CN103395694B - 塔式起重机一体化监控系统 - Google Patents

Abstract

塔式起重机一体化监控系统，涉及一种塔式起重机一体化监控系统，本发明解决了现有塔式起重机司机的视野范围受限，存在盲区及由于塔机黑匣子无法和其它设备联合使用导致塔式起重机司机无法随时了解塔机的整体情况的问题，本发明包括视频监控子系统、运动监控子系统、工业平板触控电脑和数据记录子系统；视频监控子系统将摄像头采集到的视频信息传递给工业平板触控电脑，运动监控子系统对塔式起重机的运动进行控制，并将控制信号传递给工业平板触控电脑，数据记录子系统将传感器采集到的信息传递给工业平板触控电脑，通过工业平板触控电脑对塔式起重机整体情况显示，实现对塔机的整体运行情况的了解。本发明适用于监控塔式起重机。

Description

塔式起重机一体化监控系统

技术领域

本发明涉及一种塔式起重机一体化触屏监控系统

背景技术

随着现代建筑机械技术的发展，塔式起重机(以下简称塔机)的功能越来越强大，由于塔机本身结构的限制，塔机在应用时依然存在以下几个问题：

1、塔机司机的视野范围受限，存在盲区，容易导致事故；

由于塔机司机的视野受限，大多数塔机在运行时还是使用地面指挥的形式辅助司机完成相应操作，而现有的视频监控系统往往只具备一个操作监控摄像头，无法全方位彻底的帮助司机扫除盲区。

2、塔机黑匣子(数据记录仪)只起到辅助作用，无法和其它设备联合使用；

现有的塔机黑匣子往往是一个独立的监控系统，只能辅助性的给出塔机的一些运行参数，无法真正参与塔机的核心操作，从而极大地削弱了其禁止违章操作，保护工地安全的作用。同时，由于其和塔机的运动控制系统独立，导致其检测的参数无法自动地帮助塔机优化各项操作，只能依靠司机的经验，具有很大的不稳定性。

发明内容

本发明为了解决现有塔式起重机司机的视野范围受限，存在盲区，及由于塔机黑匣子无法和其它设备联合使用导致塔式起重机司机无法随时了解塔机的整体情况的问题，提出了塔式起重机一体化监控系统。

本发明所述塔式起重机一体化监控系统，该系统包括视频监控子系统、运动监控子系统、工业平板触控电脑和数据记录子系统；

视频监控子系统包括一号摄像头、二号摄像头、三号摄像头和云台摄像头；

运动监控子系统包括运动控制器、回转电机、变幅电机和起升电机；

数据记录子系统包括塔机数据记录仪、幅度传感器、角度传感器、高度传感器、重量传感器和风速传感器；

一号摄像头、二号摄像头、三号摄像头和云台摄像头的视频信号输出端依次连接在工业平板触控电脑的视频采集卡的一号视频信号输入端、二号视频信号输入端、三号视频信号输入端和四号视频信号输入端，云台摄像头的控制信号输入端连接工业平板触控电脑的云台摄像头的控制信号输出端；

运动控制器的回转控制信号输出端连接回转电机的回转控制信号输入端，变幅电机的变幅控制信号输入端与运动控制器的变幅控制信号输出端相连，起升电机的起升控制信号输入端与运动控制器的起升控制信号输出端相连；运动控制器的运动控制信号输出与视频反馈信号输入端与工业平板触控电脑的运动控制信号输入与视频反馈信号输出端相连，

塔机数据记录仪的采集控制信号输入与采集信号输出端与工业平板触控电脑的采集控制信号输出与采集信号输入端，幅度传感器的幅度采集信号输出端连接塔机数据记录仪幅度采集信号输入端，角度传感器的角度采集信号输出端连接塔机数据记录仪角度采集信号输入端，高度传感器的高度采集信号输出端连接塔机数据记录仪高度采集信号输入端，重量传感器的重量采集信号输出端连接塔机数据记录仪重量采集信号输入端，风速传感器的风速采集信号输出端连接塔机数据记录仪风速采集信号输入端。

本发明采用多个摄像头对塔式起重机司机的视野的盲区进行了扫除，并将摄像头拍摄到的图像通过工业平板触控电脑进行显示，采用塔机数据记录仪实现对塔机所处的环境及运动信息进行了实时记录，并将记录信息传递给工业平板触控电脑使塔式起重机司机能够随时了解塔机的整体运行情况。

