CN104649159A - 一种基于点位坐标的遥控安全塔吊及其吊装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于点位坐标的遥控安全塔吊及其吊装方法，包括航拍装置、无线收发装置、遥控器、中央控制器、报警装置、显示装置、塔吊防碰撞预警系统，所述航拍装置位于塔吊的塔吊尖，且通过无线收发装置依次与位于塔吊驾驶室内的遥控器、中央控制器连接，所述中央控制器还连接有报警装置、塔吊电机、塔吊防碰撞预警系统，所述塔吊防碰撞报警系统包括与中央控制器连接的安全测距系统，所述安全测距系统通过无线信号分别与超声波探头、温度传感器、湿度传感器连接。本吊装方法操作简单，智能化的操作使得塔吊操作人员在操作塔吊时有了科学依据，更加规范更加科学的进行操作。

Description

一种基于点位坐标的遥控安全塔吊及其吊装方法

技术领域

本发明涉及一种建筑使用的塔吊，具体是指一种基于点位坐标的遥控安全塔吊。

背景技术

塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，以一节一节的接长，又称塔式起重机，用来吊施工用钢筋、木楞、钢管等施工原料的设备，是建筑施工一种必不可少的设备。

但是随着塔吊的使用，也暴露出一些安全问题，其中一个主要的问题是驾驶员在作业的过程中的视线问题，工地上场景比较复杂，遮挡物较多，驾驶员的视线常被遮挡，此时如果操作不当很容易引发安全事故的发生。当前工地上主要是由地面工作人员通过对讲机或者信号旗手告诉驾驶员下面的具体情况，这样不仅耗时费力，而且一旦言语表达错误将会带来巨大的安全隐患。

塔式起重机由于具有起升高度高，起重力矩大，工作幅度大等特点，在工业与民用建筑竣工中被广泛应用。目前，由于建筑工地的复杂、塔机的操作不规范以及操作人员无证操作现象，建筑工地上塔机倾覆和碰撞现象时有发生，并且严重威胁工地人员的生命财产安全。塔机安全工作已经引起了各方的关注，其中，包括政府部门，塔式起重机生产厂家，塔式起重机租赁公司以及塔机使用者。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于点位坐标的遥控安全塔吊，解决了驾驶员的操作盲区问题，通过航拍装置对塔吊所在的工地进航拍，并制作成网状坐标图，采用角度-坐标的表示方法，实现对工地上的位置进行精确定位，最终通过遥控器控制塔吊电机操作，避免操作人员视角盲区和地面工作人员指示操作所带来的安全隐患问题；采用塔吊防碰撞预警系统，对塔吊周围的建筑物进行超声波测距，并且报警提示，防止塔吊与周围建筑物产生碰撞；另外提供了一种基于点位坐标遥控安全塔吊的吊装方法，本吊装方法通过智能化的操作使得塔吊操作人员在操作塔吊时有了科学依据，能更加规范更加科学的进行操作。

本发明通过下述技术方案实现：一种基于点位坐标的遥控安全塔吊，包括航拍装置、无线收发装置、遥控器、中央控制器、报警装置、显示装置、塔吊防碰撞预警系统，所述航拍装置位于塔吊的塔吊尖，且通过无线收发装置依次与位于塔吊驾驶室内的遥控器、中央控制器连接，所述中央控制器还连接有报警装置、塔吊电机、塔吊防碰撞预警系统，所述塔吊防碰撞报警系统包括与中央控制器连接的安全测距系统，所述安全测距系统通过无线信号分别与超声波探头、温度传感器连接。

本发明中的航拍装置主要用于对塔吊所在工地的建筑物等情况进行航拍，并制作成电子地图，且在电子地图上以1000mm为1单位把电子地图制作成网状坐标图，然后采用角度-距离的坐标表示方法，以塔吊为基点（0,0），规定某一方向为0度，绕自身旋转一定角度，角度范围为0-360度，以基点为坐标原点（0,0）设置为单位1，向外扩散至16m，向外扩散的距离根据塔吊的回转半径确定，通过使用角度-距离来表示地图上某一点的准确位置，如某地点1（42,10.63）则说明此地点1为1角度42度，距离基点的距离为10.63m。

本发明中的无线收发装置，将航拍装置制作好的点位坐标地图信号传输给遥控器，遥控器为触摸式电容屏遥控器，遥控器的主要作用是通过操作遥控器实现对电机的控制进而控制塔吊，当需要将地点1的建材运送至地点2时，则只需要在遥控器上点击选择地点1然后选择“降下”，塔吊就会自动旋转至地点1的角度，然后塔吊的吊钩平台移动到对应距离，然后吊钩下降到地点1的地面上，由地面上的操作人员对建材进行装载，待装载好后，在遥控器上选择“上升”，然后选择地点2，选择“降下”，塔吊就会自动将装载的建材运送至地点2的正上方，然后降下，则完成了一次货物的运输。

