load and speed of movement of the crane and its equipment, identifies dangerous proximity of hoisting cranes. A digital computer on another crane performs similar calculations for its crane, and both devices exchange their results [1].

В этой системе, когда расчеты свидетельствуют об опасном сближении оборудования кранов, каждый цифровой вычислитель формирует соответствующие предупредительные сигналы и сигналы блокирования движений своего крана. При этом на их дисплеях отображаются условные графические изображения положения кранов на плане стройплощадки, изображения запретных (перекрываемых) зон безопасности, соответствующих столкновению и опасному сближению, направления опасных движений и пути безопасного вывода кранов из перекрываемых зон.In this system, when the calculations indicate a dangerous approach of the crane equipment, each digital computer generates corresponding warning signals and signals blocking the movements of its crane. At the same time, their displays display conditional graphical images of the position of the cranes on the construction site plan, images of forbidden (overlapping) safety zones corresponding to collisions and dangerous proximity, directions of dangerous movements and ways of safely leading cranes out of overlapping zones.

Известна также аналогичная система безопасности, в которой, с целью повышения безопасности и эффективности работы кранов, на экране дисплея дополнительно формируются информационные сигналы, предваряющие начало движения или ограничивающие движение оборудования кранов в случае возможного пересечения их траекторий [2].A similar safety system is also known, in which, in order to increase the safety and efficiency of cranes, information signals are additionally generated on the display screen that precede the beginning of movement or restrict the movement of the equipment of the cranes in case of possible intersection of their trajectories [2].

Недостатком известных систем является пониженная безопасность и пониженная эффективность одновременной работы кранов за счет отсутствия как прямого определения расстояния между ними, так и предупреждения их столкновений с неподвижными препятствиями и объектами.A disadvantage of the known systems is the reduced safety and reduced efficiency of the simultaneous operation of the cranes due to the lack of both a direct determination of the distance between them and the prevention of their collisions with fixed obstacles and objects.

Основной задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является расширение функциональных возможностей системы защиты за счет реализации прямого контроля и последующего учета расстояния между кранами, а также учета местоположения неподвижных препятствий и объектов на строительной площадке с соответствующим повышением безопасности работы группы грузоподъемных кранов.The main task to which the claimed invention is directed is to expand the functionality of the protection system by implementing direct control and subsequent accounting of the distance between the cranes, as well as taking into account the location of fixed obstacles and objects at the construction site with a corresponding increase in the safety of the group of cranes.

Дополнительной задачей является повышение эффективности работы группы кранов за счет формирования дополнительных информационных сигналов или ограничений движений оборудования кранов в случае возможного пересечения их траекторий, а также за счет сокращения затрат времени на установку параметров или координат местоположения неподвижных препятствий и объектов на строительной площадке.An additional objective is to increase the efficiency of the group of cranes by generating additional information signals or restricting the movements of the crane equipment in the event of a possible intersection of their trajectories, as well as by reducing the time spent on setting parameters or location coordinates of fixed obstacles and objects at the construction site.

В первом варианте реализации системы защиты грузоподъемных кранов от столкновений, содержащей установленные на каждом кране устройство беспроводного обмена данными, датчики пространственного положения крана и одноблочное или многоблочное цифровое вычислительное устройство, выполненное с возможностью приема и обработки выходных сигналов указанных датчиков и устройства беспроводного обмена данными, а также с возможностью формирования, в зависимости от результатов этой обработки, предупредительного сигнала и/или сигнала блокирования движений крана при его сближении или прогнозируемом сближении с другим краном, поставленные технические задачи решаются за счет того, что устройства беспроводного обмена данными, расположенные на различных кранах, выполняются с возможностью определения расстояния между ними, а, по меньшей мере, одно цифровое вычислительное устройство выполняется с возможностью указанной обработки сигналов и формирования предупредительного сигнала и/или сигнала блокирования движений крана с учетом этого расстояния.In the first embodiment, an anti-collision system for hoisting cranes comprising a wireless data exchange device installed on each crane, crane spatial position sensors and a single-block or multi-block digital computing device configured to receive and process the output signals of these sensors and a wireless data exchange device, and also with the possibility of forming, depending on the results of this processing, the warning signal and / or signal is blocked I movements of the crane during its approach or the predicted proximity to another crane, the technical tasks are solved due to the fact that the wireless data exchange devices located on different cranes are performed with the ability to determine the distance between them, and at least one digital computing device performed with the possibility of the specified signal processing and the formation of a warning signal and / or signal blocking the movements of the crane, taking into account this distance.

Во втором варианте реализации этой системы защиты, содержащей установленные на каждом кране устройство обмена данными, датчики пространственного положения крана и одноблочное или многоблочное цифровое вычислительное устройство, выполненное с возможностью приема и обработки выходных сигналов указанных датчиков и устройства обмена данными, а также с возможностью формирования, в зависимости от результатов этой обработки, предупредительного сигнала и/или сигнала блокирования движений крана при его сближении или прогнозируемом сближении с другим краном или с неподвижным препятствием, координаты и/или параметры которого записаны в блок памяти цифрового вычислительного устройства, поставленные технические задачи решаются за счет того, что цифровые вычислительные устройства выполняются с возможностью обмена данными о координатах и/или параметрах неподвижного препятствия или объекта с использованием упомянутых устройств обмена данными, а также с возможностью использования этих данных при указанной обработке сигналов и формировании предупредительных сигналов и/или сигналов блокирования движений крана.In the second embodiment of this protection system, comprising a data exchange device installed on each crane, sensors of the spatial position of the crane and a single-block or multi-block digital computing device configured to receive and process the output signals of these sensors and a data exchange device, as well as with the possibility of forming, depending on the results of this processing, the warning signal and / or the signal blocking the movements of the crane when it is approaching or predicted approaching with another crane or with a fixed obstacle, the coordinates and / or parameters of which are recorded in the memory unit of a digital computing device, the technical tasks are solved due to the fact that digital computing devices are capable of exchanging data on the coordinates and / or parameters of a fixed obstacle or object using the mentioned data exchange devices, as well as with the possibility of using this data for the specified signal processing and the formation of warning signals and / or signals blocking the movements of the crane.

