CN103680060B - 振捣台车运行过程中现场安全性监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水利工程混凝土浇筑施工中安全性监控技术，其公开了一种振捣台车运行过程中现场安全性监测预警系统，解决传统技术中没有一种有效的手段来监控预警振捣台车运行过程中的现场安全性，难以避免安全事故发生的问题。该系统中在振捣台车驾驶室顶部安装定位设备及定向设备，在振捣台车活动臂上和振捣棒台架上设置角度传感器，通过设备获取的参数实时计算振捣台车的运行空间影响范围，并通过获取现场施工人员的位置信息和仓面固定设施的位置信息判断现场施工人员是否进入振捣台车运行危险区域或者振捣台车是否有碰撞仓面固定设施的危险，从而对振捣台车运行状况进行监控。本发明适用于水利工程混凝土浇筑施工中的安全性监控。

Description

振捣台车运行过程中现场安全性监测预警系统

技术领域

本发明涉及水利工程混凝土浇筑施工中安全性监控技术，特别涉及振捣台车运行过程中现场安全性监测预警系统。

背景技术

混凝土振捣台车是混凝土浇筑过程中的重要施工设备，是水利工程中的常见施工机械，负责大体积混凝土的振捣施工。振捣台车主要包括：驾驶室(驾驶室内设有处理器单元)、活动臂(包括前臂和后臂)、振捣棒台架、振捣棒等结构；在水利工程混凝土大坝施工场景中，以仓面为施工单元，仓面四周边缘有钢模版或已施工仓面作为混凝土围挡，仓面内部有各种结构物和预埋件，因此仓面环境复杂，对振捣台车振捣施工造成干扰；此外，混凝土浇筑施工工艺环节多，多个工序同时作业，如混凝土振捣施工时铺设冷却水管，工艺环节间存在时间和空间的交叉，且仓面内机械振捣和人工振捣并存，振捣施工人员和其他工艺环节施工人员众多，且在仓面内不规律移动，振捣台车运行过程中会不断的移动位置、转动车臂、升降振捣头，相关人员的安全存在隐患。因而需要有效的安全控制以保证振捣台车运行过程中人员的安全。

传统的现场安全控制主要靠加强施工人员安全培训、增强施工人员安全意识、给相关人员配置安全防护施用具、现场人员自我预判及自我保护。在实际振捣台车运行过程中，施工人员的安全意识因人而异，现场的安全控制效果很大程度受人为因素和施工环境影响，难以对现场安全性进行有效的控制，难以避免碰撞、碾压等安全事故的发生。

因此，有必要提出一种精细化、智能化并且有效的手段监测振捣台车的施工运行，在发生安全事故前进行预警，避免安全事故的发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种振捣台车运行过程中现场安全性监测预警系统，解决传统技术中没有一种有效的手段对振捣台车运行过程中的现场安全性进行监控预警，难以避免安全事故发生的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

振捣台车运行过程中现场安全性监测预警系统，包括：用于对振捣台车驾驶室进行定位的定位设备、定向设备、第一角度传感器、第二角度传感器、第三角度传感器、报警装置、用于对现场施工人员定位的定位设备及设置于振捣台车驾驶室中的处理器单元；所述用于对振捣台车驾驶室进行定位的定位设备设置于振捣台车驾驶室顶部，用于实时获取振捣台车驾驶室中心的三维位置P(x0,y0,z0)；所述定向设备设置于驾驶室顶部，用于实时获取振捣台车驾驶室与正北方向水平旋转角度α；所述第一角度传感器设置于振捣台车的前臂上，用于实时获取前臂与竖直方向夹角β；所述第二角度传感器设置于振捣台车的后臂上，用于实时获取后臂与竖直方向夹角γ；所述第三角度传感器设置于振捣台车的振捣棒台架上，用于实时获取振捣台架与竖直方向夹角θ和振捣台架与活动臂水平旋转夹角φ；所述用于对振捣台车驾驶室进行定位的定位设备、定向设备、第一角度传感器、第二角度传感器、第三角度传感器及报警装置均连接所述设置于振捣台车驾驶室中的处理器单元，各个传感器采集的数据被传送至驾驶室内的处理器单元；所述用于对现场施工人员定位的定位设备与设置于振捣台车驾驶室中的处理器单元通过无线信号相连。