本发明中的中央控制器，主要作用是接收遥控器发出的“按下”、“上升”等指令，并处理指令信息，然后对电机进行控制，进而控制塔吊的旋转。

本发明中的塔吊防碰撞预警系统，是将超声波探头、温度传感器、湿度传感器检测到的数据，通过安全测距系统实时测量塔吊在运作过程与障碍物的距离，并将距离信息反馈给中央控制器。其中采用超声波测距系统的基本原理是，在中央控制器的控制作用下，超声波探头向车发射一串超声波脉冲，然后测量该脉冲遇到障碍物后返回时间，根据声波在空气中的传播速度，从而计算出塔吊的塔吊臂和绳索到障碍物的距离。同时声波在空气中的传播速度受气温的影响较大，因此有必要对气温进行测量，从而对声波的传播速度进行修正。

本发明中的报警装置，是在中央控制器下达报警指令后，进行报警提示。

进一步地，所述中央控制器为S3C6410微处理器。

进一步地，所述无线收发装置安装于塔吊的驾驶室内，采用Zigbee技术，频率为2.44GHZ，无线收发装置实时接收遥控器运行参数，并将所述遥控器运行参数传输给中央控制器。

进一步地，所述显示装置为液晶显示器，显示装置安装于塔吊驾驶室内。进一步地，所述超声波探头位于塔吊的塔吊臂和/吊钩上。

进一步地，所述超声波探头的个数为10—20个。

一种基于点位坐标遥控安全塔吊的吊装方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、航拍装置对塔吊所在工地进行航拍；

b、对所述步骤a获得的航拍信息制作成网状坐标地图；

c、将步骤b中的网状坐标地图信息通过无线收发装置导入遥控器中；

d、遥控器将获得的网状坐标地图显示，并传送给中央控制器，然后根据网状坐标地图显示的位置进行操作命令，操作命令传输给中央控制器，中央控制器发出指令，控制塔吊的电机运行，塔吊按预定位置运动。

进一步地，还包括以下步骤，

e、超声波探头测量塔吊至周围大型物体的距离，并将信息传输给安全测距系统；

f、温度传感器对气温进行检测，并将数据传输给安全测距系统；

g、安全测距系统计算塔吊至周围大型物体的距离，并将信息反馈给中央控制器；

h、中央控制器负责分析安全测距系统测得的数据并进行分析，显示反馈。

进一步地，所述步骤h中，中央控制器分析安全测距系统的信息后通过显示装置显示且超过安全距离时报警。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过采用航拍装置，对塔吊所在的地面进行航拍，并制作成点位坐标的电子地图，能够实现对工地地面位置进行精确定位，从而避免了塔吊操作人员仅通过地面旗手的指令或肉眼观察进行塔吊操作，减少了视角盲区或地面旗手指令错误等导致的安全隐患事故的发生。

（2）本发明通过设置遥控器，通过操作遥控器，实现对运行塔吊的控制，这样减小了塔吊操作人员不规范操作所带来的潜在隐患。

（3）本发明通过设置塔吊防碰撞预警报警系统，可以实现对塔吊至周围建筑物进行安全测距，当塔吊的塔吊臂距离建筑物较近时，给予安全报警提示，塔吊操作人员可采取相应措施，避免塔吊与周围建筑物等碰撞情况的产生。

（4）本发明操作简单，智能化的操作使得塔吊操作人员在操作塔吊时有了科学依据，更加规范更加科学的进行操作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构示意框图；

图3为本发明中遥控器的电路图；

图4为本发明中安全测距系统的电路图；

其中：1—航拍装置，2—中央控制器，3—遥控器，4—超声波探头。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1、图2所示，一种基于点位坐标的遥控安全塔吊，包括航拍装置1、无线收发装置、遥控器3、中央控制器2、报警装置、显示装置、塔吊防碰撞预警系统，所述航拍装置1位于塔吊的塔吊尖，且通过无线收发装置依次与位于塔吊驾驶室内的遥控器3、中央控制器2连接，所述中央控制器2还连接有报警装置、塔吊电机、塔吊防碰撞预警系统，所述塔吊防碰撞报警系统包括与中央控制器2连接的安全测距系统，所述安全测距系统通过无线信号分别与超声波探头4、温度传感器、湿度传感器连接。