Кроме того, в обоих вариантах системы защиты от столкновений для решения поставленных задач дополнительно может быть реализовано:In addition, in both versions of the anti-collision system to solve the tasks, it can be additionally implemented:

- выполнение устройств беспроводного обмена данными с использованием ультразвукового, и/или оптического, и/или электромагнитного излучения, а также с возможностью определения расстояния между ними по времени прохождения этого излучения между устройствами;- the implementation of devices for wireless data exchange using ultrasonic, and / or optical, and / or electromagnetic radiation, as well as with the ability to determine the distance between them by the time this radiation passes between the devices;

- выполнение устройств беспроводного обмена данными с возможностью приема и передачи информации о положении, движениях и нагрузке оборудования соответствующего крана;- the implementation of wireless data exchange devices with the ability to receive and transmit information about the position, movements and load of the equipment of the corresponding crane;

- вычисление посредством цифрового вычислительного устройства расстояния между установленными на кранах устройствами беспроводного обмена данными с использованием сигналов датчиков пространственного положения своего и другого крана, последующее сопоставление вычисленного значения этого расстояния с расстоянием, определенным посредством устройств беспроводного обмена данными, и при получении различных величин формирование дополнительного предупреждающего сигнала и/или сигнала блокирования движений крана либо выбор наименьшего значения этого расстояния при формировании предупредительного сигнала и/или сигнала блокирования движений крана;- calculating, by means of a digital computing device, the distance between the wireless data exchange devices installed on the cranes using the signals from the sensors of the spatial position of one's own and another crane, then comparing the calculated value of this distance with the distance determined by the wireless data exchange devices, and when receiving various values, generating an additional warning signal and / or signal blocking the movements of the crane or the choice of the smallest the value of this distance during the formation of the warning signal and / or signal blocking the movements of the crane;

- определение посредством цифрового вычислительного устройства границ запретных зон безопасности вокруг стрелы каждого крана, соответствующих их сближению до минимально допустимого расстояния, при реализации обработки сигналов датчиков и устройства беспроводного обмена данными, заключающейся в обнаружении пересечений границы запретной зоны с последующим формированием предупредительного сигнала и/или сигнала блокирования движений крана;- determination by means of a digital computing device of the boundaries of the security restricted areas around the boom of each crane, corresponding to their approximation to the minimum permissible distance, when implementing the processing of sensor signals and a wireless data exchange device, which consists in detecting intersections of the restricted area with the subsequent formation of an alert signal and / or signal blocking crane movements;

- оснащение цифрового вычислительного устройства графическим дисплеем, подключенным к процессору или к микроконтроллеру вычислительного устройства, с отображением на экране дисплея условного графического изображения положения самого крана на плане стройплощадки и условного графического изображения положения другого или других кранов и/или их запретных зон безопасности;- equipping the digital computing device with a graphic display connected to the processor or to the microcontroller of the computing device, displaying on the display screen a conditional graphic image of the position of the crane on the construction site plan and a conditional graphic image of the position of another or other cranes and / or their restricted safety zones;

- отображение на экране дисплея траекторий перемещения кранов и/или их оборудования и отображения текущих и/или прогнозируемых точек или областей пересечения границ этих запретных зон безопасности;- displaying on the display screen the trajectories of the cranes and / or their equipment and displaying the current and / or forecasted points or areas of crossing the boundaries of these prohibited safety zones;

- определение границ запретных зон безопасности с учетом инерции перемещаемого оборудования крана;- determination of the boundaries of restricted security zones, taking into account the inertia of the moving crane equipment;

- оснащение цифровых вычислительных устройств, по меньшей мере, двух кранов, блоками памяти, в которых записаны координаты и/или параметры неподвижных препятствий или объектов на строительной площадке, а также реализация обмена данными между цифровыми вычислительными устройствами об этих координатах и/или параметрах с использованием устройств беспроводного обмена данными с последующим использованием этих данных при формировании предупредительных сигналов и/или сигналов блокирования движений крана;- equipping digital computing devices of at least two cranes with memory blocks in which the coordinates and / or parameters of fixed obstacles or objects at the construction site are recorded, as well as the exchange of data between digital computing devices about these coordinates and / or parameters using devices for wireless data exchange with the subsequent use of this data in the formation of warning signals and / or signals blocking the movements of the crane;

- сопоставление посредством цифрового вычислительного устройства данных о координатах и/или параметрах неподвижного препятствия или объекта, считанных из собственного блока памяти и полученных от блока памяти цифрового вычислительного устройства другого крана, и при наличии противоречий между этими данными последующий выбор наименьшей зоны допустимых перемещений крана и/или формирование предупредительных сигналов и/или сигналов блокирования движений крана;- comparison by means of a digital computing device of data on the coordinates and / or parameters of a fixed obstacle or object read from its own memory unit and received from the memory unit of a digital computing device of another crane, and if there is a conflict between these data, the subsequent selection of the smallest zone of permissible movements of the crane and / or the formation of warning signals and / or signals blocking the movements of the crane;

- передача координат и/или параметров неподвижных препятствий или объектов, подлежащих записи в блоки памяти цифровых вычислительных устройств одного или нескольких кранов из стационарного поста в цифровые вычислительные устройства с использованием имеющихся устройств беспроводного обмена данными или дополнительных устройств последовательного проводного или беспроводного интерфейса;- transfer of coordinates and / or parameters of fixed obstacles or objects to be recorded in the memory blocks of digital computing devices of one or more cranes from a stationary post to digital computing devices using existing wireless data exchange devices or additional devices of a serial wired or wireless interface;

- оснащение цифровых вычислительных устройств регистраторами параметров крана с часами реального времени.- equipping digital computing devices with recorders of crane parameters with a real-time clock.

