CN102826456A - 大型施工设备编码器空间定位、智能防碰撞系统 - Google Patents

Abstract

大型施工设备编码器空间定位、智能防碰撞系统，包括中央控制器模块，控制输入模块，控制输出模块，操作显示模块；中央控制器模块连接控制输入模块、控制输出模块、和操作显示模块，中央控制器模块连接报警及控制模块，控制输入模块连接编码器模块，控制输入模块将编码器模块测量的数据输入到中央控制器模块进行处理。本发明通过在设备回转、行走、起升、变幅、小车运行等各自由度上安装的高精度编码器、来综合精确指示设备的坐标方位，以确定设备间的空间关系。各设备将方位信息传递给中央控制器，中央控制器计算、比对后确定设备间是否存在干扰，对干扰的设备进行提示、报警、停机，确保设备安全。

Description

大型施工设备编码器空间定位、智能防碰撞系统

技术领域

本发明涉及一种大型施工设备编码器空间定位、智能防碰撞系统。

背景技术

对于集中施工的工程，大型起重施工设备往往布置密集，设备防碰撞不仅关系到设备间的安全运行，更关系到工程能否顺利进行。现有技术中的智能防碰撞系统的方法较多，如：传感器防碰撞系统、红外防碰撞系统、GPS防碰撞系统等，但实施效果往往不够理想；实施的经济费用较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型施工设备编码器空间定位、智能防碰撞系统，通过在设备回转、行走、起升、变幅、小车运行等各自由度上安装的高精度编码器、来综合精确指示设备的坐标方位，以确定设备间的空间关系。各设备将方位信息传递给中央控制器，中央控制器计算、比对后确定设备间是否存在干扰，对干扰的设备进行提示、报警、停机，确保设备安全。

本发明的上述目的是通过这样的技术方案来实现的：大型施工设备编码器空间定位、智能防碰撞系统，包括中央控制器模块，控制输入模块，控制输出模块，操作显示模块；中央控制器模块连接控制输入模块、控制输出模块、和操作显示模块，中央控制器模块连接报警及控制模块，控制输入模块连接编码器模块，控制输入模块将编码器模块测量的数据输入到中央控制器模块进行处理。

所述编码器模块包括：幅度编码器，用于显示吊点距离设备回转中心的距离；回转编码器，用于确认设备回转时其所处的角度方位；大车行走编码器，用于确认设备所处的位置方位；

吊钩提升编码器，用于确认吊钩所处的高程；小车牵引编码器，用于确认牵引式小车起重设备小车所处的方位，上述幅度编码器、回转编码器、大车行走编码器、吊钩提升编码器、小车牵引编码器安装在大型起重设备上，经大型施工设备自带的操作控制系统处理后通过无线或者有线方式与控制输入模块连接。

所述编码器模块包括风速仪编码器，用于环境风速的监测，当监测到超过允许级别的风速时，对设备进行反馈停机控制。

本发明一种大型施工设备编码器空间定位、智能防碰撞系统的有益效果如下：

1）成本低：本发明所需的各类编码器在起重设备上应已配备，仅需确保其精度即可，成本比使用传感器、红外线、GPS等设备的防碰撞系统有很大的降低。

2）、误差小：高精度的绝对值编码器有很高的测量精度，同时因设置了误差校正点，能对误差进行及时校正，进一步降低了测量误差。

3）、可靠性高：不受恶劣天气影响，测量用的编码器一般与起升、变幅等设备一同布置于机房内，与传感器、红外线、GPS等设备布置在室外相比受外界环境影响小，故障率、损坏率低。因编码器直接测量机构运行数据，几乎不受天气因素的影响，而红外线、GPS等设备受环境影响大，编码器设备具有较大的优势。

4）、系统扩展灵活：防碰撞系统如有新设备加入，需进行设备和程序扩展十分方便，系统程序已为此进行了提前考虑和设定，仅需调出该型设备的三维模型，进行设备初始参数的设定和校正，在设备具备相应硬件条件基础上可迅速融入防碰撞系统。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明系统原理示意框图。