本发明中的航拍装置1主要用于对塔吊所在工地的建筑物等情况进行航拍，并制作成电子地图，且在电子地图上以1000mm为1单位把电子地图制作成网状坐标图，然后采用角度-距离的坐标表示方法，以塔吊为基点（0，0），规定某一方向为0度，绕自身旋转一定角度，角度范围为0-360度，以基点为坐标原点（0,0）设置为单位1，向外扩散至16m，向外扩散的距离根据塔吊的回转半径确定，通过使用角度-距离来表示地图上某一点的准确位置，如某地点1（42,10.63）则说明此地点1为1角度42度，距离基点的距离为10.63m。

本发明中的无线收发装置，将航拍装置1制作好的点位坐标地图信号传输给遥控器3，如图3所示，遥控器3为触摸式电容屏遥控器，遥控器3的主要作用是通过操作遥控器实现对电机的控制进而控制塔吊，当需要将地点1的建材运送至地点2时，则只需要在遥控器3上点击选择地点1然后选择“降下”，塔吊就会自动旋转至地点1的角度，然后塔吊的吊钩平台移动到对应距离，然后吊钩下降到地点1的地面上，由地面上的操作人员对建材进行装载，待装载好后，在遥控器上选择“上升”，然后选择地点2，选择“降下”，塔吊就会自动将装载的建材运送至地点2的正上方，然后降下，则完成了一次货物的运输。

本发明中的中央控制器2，主要作用是接收遥控器3发出的“按下”、“上升”等指令，并处理指令信息，然后对电机进行控制，进而控制塔吊的旋转。

本发明中的塔吊防碰撞预警系统，是将超声波探头4、温度传感器、湿度传感器检测到的数据，通过安全测距系统实时测量塔吊在运作过程与障碍物的距离，并将距离信息反馈给中央控制器2。其中采用超声波测距系统的基本原理是，在中央控制器2的控制作用下，超声波探头4向车发射一串超声波脉冲，然后测量该脉冲遇到障碍物后返回时间，根据声波在空气中的传播速度，从而计算出塔吊的塔吊臂和绳索到障碍物的距离。同时声波在空气中的传播速度受气温的影响较大，因此有必要对气温进行测量，从而对声波的传播速度进行修正。

本发明中的安全测距系统中包括测距电路，如图4所示，测距电路分发射和接收两部分，发射部分由SN7414、模拟电子开关HC4052的Y通道驱动4路超声波探头。超声波探头U3采用全密封防水、防振型收发两用探头，该探头的工作电压为120 V左右，为由VQ1、T1、C2和VD3组成的驱动器。VQ1工作在开关状态，T1为变比1：10的升压变压器，用于将12 V的驱动电压升压到120 V，VD3为C2提供放电通路。为防止在发射超声波时的高电压通过接收回路C1回串，烧毁HC4052模拟电子开关，在接收回路的输入端接入由R2、VD1和VD2组成的保护电路，将输入C4052的信号箝位在0.7 V。由于超声波探头接收到的正常回波信号通常只有几十毫伏，因此保护电路对回波信号无影响。

　　超声波测量采用循环工作方式，四路超声波探头的选择由单片机通过P1．5、P1．6引脚控制HC4052来完成，测距时由单片机内部计数器控制，单片机为现有技术，产生12个频率为40 kHz，占空比为50％的脉冲信号，由P1.7引脚发出，通过发射电路送到选定的超声波探头中。

接收回路由超声波探头U3、HC4052的X通道和UPC2800构成。UPC2800为红外接收器专用IC，内部集成有前置放大器、ABLC控制器、限幅放大器、带通滤波器、检波器和输出整形电路。其带通滤波器的中心频率可在30～80 kHz之间调整，正好覆盖40 kHz的超声波应用频率，完成对回波信号的放大、整形及检波。UPC2800的8引脚为信号输入脚。7引脚为前置放大器增益调整脚，其外接电阻可根据增益要求在0～1kΩ之间调整，串接的0.1μF电容用于隔直；3引脚为内部电源滤波电容接入脚，值为47μF；4引脚为内部带通滤波器中心频率调整脚，当外接电阻值为123 kΩ时，滤波器的中心频率为40kHz；6引脚为检波器滤波电容连接端子，其外接滤波电容典型值为0.1μF。检波完成后的脉冲信号由2引脚输出，送单片机的P3．2用作中断控制信号。

本发明中的报警装置，是在中央控制器2下达报警指令后，进行报警提示。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，进一步限定中央控制器2为S3C6410微处理器。本实施例的其他结构与实施例1相同，不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上进一步限定，所述无线收发装置安装于塔吊的驾驶室内，采用Zigbee技术，频率为2.44GHZ，无线收发装置实时接收遥控器3运行参数，并将所述遥控器3运行参数传输给中央控制器2，本实施例的其他结构与上述实施例相同，不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上进一步限定，所述显示装置为液晶显示器，显示装置安装于塔吊驾驶室内，本实施例的其他结构与上述实施例相同，不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上进一步限定，所述超声波探头4位于塔吊的塔吊臂和/吊钩上，本实施例的其他结构与上述实施例相同，不再赘述。