Благодаря реализации указанных отличительных признаков предложенная система защиты обладает расширенными функциональными возможностями за счет реализации прямого контроля и последующего учета расстояния между кранами, а также реализации защиты от столкновений кранов с неподвижными препятствиями и объектами на строительной площадке.Thanks to the implementation of these distinguishing features, the proposed protection system has expanded functionality due to the implementation of direct control and subsequent accounting of the distance between the cranes, as well as the implementation of protection against collisions of cranes with fixed obstacles and objects at the construction site.

Прямой контроль или прямое измерение расстояния между кранами позволяет осуществить контроль этого расстояния с высокой точностью и надежностью и независимо от работоспособности и точности работы датчиков системы защиты.Direct control or direct measurement of the distance between the cranes allows you to control this distance with high accuracy and reliability and regardless of the operability and accuracy of the sensors of the protection system.

Обмен информацией о координатах и/или параметрах неподвижных препятствий (объектов) между цифровыми вычислительными устройствами, расположенными на различных кранах, а также передача этих данных со стационарного поста одновременно на несколько кранов повышает как эффективность работы системы защиты, т.е. безопасность работы кранов, так и производительность их работы за счет сокращения потерь времени на запись этих параметров в запоминающие устройства.The exchange of information about the coordinates and / or parameters of stationary obstacles (objects) between digital computing devices located on different cranes, as well as the transmission of this data from a stationary post simultaneously to several cranes, increases the efficiency of the protection system, i.e. the safety of cranes, and the productivity of their work by reducing the loss of time in writing these parameters to storage devices.

Формирование дополнительных информационных сигналов, предваряющих начало движения или ограничивающих движение оборудования кранов до их опасного сближения, в ряде случаев исключает необходимость выполнения крановщиком обходных или возвратных движений кранов, что также приводит к повышению эффективности их работы, включая сокращение непроизводительных потерь времени и энергетических потерь.The formation of additional information signals preceding the start of movement or restricting the movement of the equipment of the cranes to their dangerous approach, in some cases eliminates the need for the crane operator to bypass or return the cranes, which also leads to an increase in their efficiency, including reduction of unproductive time and energy losses.

На фиг.1 показана упрощенная структурная схема системы защиты грузоподъемных кранов от столкновений. На фиг.2 - фрагменты изображений оборудования двух «смежных» кранов на экране дисплея.Figure 1 shows a simplified structural diagram of a system for protecting cranes from collisions. Figure 2 - fragments of images of the equipment of two "adjacent" cranes on the display screen.

Система содержит установленные на каждом кране устройства беспроводного обмена данными 1 (1') (фиг.1, фиг.2) датчики параметров работы крана 2 (2') и одноблочные или многоблочные цифровые вычислительные устройства 3 (3'), осуществляющие прием и обработку их выходных сигналов (фиг.1). На фиг.1 условно показаны компоненты систем 1, 2 и 3 (1', 2' и 3') для двух грузоподъемных кранов. Их число может быть любым в установленных пределах.The system contains installed on each crane wireless data exchange devices 1 (1 ') (Fig. 1, Fig. 2) sensors of operation parameters of the crane 2 (2') and single-block or multi-block digital computing devices 3 (3 '), which carry out reception and processing their output signals (figure 1). Figure 1 conventionally shows the components of the systems 1, 2 and 3 (1 ', 2' and 3 ') for two hoisting cranes. Their number can be any within the established limits.

Каждое цифровое вычислительное устройство 3 (3') имеет одноблочное или многоблочное исполнение и содержит центральный процессор или микроконтроллер 4 (4') и соединенные с ним дисплей 5 (5'), блок памяти 6 (6') и выходное устройство 7 (7'), выходы которого подключены к исполнительным механизмам или приводам грузоподъемного крана.Each digital computing device 3 (3 ') has a single-block or multi-block design and contains a central processor or microcontroller 4 (4') and a display 5 (5 ') connected to it, a memory unit 6 (6') and an output device 7 (7 ') ), the outputs of which are connected to the actuators or drives of the crane.

Цифровое вычислительное устройство 3 (3') может содержать дополнительные узлы и блоки, условно не показанные на фиг.1 и соединенные с микроконтроллером 4 (4') непосредственно или при помощи каких-либо согласующих устройств. К ним относятся, в частности, дополнительный блок энергонезависимой памяти регистратора параметров с часами реального времени, интерфейс для беспроводного или проводного считывания данных регистратора параметров, устройство звуковой или речевой сигнализации, органы управления системой, дискретные светодиодные индикаторы и т.д.Digital computing device 3 (3 ') may contain additional nodes and blocks, conventionally not shown in figure 1 and connected to the microcontroller 4 (4') directly or using any matching devices. These include, in particular, an additional non-volatile memory of the parameter logger with a real-time clock, an interface for wireless or wired reading of data from the parameter logger, an audio or voice alarm device, system controls, discrete LED indicators, etc.