附图说明

图1为本发明所述塔式起重机一体化监控系统的电气结构示意图；

图2为频监控子系统1的安装位置图，图中扇形区域A为云摄像头1-4的有效视野范围，扇形区域B为司机的有效视野范围，扇形区域C为一号摄像头的有效视野范围；

图3为一号摄像头1-1和二号摄像头视野范围示意图；

图4为采用塔式起重机一体化监控系统的塔机远程监控系统示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述塔式起重机一体化监控系统，该系统包括视频监控子系统1、运动监控子系统2、工业平板触控电脑3和数据记录子系统4；

视频监控子系统1包括一号摄像头1-1、二号摄像头1-2、三号摄像头1-3和云台摄像头1-4；

运动监控子系统2包括运动控制器2-1、回转电机2-2、变幅电机2-3和起升电机2-4；

数据记录子系统4包括塔机数据记录仪4-1、幅度传感器4-2、角度传感器4-3、高度传感器4-4、重量传感器4-5和风速传感器4-6；

一号摄像头1-1、二号摄像头1-2、三号摄像头1-3和云台摄像头1-4的视频信号输出端依次连接在工业平板触控电脑3的视频采集卡的一号输入端、二号视频信号输入端、三号视频信号输入端和四号视频信号输入端，云台摄像头1-4的控制信号输入端连接工业平板触控电脑3的云台摄像头的控制信号输出端；运动控制器2-1的回转控制信号输出端连接回转电机2-2的回转控制信号输入端，变幅电机2-3的变幅控制信号输入端与运动控制器2-1的变幅控制信号输出端相连，起升电机2-4的起升控制信号输入端与运动控制器2-1的起升控制信号输出端相连；运动控制器2-1的运动控制信号输出与视频反馈信号输入端与工业平板触控电脑3的运动控制信号输入与视频反馈信号输出端相连，

塔机数据记录仪4-1的采集控制信号输入与采集信号输出端与工业平板触控电脑3的采集控制信号输出与采集信号输入端，幅度传感器4-2的幅度采集信号输出端连接塔机数据记录仪4-1幅度采集信号输入端，角度传感器4-3的角度采集信号输出端连接塔机数据记录仪4-1角度采集信号输入端，高度传感器4-4的高度采集信号输出端连接塔机数据记录仪4-1高度采集信号输入端，重量传感器4-5的重量采集信号输出端连接塔机数据记录仪4-1重量采集信号输入端，风速传感器4-6的风速采集信号输出端连接塔机数据记录仪4-1风速采集信号输入端。

本实施方式所述的云台摄像头1-4与工业触控平板电脑3通过485总线进行连接，工业触控平板电脑3实现对云台摄像头的角度、焦距、旋转速度等参数的调节，实现了对塔式起重机司机的视野的盲区进行了扫除。

本发明解决了常用塔机黑匣子的人机接口不够人性化，不方便司机的日常使用的问题，常用的塔机黑匣子往往带有键盘和小尺寸的液晶屏，其中键盘在使用时常常需要双手配合操作，此时司机将不得不停止操作塔机，影响施工效率。小尺寸的液晶屏信息显示效果不佳，不利于司机正确辨识当前运行状况，给塔机正常运行带来了一定的安全隐患。

本发明所述塔式起重机一体化监控系统的优点：

1、塔式起重机一体化监控系统同时具备四个摄像头，能够有效消除塔机操作时的盲区，极大的扩展驾驶员的视野范围。

2、塔式起重机一体化触屏监控系统将塔机的运动控制器和塔机黑匣子有效的结合在一起，在杜绝塔机违章操作的同时还能优化塔机的各类操作。

3、塔式起重机一体化触屏监控系统以工业平板触控电脑为核心，不仅功能强大、操作方便，同时具备优良的显示效果。

具体实施方式二、结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的塔式起重机一体化监控系统的进一步说明，一号摄像头1-1固定安装在塔机驾驶舱的正下方，一号摄像头1-1的轴心与竖直方向的夹角为30°；二号摄像头1-2和三号摄像头1-3通过摄像头支架分别安装塔臂左右的两侧，摄像头方向与塔臂方向相同，二号摄像头1-2和三号摄像头1-3的轴心与塔臂上表面的夹角均为30°，二号摄像头1-2和三号摄像头1-3的轴心与塔臂的侧面的夹角均为30°摄像头方向与塔臂方向相同，云台摄像头1-4固定安装在塔臂的正下方。