图2是本发明大型施工设备干扰情况示意图。

具体实施方式

图2为大型施工设备干扰情况示意图，包括：大型门机1，第一大型塔机2，第二大型塔机3，三台设备分隔出的三块空间干扰区域4。

如图1所示，大型施工设备编码器空间定位、智能防碰撞系统，包括中央控制器模块12，控制输入模块11，控制输出模块13，操作显示模块15。中央控制器模块12连接控制输入模块11、控制输出模块13、和操作显示模块15，中央控制器模块12连接报警及控制模块14。控制输入模块11连接编码器模块，编码器模块测量相关数据，大型施工设备自带的操作控制系统将数据转换为传输模式后，传输给控制输入模块11，由控制输入模块11输入到中央控制器模块12进行处理。

所述编码器模块包括：

幅度编码器5，用于显示吊点距离设备回转中心的距离；

回转编码器6，用于确认设备回转时其所处的角度方位；

大车行走编码器7，用于确认设备所处的位置方位；

吊钩提升编码器8，通过提升绳升降的距离确认吊钩所处的高程；

小车牵引编码器9，以确牵引式小车起重设备小车所处的方位。

风速仪编码器10，用于环境风速的监测，判断对设备的影响。

上述幅度编码器5、回转编码器6、大车行走编码器7、吊钩提升编码器8、小车牵引编码器9、风速仪编码器10安装在大型施工设备上，经大型施工设备自带的操作控制系统通过无线或者有线方式与控制输入模块11连接。

控制输入模块11将各类编码器测量的相关数据通过无线或有线方式接收后输入中央控制器模块12进行处理。中央控制器模块12为数据处理和指令输出的控制中心，控制输出模块13负责将中央控制器模块12输出的控制指令输出给相应设备自带的操作控制系统，当中央控制器模块12计算设备间出现干扰的可能时，报警及控制模块14工作。操作显示模块15为显示设备间相互关系的显示模块及配套设备。

工作过程：

1）、设备状态信号的获取和传输：起重设备的空间位置由起重臂幅度、设备回转角度、大车行走距离、提升系统吊钩高程、牵引小车方位，并结合起重设备的安装位置坐标和设备各部位的高程等参数共同确定。通过在起重设备的这些机构上安装的高精度位置编码器（多数情况下设备上已配有该类位置编码器），进行起重设备方位坐标的实时获取，经大型施工设备自带的操作控制系统将数据转换为传输模式后，以有线或无线方式传输至中央控制器模块12进行处理。

2）、防碰撞的报警提示和限制危险动作：中央控制器模块12内置功能强大的应用程序，程序为不同类型的设备设置了三维模型，三维模型可根据获取的设备状态参数进行调整，以显示设备当前的状态和位置，事先根据各设备的相对位置关系在应用程序中设定设备间的干扰区域4，当两台以上的大型门机1、第一大型塔机2、第二大型塔机3设备同时进入干扰区域4，存在干扰和碰撞的可能时，及时由报警及控制模块14进行声光报警提示（在总控制室和相关设备上同时报警），紧急情况可以限制设备动作，起到防碰撞的目的，当仅有一台设备进入干扰区域，无干扰可能，则不进行报警，不干扰大型门机1、第一大型塔机2、第二大型塔机3的正常运行。

3）、作业任务的优先级控制：大型门机1、第一大型塔机2、第二大型塔机3工作任务往往存在优先级的区别，如：浇筑工作一般较零活起重作业重要，设备、金结安装起重作业一般较零活起重作业重要。防碰撞系统的监控人员可根据大型门机1、第一大型塔机2、第二大型塔机3的工作优先级在中央控制器模块12的程序上进行相应的设置，当设备均需进入干扰区域4工作时，仅允许工作优先级更高的设备进入干扰区域4，保证了优先级高的起重设备工作的连续性，保证了工程施工效率的最优化。