Центральный процессор или микроконтроллер 4 (4') в общем случае содержит процессорное ядро, встроенные запоминающие устройства для хранения данных и программы его работы, тактовый генератор и периферийные устройства.The central processor or microcontroller 4 (4 ') generally comprises a processor core, built-in memory devices for storing data and programs of its operation, a clock generator and peripheral devices.

Датчики параметров работы крана 2 (2') в общем случае включают в себя датчики пространственного положения крана (угла азимута, угла наклона и длины стрелы, положения крана на подкрановом пути, перемещения грузовой тележки по направляющим поясам стрелы крана, высоты подъема грузозахватного органа и т.д.), датчик нагрузки (усилия или давления в гидроцилиндре подъема стрелы), датчик приближения к линии электропередач и другие датчики, необходимость применения которых определяется конструкцией конкретного грузоподъемного крана.The sensors of the operating parameters of the crane 2 (2 ') in the general case include sensors of the spatial position of the crane (azimuth angle, angle of inclination and length of the arrow, the position of the crane on the crane path, the movement of the cargo trolley along the guiding belts of the crane arrow, the height of the lifting device, and t .d.), a load sensor (force or pressure in the boom lifting hydraulic cylinder), a proximity sensor to the power line and other sensors, the need for which is determined by the design of a specific crane.

Центральный блок цифрового вычислительного устройства 3 (3') может именоваться контроллером, блоком обработки данных, блоком индикации, информационно-управляющим или информационно-вычислительным блоком и т.д., что не имеет принципиального значения.The central unit of the digital computing device 3 (3 ') may be referred to as a controller, a data processing unit, an indication unit, an information control or information and computing unit, etc., which is not critical.

Подключение устройства обмена данными 1 (1') и датчиков 2 (2') к цифровому вычислительному устройству 3 (3') может осуществляться посредством мультиплексного канала обмена данными (CAN, LIN и т.п.) с использованием отдельных проводов или по радиоканалу.The connection of the data exchange device 1 (1 ') and sensors 2 (2') to the digital computing device 3 (3 ') can be carried out via the multiplex data exchange channel (CAN, LIN, etc.) using separate wires or over the air.

Выходное устройство 7 (7') может именоваться исполнительным или выходным блоком, контроллером поворотной или неповоротной части крана и т.д. В зависимости от конструктивного исполнения исполнительных приводов грузоподъемного крана он выполнен в виде усилителей мощности (набора электронных ключей, реле, пускателей и т.д.), электрогидравлических распределителей, электромеханических позиционеров и т.п. Он может содержать собственный микроконтроллер и средства для подключения к центральному микроконтроллеру 4 (4') цифрового вычислительного устройства 1 (1') посредством мультиплексного канала обмена данными. Выходное устройство 7 (7') может быть также выполнено с возможностью ретрансляции части или всех выходных сигналов устройства обмена данными 1 (1') и датчиков 2 (2') в цифровое вычислительное устройство 3 (3').The output device 7 (7 ') may be referred to as an actuator or an output unit, a controller for a rotary or non-rotary part of a crane, etc. Depending on the design of the executive drives of the crane, it is made in the form of power amplifiers (a set of electronic keys, relays, starters, etc.), electro-hydraulic valves, electromechanical positioners, etc. It may contain its own microcontroller and means for connecting to the central microcontroller 4 (4 ') a digital computing device 1 (1') via a multiplex data exchange channel. The output device 7 (7 ') can also be configured to relay part or all of the output signals of the communication device 1 (1') and sensors 2 (2 ') to a digital computing device 3 (3').

Датчики датчиков 2 (2'), которые могут именоваться периферийными устройствами регистрации, периферийными контроллерами, измерительными устройствами и т.д., размещены в различных зонах крана и включают в себя аналоговые датчики с аналого-цифровыми преобразователями и цифровые датчики.Sensor sensors 2 (2 '), which can be called peripheral recording devices, peripheral controllers, measuring devices, etc., are located in various areas of the crane and include analog sensors with analog-to-digital converters and digital sensors.

Устройства обмена данными 1 (1'), расположенные на различных кранах (фиг.2), например на оголовках их башен, в первом варианте исполнения системы защиты выполнены беспроводными с использованием ультразвукового, оптического или электромагнитного излучения. Содержащиеся в них приемники и передатчики последовательных цифровых сигналов обмена данными выполнены с возможностью определения расстояния между ними, в частности, по времени прохождения этого излучения между устройствами. Для этого может быть использована технология NanoLOC, разработанная компанией Nanotron (www.nanotron.com).Data exchange devices 1 (1 '), located on various cranes (Fig. 2), for example, on the heads of their towers, in the first embodiment of the protection system are made wireless using ultrasonic, optical or electromagnetic radiation. The receivers and transmitters of serial digital data exchange signals contained therein are configured to determine the distance between them, in particular, by the time this radiation travels between the devices. For this, NanoLOC technology developed by Nanotron (www.nanotron.com) can be used.

Устройства обмена данными 1 (1') (приемопередатчики TRX) nanoLOC, установленные на различных грузоподъемных кранах, могут реализовывать различные сетевые топологии с поддержкой прямого и случайного доступа к среде передачи. Прямой доступ может быть реализован по схеме с временным TDMA либо частотным FDMA разделением либо по схеме «мастер - ведомый». Случайный доступ - по методу множественного доступа с обнаружением несущей и предотвращением коллизий (CSMA/CA).1 (1 ') communication devices (TRX transceivers) nanoLOC installed on various cranes can implement various network topologies with support for direct and random access to the transmission medium. Direct access can be implemented according to the scheme with temporary TDMA or frequency FDMA separation, or according to the master-slave scheme. Random access - by the method of multiple access with carrier detection and collision avoidance (CSMA / CA).