视频监控子系统的安装位置如图2所示，云台摄像头安装在塔臂的末端，一号摄像头的位置在驾驶舱下方，二号摄像头安装在塔臂的摄像头支架上，方向为斜前方偏右30°，三号摄像头同样安装在塔臂的摄像头支架上，方向为斜前方偏左30°，图2中云台摄像头和一号摄像头引出的虚线部分代表两个摄像头的在垂直切面上的视野范围，由图可知，借助这两个摄像头再加上本来司机的有效视野范围，司机基本可以看清塔机在有效工作范围内的任意一个位置，能够有效防止塔机在起升和变幅过程由于视线受阻而造成的事故。

具体实施方式三、结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的塔式起重机一体化监控系统的进一步说明，二号摄像头1-2和三号摄像头1-3均采用视角范围均为60°的摄像头。

二号摄像头和三号摄像头，可以分别扩展塔臂水平面上左右各60°的视野范围，如图3所示，可以有效防止塔机在做回转运动时与建筑物相撞。

具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式一或具体实施方式二所述的塔式起重机一体化监控系统的进一步说明，云台摄像头1-4采用水平方向旋转度为360°，垂直方向旋转度为90°的摄像头。

四个摄像头均固定安装，通过视频线将视频信号传递给安装在塔机驾驶室内的工业平板触控电脑，平板电脑运行监控软件，可以同时分屏显示四个摄像头的视频画面，也可以整屏显示其中一个摄像头的画面。通过485总线，工业平板电脑只需使用手指点击屏幕上相应的云台控制按钮，即可控制云台摄像头进行相应的旋转操作，操作简洁方便。由于四个摄像头均具备红外线夜视功能，使得整套视频监控子系统在塔机夜晚工作的时候也能发挥巨大的作用，有效避免事故的发生。

具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式一所述的塔式起重机一体化监控系统的进一步说明，工业平板触控电脑3包括WIFI通信电路和GPRS通信电路，WIFI电路的无线数据输入输出端与工业平板触控电脑3的1号无线数据输入输出端相连，GPRS电路的无线数据输入输出端与工业平板触控电脑3的2号无线数据输入输出端相连。

本发明适用于绝大多数塔式起重机的应用场合。在工地无法提供无线路由器或者不具备接入互联网的条件时，可以选择使用通过工业平板电脑中的GPRS模块接入GPRS网络与远程监控终端连接。在雨季或者其他极端天气场合，可以考虑给摄像头加入防水罩等设施，延长设备使用寿命。

具体实施例、本实施例所述为采用塔式起重机一体化监控系统的塔机远程监控系统，该远程监控系统包括塔式起重机一体化监控系统a、无线路由b、现场监控客户端电脑c和远程监控客户端电脑d，塔式起重机一体化监控系统a通过无线路由b经无线传输至现场监控客户端电脑c，现场监控客户端电脑c通过互联网将数据传输至远程监控客户端电脑d，实现塔式起重机的远程监控。

数据记录子系统在塔机运行过程中实时收集塔机的各项数据，包括：角度、幅度、高度、重量、风速，并通过485总线将数据信息传送到工业平板电脑上显示，借助工业平板电脑屏幕大、清晰度高以及可以触屏操作的优点，可以使塔机司机更好的掌握塔机当前的运行状况。同时工业平板电脑通过内部WIFI模块并借助工地上的无线路由器，可以与现场监控客户端相联，再借助互联网，使相关监管机构可以远程监控塔机的运行状况，防止塔机发生超时运行、恶劣天气运行等违章运行情况。其系统示意图，如图4所示，拆除数据记录子系统之后，远程监控单位将检测不到此塔机的运行信息，表明此时塔机有可能正在进行违规操作，从而达到了有效监管的目的。

同时，工业平板电脑将收集到的塔机实时运行数据通过485总线发送给运动控制子系统，作为运动控制子系统的反馈，构成一个典型的闭环控制系统。运动控制子系统结合黑匣子收集的反馈信息和塔机控制信号的输入信息，选择合适的控制算法，可以调节塔机最终的输出动作，从而使塔机的各种运动更加准确平稳，达到优化控制，降低安全风险的目的。

本发明创造的优点在于以下几个方面：

1塔式起重机一体化触屏监控系统可以全方位多角度地对塔机周围的情况进行实时视频监控，消除盲区，有效的避免事故发生；

2塔式起重机一体化触屏监控系统可以远程有效监管塔机的运行状况，防止违章违规操作的发生；

3塔式起重机一体化触屏监控系统可以将塔机变为一个典型的闭环系统，优化整个塔机的运动性能；

4塔式起重机一体化触屏监控系统具有监控显示效果清晰明了，操作简便的优点。

Claims (5)