实施来6：

本实施例在上述实施例的基础上进一步限定，所述超声波探头4的个数为10-20，有利于对超声波探头所在位置至障碍物所到距离做出准确测定，并将测定后的准确数据信号传输给安全测距系统。本实施例的其他结构与上述实施例相同，不再赘述。

实施例7：

一种基于点位坐标遥控安全塔吊的吊装方法，包括以下步骤：

a、航拍装置1对塔吊所在工地进行航拍；

b、对所述步骤a获得的航拍信息制作成网状坐标地图；

c、将步骤b中的网状坐标地图信息通过无线收发装置导入遥控器3中；

d、遥控器3将获得的网状坐标地图显示，并传送给中央控制器2，然后根据网状坐标地图显示的位置进行操作命令，操作命令传输给中央控制器2，中央控制器2发出指令，控制塔吊的电机运行，塔吊按预定位置运动。

进一步地，为了更好的实现本发明，还包括以下步骤，

e、超声波探头4测量塔吊至周围大型物体的距离，并将信息传输给安全测距系统；

f、温度传感器对气温进行检测，并将数据传输给安全测距系统；

g、安全测距系统计算塔吊至周围大型物体的距离，并将信息反馈给中央控制器2；

h、中央控制器2负责分析安全测距系统测得的数据并进行分析，显示反馈。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤h中，中央控制器2分析安全测距系统的信息后通过显示装置显示且超过安全距离时报警。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于点位坐标的遥控安全塔吊，其特征在于：包括航拍装置（1）、无线收发装置、遥控器（3）、中央控制器（2）、报警装置、显示装置、塔吊防碰撞预警系统，所述航拍装置（1）位于塔吊的塔吊尖，且通过无线收发装置依次与位于塔吊驾驶室内的遥控器（3）、中央控制器（2）连接，所述中央控制器（2）还连接有报警装置、塔吊电机、塔吊防碰撞预警系统，所述塔吊防碰撞报警系统包括与中央控制器（2）连接的安全测距系统，所述安全测距系统通过无线信号分别与超声波探头（4）、温度传感器连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于点位坐标的遥控安全塔吊，其特征在于：所述中央控制器（2）为S3C6410微处理器。

3.根据权利要求1所述的一种基于点位坐标的遥控安全塔吊，其特征在于：所述无线收发装置安装于塔吊的驾驶室内，采用Zigbee技术，频率为2.44GHZ，无线收发装置实时接收遥控器（3）运行参数，并将所述遥控器（3）运行参数传输给中央控制器（2）。

4.根据权利要求3所述的一种基于点位坐标的遥控安全塔吊，其特征在于：所述显示装置为液晶显示器，显示装置安装于塔吊驾驶室内。

5.根据权利要求4所述的一种基于点位坐标的遥控安全塔吊，其特征在于：所述超声波探头（4）位于塔吊的塔吊臂和/吊钩上。

6.根据权利要求5所述的一种基于点位坐标的遥控安全塔吊，其特征在于：所述超声波探头（4）的个数为10—20个。

7.一种基于点位坐标遥控安全塔吊的吊装方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、航拍装置对塔吊所在工地进行航拍；

b、对所述步骤a获得的航拍信息制作成网状坐标地图；

c、将步骤b中的网状坐标地图信息通过无线收发装置导入遥控器中；

d、遥控器将获得的网状坐标地图显示，并传送给中央控制器，然后根据网状坐标地图显示的位置进行操作命令，操作命令传输给中央控制器，中央控制器发出指令，控制塔吊的电机运行，塔吊按预定位置运动。

8.根据权利要求7所述的一种基于点位坐标遥控安全塔吊的吊装方法，其特征在于，还包括以下步骤，

e、超声波探头测量塔吊至周围大型物体的距离，并将信息传输给安全测距系统；

f、温度传感器对气温进行检测，并将数据传输给安全测距系统；

g、安全测距系统计算塔吊至周围大型物体的距离，并将信息反馈给中央控制器；

h、中央控制器负责分析安全测距系统测得的数据并进行分析，显示反馈。

9.根据权利要求8所述的一种基于点位坐标遥控安全塔吊的吊装方法，其特征在于，所述步骤h中，中央控制器分析安全测距系统的信息后通过显示装置显示且超过安全距离时报警。