Эти устройства обеспечивают как передачу данных между цифровыми вычислительными устройствами 3 (3'), так и расстояний между точками их установки на различных грузоподъемных кранах. Если прямого определения расстояния между устройствами обмена данными 1 (1') не требуется, они могут быть реализованы с использованием проводных линий связи.These devices provide both the transfer of data between digital computing devices 3 (3 '), and the distances between the points of their installation on various cranes. If direct determination of the distance between the communication devices 1 (1 ') is not required, they can be implemented using wired communication lines.

Система защиты грузоподъемных кранов от столкновений работает следующим образом.The system for protecting cranes from collisions works as follows.

При первоначальной установке системы производится ее настройка на кранах, прежде всего датчиков 2, с целью ее «привязки» к стройплощадке.During the initial installation of the system, it is configured on cranes, primarily sensors 2, with the aim of “linking” it to the construction site.

Во время работы системы все цифровые вычислительные устройства 3 (3') работают аналогично друг другу.During system operation, all digital computing devices 3 (3 ') operate similarly to each other.

Сигналы датчиков 2 контроля параметров оборудования первого крана поступают на микроконтроллер 4, который определяет положение оборудования первого крана и нагрузку на него с целью определения инерции движения с их одновременной передачей на второй кран с использованием устройств обмена данными 1 и 1'. Изменения положения оборудования первого крана, фиксируемые датчиками 2, преобразуются микроконтроллером 4 в величины, направления и траектории его движения, которые одновременно с условным графическим изображением оборудования крана отображаются на дисплее 5 на плане стройплощадки (фиг.2).The signals of the sensors 2 for monitoring the parameters of the equipment of the first crane are sent to the microcontroller 4, which determines the position of the equipment of the first crane and the load on it in order to determine the inertia of motion with their simultaneous transmission to the second crane using communication devices 1 and 1 '. Changes in the position of the equipment of the first crane, recorded by sensors 2, are converted by the microcontroller 4 into values, directions and trajectories of its movement, which, simultaneously with the conditional graphic image of the crane equipment, are displayed on display 5 on the construction site plan (Fig. 2).

Одновременно микроконтроллер 4, используя сигналы, полученные от датчиков 2' второго крана с помощью устройств обмена данными 1 и 1', формирует на экране дисплея 5 условное графическое изображение оборудования второго крана. Эта информация на дисплеях 5 и 5' отображается, например, в виде проекций их оборудования (стрел).At the same time, the microcontroller 4, using the signals received from the sensors 2 'of the second crane using the communication devices 1 and 1', forms a conditional graphic image of the equipment of the second crane on the display screen 5. This information on displays 5 and 5 'is displayed, for example, in the form of projections of their equipment (arrows).

Одновременно микроконтроллер 4 цифрового вычислительного устройства 3, работая по программе, предварительно записанной в его памяти, с использованием сигналов, полученных от датчиков 2 и 2', определяет и с помощью дисплея 5 отображает границы запретных зон безопасности вокруг стрелы (стрелового оборудования) каждого крана, соответствующих их сближению до минимально допустимого расстояния, с учетом скоростей перемещения и инерционности этого оборудования.At the same time, the microcontroller 4 of the digital computing device 3, working according to the program previously recorded in its memory, using the signals received from the sensors 2 and 2 ', determines and uses the display 5 to display the boundaries of the restricted safety zones around the boom (boom equipment) of each crane, corresponding to their approximation to the minimum permissible distance, taking into account the speed of movement and inertia of this equipment.

При выявлении пересечений запретных зон безопасности оборудования различных кранов или при их прогнозируемом пересечении через установленные интервалы времени микроконтроллер 4 формирует на выходное устройство 7 предупредительные сигналы и сигналы блокирования движений первого крана. В этот момент времени микроконтроллер 4' цифрового вычислительного устройства 3' второго крана аналогичным образом формирует предупредительные сигналы и сигналы блокирования движений второго крана. Благодаря этому обеспечивается предупреждение столкновений кранов.When detecting intersections of the safety forbidden zones of equipment of various cranes or when they are predicted to intersect at set intervals, the microcontroller 4 generates warning signals and signals blocking the movements of the first crane to the output device 7. At this point in time, the microcontroller 4 'of the digital computing device 3' of the second crane likewise generates warning signals and signals blocking the movements of the second crane. This ensures the prevention of collisions of cranes.

Кроме указанного вычисления расстояния между оборудованием кранов по сигналам с датчиков 2 и 2' в микроконтроллер 4 от беспроводного устройства обмена данными 1 поступает дополнительный сигнал о расстоянии между оборудованием кранов, полученный в результате его прямого измерения.In addition to the calculation of the distance between the equipment of the cranes according to the signals from the sensors 2 and 2 ', an additional signal is received in the microcontroller 4 from the wireless data exchange device 1 about the distance between the equipment of the cranes obtained as a result of its direct measurement.

Микроконтроллер 4 реализует свои функции защиты от столкновений кранов с использованием как вычисленного расстояния, так и измеренного. Для этого осуществляется сопоставление их величин и последующее формирование предупреждающих сигналов и/или сигналов блокирования движений крана либо после выбора наименьшего значения из двух полученных величин расстояния либо автоматическое формирование этих сигналов при наличии существенных различий этих величин. Благодаря этому обеспечивается повышенная безопасность работы кранов независимо от погрешности любого датчика пространственного положения любого крана, а также в случае полного отказа или отсутствия этого датчика.The microcontroller 4 implements its functions of protection against collisions of cranes using both the calculated distance and the measured one. To do this, a comparison of their values and the subsequent formation of warning signals and / or signals blocking the movements of the crane either after selecting the smallest value from the two distance values obtained or automatic generation of these signals in the presence of significant differences of these values. This ensures increased safety of cranes, regardless of the error of any sensor of the spatial position of any crane, as well as in the event of a complete failure or absence of this sensor.