1.塔式起重机一体化监控系统，其特征在于，该系统包括视频监控子系统(1)、运动监控子系统(2)、工业平板触控电脑(3)和数据记录子系统(4)；

视频监控子系统(1)包括一号摄像头(1-1)、二号摄像头(1-2)、三号摄像头(1-3)和云台摄像头(1-4)；

运动监控子系统(2)包括运动控制器(2-1)、回转电机(2-2)、变幅电机(2-3)和起升电机(2-4)；

数据记录子系统(4)包括塔机数据记录仪(4-1)、幅度传感器(4-2)、角度传感器(4-3)、高度传感器(4-4)、重量传感器(4-5)和风速传感器(4-6)；

一号摄像头(1-1)、二号摄像头(1-2)、三号摄像头(1-3)和云台摄像头(1-4)的视频信号输出端依次连接在工业平板触控电脑(3)的视频采集卡的一号视频信号输入端、二号视频信号输入端、三号视频信号输入端和四号视频信号输入端，云台摄像头(1-4)的控制信号输入端连接工业平板触控电脑(3)的云台摄像头的控制信号输出端，

运动控制器(2-1)的回转控制信号输出端连接回转电机(2-2)的回转控制信号输入端，变幅电机(2-3)的变幅控制信号输入端与运动控制器(2-1)的变幅控制信号输出端相连，起升电机(2-4)的起升控制信号输入端与运动控制器(2-1)的起升控制信号输出端相连；运动控制器(2-1)的运动控制信号输出与视频反馈信号输入端与工业平板触控电脑(3)的运动控制信号输入与视频反馈信号输出端相连，

塔机数据记录仪(4-1)的采集控制信号输入与采集信号输出端与工业平板触控电脑(3)的采集控制信号输出与采集信号输入端相连，幅度传感器(4-2)的幅度采集信号输出端连接塔机数据记录仪(4-1)幅度采集信号输入端，角度传感器(4-3)的角度采集信号输出端连接塔机数据记录仪(4-1)角度采集信号输入端，高度传感器(4-4)的高度采集信号输出端连接塔机数据记录仪(4-1)高度采集信号输入端，重量传感器(4-5)的重量采集信号输出端连接塔机数据记录仪(4-1)重量采集信号输入端，风速传感器(4-6)的风速采集信号输出端连接塔机数据记录仪(4-1)风速采集信号输入端；云台摄像头安装在塔臂的末端，一号摄像头的位置在驾驶舱下方，二号摄像头安装在塔臂的摄像头支架上，方向为斜前方偏右30°，三号摄像头同样安装在塔臂的摄像头支架上，方向为斜前方偏左30°，二号摄像头和三号摄像头分别扩展塔臂水平面上左右各60°的视野范围。

2.根据权利要求1所述的塔式起重机一体化监控系统，其特征在于，一号摄像头(1-1)固定安装在塔机驾驶舱的正下方，一号摄像头(1-1)的轴心与竖直方向的夹角为30°；二号摄像头(1-2)和三号摄像头(1-3)通过摄像头支架分别安装在塔臂的左右两侧，二号摄像头(1-2)和三号摄像头(1-3)的轴心与塔臂上表面的夹角均为30°，二号摄像头(1-2)和三号摄像头(1-3)的轴心与塔臂的侧面的夹角均为30°，二号摄像头(1-2)和三号摄像头(1-3)的摄像头方向与塔臂方向相同，云台摄像头(1-4)固定安装在塔臂的正下方。

3.根据权利要求2所述的塔式起重机一体化监控系统，其特征在于，二号摄像头(1-2)和三号摄像头(1-3)均采用视角范围为60°的摄像头。

4.根据权利要求1或2所述的塔式起重机一体化监控系统，其特征在于，云台摄像头(1-4)采用水平方向旋转度为360°，垂直方向旋转度为90°的摄像头。

5.根据权利要求1所述的塔式起重机一体化监控系统，其特征在于，工业平板触控电脑(3)包括WIFI通信电路和GPRS通信电路，WIFI通信电路的无线数据输入输出端与工业平板触控电脑(3)的1号无线数据输入输出端相连，GPRS通信电路的无线数据输入输出端与工业平板触控电脑(3)的2号无线数据输入输出端相连。