4）、多画面显示：中央控制器模块12和设备上均设有操作显示模块15，以便采用多画面切换显示，显示的画面包括：各设备间的全局布置画面、设备间的局部画面，各视图画面，以及三维立体画面，以达到直观显示的目的。多画面和三维画面显示是很多防碰撞系统不具备的，具有很强的实用性和优越性。

5）、环境风速的监测和保护：设备上还设有风速仪编码器10，在环境风速达到危险风速时即按起重设备防风规范要求限制设备工作动作，确保设备安全。

6）、编码器误差的校正：本发明是由各编码器获取的设备状态坐标作为基础的系统，各编码器获取信息的准确性显得尤为重要，各机构位置编码器的误差可通过设定校正位定期校正的方式修正误差。例如：大车行走系统误差校正可在行走轨道上的相应位置设置误差修正点，当设备行走经过此修正点时设备的大车行走编码器7坐标即修正为标准坐标，这样即可保证编码器显示的精确性。其他机构误差校正与此同理。

7）、视频辅助监控：设备的合适位置上设有全天候摄像头，将视频信号引入司机室或布置12中央控制器的主控室以方便操作司机或主控室监视人员以监视视频的方式观察设备周边情况和施工环境，起到设备辅助防碰撞的作用，并可实时观察现场情况，视频信号可保存备查。

8）、系统故障自诊断：防碰撞系统具有系统自诊断和检测的功能，能对系统出现的故障进行自动诊断，并分析、提示、记录故障原因，当设备中某一设备系统出现故障时可报警并通过屏蔽该局部系统，避免误报警和误操作导致系统不能正常运行，屏蔽后不影响其余系统的正常运行。

9）、支持系统扩展：防碰撞系统如有新设备加入，系统程序已为此进行了提前考虑和设定，仅需调出该型设备的三维模型，进行设备初始参数的设定和校正，在设备具备相应硬件条件基础上可迅速融入防碰撞系统，且扩展容量大。理论上该防碰撞系统可根据需要增加任意多台设备，如附图1中设备1~N^﹟，附图2中的大型门机1、第一大型塔机2、第二大型塔机3仅为示意。

10）、司机通话信息自动记录功能：系统在司机室设置自动录音装置，司机无法更改删除录音信息，对司机的操作行为起到很好的监督作用，并能起到事故备查的作用。

Claims (3)

1.大型施工设备编码器空间定位、智能防碰撞系统，包括中央控制器模块（12），控制输入模块（11），控制输出模块（13），操作显示模块（15）；

中央控制器模块（12）连接控制输入模块（11）、控制输出模块（13）、和操作显示模块（15），中央控制器模块（12）连接报警及控制模块（14）；

其特征在于，控制输入模块（11）连接编码器模块，控制输入模块（11）将编码器模块测量的数据输入到中央控制器模块（12）进行处理。

2.根据权利要求1所述大型施工设备编码器空间定位、智能防碰撞系统，其特征在于，所述编码器模块包括：

幅度编码器（5），用于显示吊点距离设备回转中心的距离；

回转编码器（6），用于确认设备回转时其所处的角度方位；

大车行走编码器（7），用于确认设备所处的位置方位；

吊钩提升编码器（8），用于确认吊钩所处的高程；

小车牵引编码器（9），用于确认牵引式小车起重设备小车所处的方位，上述幅度编码器（5）、回转编码器（6）、大车行走编码器（7）、吊钩提升编码器（8）、小车牵引编码器（9）安装在大型起重设备上，经大型施工设备自带的操作控制系统处理后通过无线或者有线方式与控制输入模块（11）连接。

3.根据权利要求1所述大型施工设备编码器空间定位、智能防碰撞系统，其特征在于，所述编码器模块包括风速仪编码器（10），用于环境风速的监测，当监测到超过允许级别的风速时，对设备进行反馈停机控制。

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