在本方案中，通过定位设备实时获取振捣台车驾驶室的位置参数，通过定向设备获取振捣台车驾驶室与正北方向水平旋转角度参数，通过第一角度传感器获取振捣台车的前臂与竖直方向的夹角参数，通过第二角度传感器获取振捣台车的后臂与竖直方向的夹角参数，通过第三角度传感器获取振捣台车的振捣棒台架与竖直方向的夹角参数以及振捣棒台架与活动臂之间的水平旋转夹角参数，将上述获取的各个参数传送至驾驶室中的处理器单元中，辅助振捣台车的形体数据从而实时计算振捣台车的运行空间的影响范围，并通过定位设备实时获取现场施工人员的位置参数，从而计算现场施工人员是否进入振捣台车运行危险区域，并通过报警装置实现预警功能。

进一步，所述用于对振捣台车驾驶室进行定位的定位设备设置于振捣台车驾驶室顶部。

进一步，所述用于对现场施工人员定位的定位设备设置于现场施工人员的安全帽上。

进一步，所述报警装置包括设置于驾驶室内的报警设备和设置于驾驶室外的报警设备。

进一步，所述报警设备为声光报警器。

进一步，该系统还包括用于对仓面固定设施进行定位的定位设备，所述用于对仓面固定设施进行定位的定位设备与设置于振捣台车驾驶室中的处理器单元通过无线信号相连。

本发明的有益效果是：通过精细化、智能化的手段对振捣台车运行状况进行监控，实现在现场施工人员进入振捣台车运行危险区域时的预警功能，保障人员的安全；进一步，对振捣台车的运行影响范围和仓面固定设施之间的距离进行监控预警，避免碰撞事件的发生。

附图说明

图1为振捣台车运行过程中现场安全性监测预警系统实施例结构示意图。

具体实施方式

本发明旨在提出一种振捣台车运行过程中现场安全性监测预警系统，解决传统技术中没有一种有效的手段来监控预警振捣台车运行过程中的现场安全性，难以避免安全事故的发生的问题。

下面结合附图及实施例对本发明的方案作进一步的描述：

如图1所示，本例中的振捣台车运行过程中现场安全性监测预警系统包括：用于对振捣台车驾驶室进行定位的定位设备、定向设备、第一角度传感器、第二角度传感器、第三角度传感器、报警装置、用于对现场施工人员定位的定位设备及设置于振捣台车驾驶室中的处理器单元；所述定向设备设置于驾驶室顶部；所述第一角度传感器设置于振捣台车的前臂上；所述第二角度传感器设置于振捣台车的后臂上；所述第三角度传感器设置于振捣台车的振捣棒台架上；所述用于对振捣台车驾驶室进行定位的定位设备、定向设备、第一角度传感器、第二角度传感器、第三角度传感器及报警装置均连接所述设置于振捣台车驾驶室中的处理器单元，所述用于对现场施工人员定位的定位设备与设置于振捣台车驾驶室中的处理器单元通过无线信号相连；该系统还包括用于对仓面固定设施进行定位的定位设备，所述用于对仓面固定设施进行定位的定位设备与设置于振捣台车驾驶室中的处理器单元通过无线信号相连。

在具体实施上，首先，通过在振捣台车驾驶室顶上安装定位设备(卫星定位或超宽频定位或激光定位)，实时获取振捣台车驾驶室中心的三维位置P(x0,y0,z0)；通过在振捣台车驾驶室顶上安装定向设备(电子罗盘或卫星定向)，实时获取振捣台车驾驶室与正北方向水平旋转角度α；通过在振捣台车前臂上安装第一角度传感器，在后臂上安装第二角度传感器(前臂长度为a，后臂长度为b)，实时获取活动臂与竖直方向夹角(前臂与竖直方向夹角为β、后臂与竖直方向夹角为γ)；通过在振捣台车振捣棒台架上安装第三角度传感器，实时获取振捣台架与竖直方向夹角θ和振捣台架与活动臂水平旋转夹角φ；

上述各个传感器采集的数据被传送至驾驶室内的处理器单元，结合振捣台车的形体数据(来源于振捣车的参数)，实时计算获得振捣台车运行空间影响范围I，在计算其运行空间影响范围时要综合考虑：1)振捣台车履带覆盖范围、2)振捣台车驾驶室空间范围、3)振捣台车活动臂及振捣棒影响空间范围；

对于上述1)振捣台车履带覆盖范围，可以通过驾驶室中心的三维位置P、振捣台车履带长度、驾驶室与正北方向水平旋转角度α和驾驶室与履带相对位置计算获得；

对于上述2)振捣台车驾驶室空间范围，可以通过驾驶室中心的三维位置P、驾驶室与正北方向水平旋转角度α和驾驶室空间形体计算获得；

对于上述3)振捣台车活动臂及振捣棒影响空间范围，可以通过驾驶室中心的三维位置P、驾驶室与正北方向水平旋转角度α、活动臂与驾驶室相对位置、活动臂长度(a与b)、活动臂与竖直方向夹角(β与γ)、振捣棒形体、振捣台架与竖直方向夹角θ和振捣台架与活动臂水平旋转夹角φ计算获得；