При наличии на строительной площадке каких-либо неподвижных препятствий или объектов, столкновений с которыми или работы в зоне которых, в частности над ними, необходимо избежать, их координаты и/или параметры записываются блоком памяти 6 цифрового вычислительного устройства 3. Запись осуществляется путем передачи соответствующих данных со стационарного поста через устройство обмена данными 1, путем набора на органах управления (на клавиатуре) цифрового вычислительного устройства 3, путем подключения к нему внешнего носителя информации и т.д.If there are any fixed obstacles or objects at the construction site, collisions with which or work in the area of which, in particular above them, must be avoided, their coordinates and / or parameters are recorded by the memory unit 6 of the digital computing device 3. Recording is carried out by transmitting the corresponding data from a stationary post through a data exchange device 1, by typing on the controls (on the keyboard) of a digital computing device 3, by connecting an external storage medium to it etc.

Далее микроконтроллер 4 использует эти данные для формирования условного графического отображения этих препятствий или объектов на экране дисплея 5, а также при формировании предупреждающих сигналов и/или сигналов блокирования движений крана.Further, the microcontroller 4 uses this data to form a conditional graphic display of these obstacles or objects on the display screen 5, as well as when generating warning signals and / or signals blocking the movements of the crane.

Координаты и/или параметры неподвижных препятствий или объектов, записанные в блок памяти 6 или 6' цифрового вычислительного устройства 3 или 3' одного из кранов, с помощью устройств обмена данными 1 и 1' передаются на другой кран, что сокращает затраты времени на запись (ввод) этих координат или параметров и, соответственно, приводит к уменьшению простоев грузоподъемных кранов и к повышению производительности их работы.The coordinates and / or parameters of fixed obstacles or objects recorded in the memory block 6 or 6 'of a digital computing device 3 or 3' of one of the cranes are transferred to another crane using data exchange devices 1 and 1 ', which reduces the time required for recording ( input) of these coordinates or parameters and, accordingly, leads to a decrease in downtime of cranes and to increase the productivity of their work.

Координаты и/или параметры неподвижных препятствий или объектов могут быть записаны в блоки памяти 6 или 6' на обоих кранах от одного источника информации из стационарного поста с использованием имеющихся устройств беспроводного обмена данными или дополнительных устройств последовательного проводного или беспроводного интерфейса. Это сокращает затраты времени на запись.The coordinates and / or parameters of fixed obstacles or objects can be recorded in memory blocks 6 or 6 'on both taps from a single source of information from a stationary post using existing wireless data exchange devices or additional devices of a serial wired or wireless interface. This reduces recording time.

Если же эти координаты и/или параметры записаны на каждом кране независимо, то возможны их расхождения. В этом случае микроконтроллер 4 после обмена данными с другим краном осуществляет сопоставление их величин, «приведенных» к конкретному крану. При несовпадении этих величин микроконтроллер 4 осуществляет выбор наименьшей зоны допустимых перемещений оборудования крана либо формирует предупреждающий сигнал о неправильном вводе координат и/или параметров неподвижных препятствий или объектов с блокированием, в случае необходимости, движений крана.If these coordinates and / or parameters are recorded on each crane independently, then they may diverge. In this case, the microcontroller 4, after exchanging data with another crane, compares their values "reduced" to a particular crane. If these values do not match, the microcontroller 4 selects the smallest zone of permissible movements of the crane equipment or generates a warning signal about the incorrect input of coordinates and / or parameters of fixed obstacles or objects with blocking, if necessary, crane movements.

При необходимости, микроконтроллер 4 передает на дисплей 5 сигналы для отображения на его экране изображений прогнозируемых или уже возникших при работе кранов пересечений защитных зон безопасности их оборудования, а также разрешенных или предпочтительных с точки зрения производительности или безопасности работы крана, направлений перемещения его оборудования. Границы всех запретных зон безопасности определяются микроконтроллером 4, в частности, с использованием математической модели крана, предварительно записанной в его памяти, и с учетом инерции его перемещаемого оборудования.If necessary, the microcontroller 4 transmits to the display 5 signals for displaying on its screen images of the predicted or already occurring during the operation of the cranes intersections of the safety zones of their equipment, as well as permitted or preferred from the point of view of performance or safety of the crane, directions of movement of its equipment. The boundaries of all forbidden safety zones are determined by the microcontroller 4, in particular, using a mathematical model of the crane, previously recorded in his memory, and taking into account the inertia of his moving equipment.

Все виды и направления движений крана из микроконтроллера 4 цифрового вычислительного устройства 3 могут передаваться в регистратор параметров и записываться в нем в режиме реального времени для последующего контроля и анализа работы крана.All types and directions of movements of the crane from the microcontroller 4 of the digital computing device 3 can be transmitted to the parameter logger and recorded in it in real time for subsequent monitoring and analysis of the crane.

Изобретение допускает также иные варианты реализации системы безопасности грузоподъемного крана, содержащей признаки, изложенные в его формуле.The invention also allows other implementations of a crane safety system containing the features set forth in its formula.

Источники информацииInformation sources

1. Дана Рафчикова. Антиколлизионные системы «SMIE-AC30» защиты кранов. Журнал «Подъемные сооружения. Специальная техника.» - 2001, №4.1. Dana Rafchikova. Anti-collision systems "SMIE-AC30" protection of cranes. Magazine “Lifting constructions. Special equipment. ”- 2001, No. 4.