然后，通过对施工人员进行定位(超宽频定位或卫星定位，可采用在安全帽上安装定位装置实现)，实时获取施工人员的三维位置Q(x1,y1,z1)；计算获得施工人员的三维位置Q与振捣台车运行空间影响范围I的距离L1，与设定的安全距离L比较，判定施工人员是否进入振捣台车运行危险预警区域(当L1≤L时，表明进入危险区域)；通过对仓面固定设施进行定位(超宽频定位或者卫星定位)，实施获取仓面固定设施的三维位置，计算振捣台车运行空间影响范围I与仓面固定设施之间的最小距离L2，与设定的安全距离L比较，判定振捣台车是否有碰撞其它物体的危险(当L2≤L时，表明有碰撞其它物体的危险)；

最后，当判定有施工人员进入振捣台车运行危险预警区域或振捣台车有碰撞其他物体的危险时，通过在驾驶室内安装的报警装置以声光方式警示驾驶员、在驾驶室外安装的报警装置以声光方式警示其他施工人员；

此外，为了达到更好的预警效果，本发明还可以在设定安全距离L时划分多个等级，当振捣台车运行空间影响范围与现场施工人员或仓面固定设施之间的最小距离小于或等于相应等级的安全距离时，进行相应等级的报警，例如：将安全距离L划分为两个等级：Lm1、Lm2，其中Lm1＞Lm2，其对应的报警级别也分为两级：危险级别的报警、极其危险级别的报警；对于这两种级别的报警可以采用发送报警的频率和强度来区分；

当振捣台车运行空间影响范围与现场施工人员或仓面固定设施之间的最小距离小于或等于Lm1时，进入危险级别的报警：

当振捣台车运行空间影响范围与现场施工人员或仓面固定设施之间的最小距离小于或等于Lm2时，进入极其危险级别的报警。

需要说明的是，本发明只是提出对于振捣台车运行状况监控的手段，而在本发明已经披露了各个参数的获取来源的情况下，对于利用上述各个参数进行具体计算的算法公式是本领域技术人员在实施该手段时易于实现的，因此，本发明中不再对其具体的算法公式赘述。

Claims (5)

1.振捣台车运行过程中现场安全性监测预警系统，包括设置于振捣台车驾驶室中的处理器单元，其特征在于，

还包括：用于对振捣台车驾驶室进行定位的定位设备、定向设备、第一角度传感器、第二角度传感器、第三角度传感器、报警装置、用于对现场施工人员定位的定位设备；所述用于对振捣台车驾驶室进行定位的定位设备设置于振捣台车驾驶室顶部，用于实时获取振捣台车驾驶室中心的三维位置P(x0,y0,z0)；所述定向设备设置于驾驶室顶部，用于实时获取振捣台车驾驶室与正北方向水平旋转角度α；所述第一角度传感器设置于振捣台车的前臂上，用于实时获取前臂与竖直方向夹角β；所述第二角度传感器设置于振捣台车的后臂上，用于实时获取后臂与竖直方向夹角γ；所述第三角度传感器设置于振捣台车的振捣棒台架上，用于实时获取振捣台架与竖直方向夹角θ和振捣台架与活动臂水平旋转夹角φ；所述用于对振捣台车驾驶室进行定位的定位设备、定向设备、第一角度传感器、第二角度传感器、第三角度传感器及报警装置均连接所述设置于振捣台车驾驶室中的处理器单元，各个传感器采集的数据被传送至驾驶室内的处理器单元；所述用于对现场施工人员定位的定位设备与设置于振捣台车驾驶室中的处理器单元通过无线信号相连。

2.如权利要求1所述的振捣台车运行过程中现场安全性监测预警系统，其特征在于，所述用于对现场施工人员定位的定位设备设置于现场施工人员的安全帽上。

3.如权利要求1所述的振捣台车运行过程中现场安全性监测预警系统，其特征在于，所述报警装置包括设置于驾驶室内的报警设备和设置于驾驶室外的报警设备。

4.如权利要求3所述的振捣台车运行过程中现场安全性监测预警系统，其特征在于，所述报警设备为声光报警器。

5.如权利要求1-4任意一项所述的振捣台车运行过程中现场安全性监测预警系统，其特征在于，该系统还包括用于对仓面固定设施进行定位的定位设备，所述用于对仓面固定设施进行定位的定位设备与设置于振捣台车驾驶室中的处理器单元通过无线信号相连。