2. RU 2326046 C1, B66C 13/18, B66C 23/88, B66C 15/00, 10.06.2008.2. RU 2326046 C1, B66C 13/18, B66C 23/88, B66C 15/00, 10.06.2008.

Claims (10)

1. Система защиты грузоподъемных кранов от столкновений, содержащая установленные на каждом кране устройство обмена данными, датчики пространственного положения крана и одноблочное или многоблочное цифровое вычислительное устройство, выполненное с возможностью приема и обработки выходных сигналов указанных датчиков и устройства обмена данными, а также с возможностью формирования в зависимости от результатов этой обработки предупредительного сигнала и/или сигнала блокирования движений крана при его сближении или прогнозируемом сближении с другим краном или с неподвижным препятствием, координаты и/или параметры которого записаны в блок памяти цифрового вычислительного устройства, отличающаяся тем, что цифровые вычислительные устройства выполнены с возможностью обмена данными о координатах и/или параметрах неподвижного препятствия или объекта с использованием упомянутых устройств обмена данными, а также с возможностью использования этих данных при указанной обработке сигналов и формирования предупредительного сигнала и/или сигнала блокирования движений крана, причем устройства обмена данными выполнены беспроводными с использованием ультразвукового, и/или оптического, и/или электромагнитного излучения, а также с возможностью определения расстояния между ними по времени прохождения этого излучения между устройствами.1. A collision protection system for load-lifting cranes, comprising a data exchange device installed on each crane, spatial position sensors of the crane and a single-block or multi-block digital computing device configured to receive and process the output signals of these sensors and the data exchange device, as well as with the possibility of generating depending on the results of this processing of the warning signal and / or the signal blocking the movements of the crane when it is approaching or predicted living with another crane or with a fixed obstacle, the coordinates and / or parameters of which are recorded in the memory unit of a digital computing device, characterized in that the digital computing devices are capable of exchanging data on the coordinates and / or parameters of a fixed obstacle or object using the said exchange devices data, as well as with the possibility of using this data for the specified signal processing and the formation of a warning signal and / or signal blocking movements of the crane and, moreover, the data exchange devices are made wireless using ultrasonic and / or optical and / or electromagnetic radiation, as well as with the possibility of determining the distance between them by the time this radiation travels between the devices. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что цифровое вычислительное устройство выполнено с возможностью сопоставления данных о координатах и/или параметрах неподвижного препятствия или объекта, считанных из собственного блока памяти и полученных от блока памяти цифрового вычислительного устройства другого крана, и при получении различных значений этих координат и/или параметров с возможностью выбора наименьшей зоны допустимых перемещений крана и/или формирования предупредительного сигнала, и/или формирования сигнала блокирования движений крана.2. The system according to claim 1, characterized in that the digital computing device is configured to compare data on the coordinates and / or parameters of a fixed obstacle or object read from its own memory unit and received from the memory unit of a digital computing device of another crane, and upon receipt different values of these coordinates and / or parameters with the possibility of choosing the smallest zone of permissible movements of the crane and / or the formation of an alert signal, and / or the formation of a blocking signal th crane. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что цифровое вычислительное устройство выполнено с возможностью вычисления расстояния между установленными на кранах устройствами беспроводного обмена данными с использованием выходных сигналов датчиков пространственного положения своего и другого крана, с возможностью сопоставления вычисленного значения этого расстояния с определенным посредством устройств беспроводного обмена данными и при получении различных величин этого расстояния с возможностью формирования дополнительного предупреждающего сигнала и/или сигнала блокирования движений крана или с возможностью выбора наименьшего значения этого расстояния при формировании предупредительного сигнала и/или сигнала блокирования движений крана.3. The system according to claim 1, characterized in that the digital computing device is arranged to calculate the distance between the wireless data exchange devices installed on the cranes using the output signals of the spatial position sensors of its own and the other crane, with the possibility of comparing the calculated value of this distance with a certain one devices for wireless data exchange and upon receipt of various values of this distance with the possibility of forming an additional warning signal and / or signal blocking the movements of the crane or with the possibility of choosing the smallest value of this distance during the formation of the warning signal and / or signal blocking the movements of the crane. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройства обмена данными выполнены с возможностью приема и передачи информации о положении, движениях и нагрузке оборудования соответствующего крана.4. The system according to claim 1, characterized in that the data exchange device is configured to receive and transmit information about the position, movements and load of the equipment of the corresponding crane. 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что цифровое вычислительное устройство выполнено с возможностью определения границ запретных зон безопасности вокруг стрелы каждого крана, соответствующих их сближению до минимально допустимого расстояния, а указанная обработка сигналов включает обнаружение пересечения границы запретной зоны безопасности с последующим формированием предупредительного сигнала и/или сигнала блокирования движений крана.5. The system according to claim 1, characterized in that the digital computing device is configured to determine the boundaries of the security restricted areas around the boom of each crane, corresponding to their approximation to the minimum permissible distance, and said signal processing includes detecting the intersection of the security restricted area with the subsequent formation warning signal and / or crane blocking signal. 6. Система по п.5, отличающаяся тем, что цифровое вычислительное устройство выполнено с возможностью учета инерции перемещаемого оборудования крана при определении границы запретной зоны безопасности.6. The system according to claim 5, characterized in that the digital computing device is configured to take into account the inertia of the movable crane equipment when determining the boundary of the restricted security zone. 7. Система по пп.1, 5 или 6, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один блок цифрового вычислительного устройства содержит графический дисплей, подключенный к процессору или к микроконтроллеру этого цифрового вычислительного устройства, причем дисплей и процессор или микроконтроллер выполнены с возможностью отображения на экране дисплея условного графического изображения положения самого крана на плане стройплощадки и условного графического изображения положения другого или других кранов и/или их запретных зон.7. The system according to claims 1, 5 or 6, characterized in that at least one block of a digital computing device comprises a graphic display connected to a processor or microcontroller of this digital computing device, the display and the processor or microcontroller displaying on the display screen a conditional graphic image of the position of the crane itself on the construction site plan and a conditional graphic image of the position of another or other cranes and / or their restricted areas. 8. Система по п.7, отличающаяся тем, что процессор или микроконтроллер и дисплей цифрового вычислительного устройства выполнены с возможностью отображения на экране дисплея траекторий перемещения кранов и/или их оборудования и отображения текущих и/или прогнозируемых точек или областей пересечения границ этих запретных зон.8. The system according to claim 7, characterized in that the processor or microcontroller and the display of the digital computing device are configured to display the trajectories of the cranes and / or their equipment on the display screen and display current and / or predicted points or areas of intersection of the boundaries of these forbidden zones . 9. Система по п.1, отличающаяся тем, что координаты и/или параметры неподвижного препятствия или объекта, подлежащие записи в блоки памяти цифровых вычислительных устройств одного или нескольких кранов, передаются из стационарного поста в цифровые вычислительные устройства с использованием указанных устройств беспроводного обмена данными или при помощи дополнительных устройств последовательного проводного или беспроводного интерфейса.9. The system according to claim 1, characterized in that the coordinates and / or parameters of a fixed obstacle or object to be recorded in the memory blocks of digital computing devices of one or more cranes are transmitted from a stationary post to digital computing devices using these wireless data exchange devices or using additional devices for a serial wired or wireless interface. 10. Система по любому из пп.1-6, 8, 9 отличающаяся тем, что цифровое вычислительное устройство дополнительно содержит регистратор параметров крана с часами реального времени. 10. The system according to any one of claims 1 to 6, 8, 9, characterized in that the digital computing device further comprises a crane parameters recorder with a real-time clock.
RU2009102677/11A 2009-01-27 2009-01-27 System to prevent collision of hoisting cranes RU2398728C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009102677/11A RU2398728C1 (en) 2009-01-27 2009-01-27 System to prevent collision of hoisting cranes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009102677/11A RU2398728C1 (en) 2009-01-27 2009-01-27 System to prevent collision of hoisting cranes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2398728C1 true RU2398728C1 (en) 2010-09-10

Family

ID=42800431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009102677/11A RU2398728C1 (en) 2009-01-27 2009-01-27 System to prevent collision of hoisting cranes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2398728C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2452683C2 (en) * 2010-08-13 2012-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" Safety system for construction equipment (versions)
RU2592856C2 (en) * 2015-05-05 2016-07-27 Ариф Гасан оглы Аслан-заде Three-phase ac-to-dc voltage converter (versions)
CN112357795A (en) * 2020-10-30 2021-02-12 北京中铁建建筑科技有限公司 Tower crane three-dimensional space anti-collision method based on Lora communication

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2452683C2 (en) * 2010-08-13 2012-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" Safety system for construction equipment (versions)
RU2592856C2 (en) * 2015-05-05 2016-07-27 Ариф Гасан оглы Аслан-заде Three-phase ac-to-dc voltage converter (versions)
CN112357795A (en) * 2020-10-30 2021-02-12 北京中铁建建筑科技有限公司 Tower crane three-dimensional space anti-collision method based on Lora communication
CN112357795B (en) * 2020-10-30 2023-08-18 北京中铁建建筑科技有限公司 Tower crane three-dimensional space anti-collision method based on Lora communication

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10899585B2 (en) Method of construction site monitoring, work machine, and system for construction site monitoring
KR101216871B1 (en) System for preventing collision of crane and method for controlling a crane
EP1817141B1 (en) Industrial robot system
CN102189552B (en) Robot system
CN111593783B (en) Anti-collision control method, device and system for excavator and excavator
US10514667B2 (en) Machine tool and machine learning device
CN202689566U (en) Obstacle avoidance system for cantilever crane and engineering mechanical device comprising the same
CN110482409B (en) Tower crane automatic control system and control method based on two-dimension code
CN102826456B (en) Heavy construction equipment encoder spatial location, Intelligent collision avoidance system
EP1362336B1 (en) Anti-collision protection system
RU2398728C1 (en) System to prevent collision of hoisting cranes
US20200399098A1 (en) Crane with anti-collision device and method for operating multiple such cranes
KR100974946B1 (en) System and method for preventing collision of cranes
JP2003118981A (en) Crane approach alarm device
KR102170469B1 (en) A system for preventing collision between tower cranes using relative velocity and absolute velocity and a method of preventing collision between tower cranes using the same
EP3592903B1 (en) Method for monitoring movement of a cantilever structure of an offshore platform, monitoring system, offshore platform
RU2452683C2 (en) Safety system for construction equipment (versions)
JP2016045674A (en) Work vehicle
CN106480873B (en) Dynamic compaction machinery automatic control system and method
RU2347736C2 (en) Control system of load-lifting crane (versions)
CN202766129U (en) Space location intelligent anti-collision system of large construction device coder
CN103434938A (en) Crane collision prevention system
JP2560097B2 (en) Crane collision prevention device
JPH0428640B2 (en)
RU2282576C2 (en) Method of wireless transmission of information in safety system of load-lifting crane

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170128