CN104986676A - 塔吊综合智能监控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑塔吊吊装作业的塔吊综合智能监控装置。所述塔吊安全吊装运行接触器、风速传感器、充电站、操作室无线路由器通过信号线缆连接所述操作室监控装置；所述滑车无线路由器、滑车监控装置电池组、监控摄像头、减速机绝对轴编码器、吊钩测重传感器通过信号线缆连接所述滑车监控装置；所述指挥信号发射器通过无线通讯连接所述滑车监控装置。本发明利用监测塔吊作业时的风速、货物重量、吊钩深度、吊装速度、货物视频图像实现了塔吊工作的数字化监控，一旦超过设定参数上限时断开控制回路停止作业。通过吊钩深度监测，实现了监控摄像头的自动调焦，保证了被吊货物全视距的清晰度。本发明实现了塔吊工作真正意义上的本质安全作业。

Description

塔吊综合智能监控装置

技术领域

本发明专利涉及建筑作业，特别是建筑塔吊的吊装作业。

背景技术

塔式起重机简称塔机， 亦称塔吊，起源于西欧。据记载，第一项有关建筑用塔机专利颁发于1900年。1905年出现了塔身固定的装有臂架的起重机，1923年制成了近代塔机的原型样机，同年出现第一台比较完整的近代塔机。1930年当时德国已开始批量生产塔机，并用于建筑施工。1941年，有关塔机的德国工业标准DIN8770 公布。该标准规定以吊载(t)和幅度(m)的乘积(tm)一起以重力矩表示塔机的起重能力。我国的塔机行业于20世纪50年代开始起步,相对于中西欧国家由于建筑业疲软造成的塔机业的不景气,我国的塔机业正处于一个迅速的发展时期。

建筑塔吊是建筑工地上最常用的一种建筑作业起重设备，随着我国经济建设和改革开放进一步深入，建筑业的不断发展，各大中城市高层建筑建设不断增多，塔式起重机的应用越来越广泛，塔吊已成为高层建筑施工垂直运输的主动脉。根据中国工程机械协会统计，2010年塔吊销量突破4万台。2011年受房地产调控、动车事故、日本地震等影响，塔吊市场规模扩张速度有所放慢，但仍保持10%以上的增速。

在吊装工作过程中，塔吊事故频频发生，据统计全国每年发生的机毁人亡的重大事故不下百起，特别是国产塔机，事故率占相当大的比重，尤其是一些小型塔机生产企业，产品的质量很难保障塔吊安全运行。在塔机操作时，严格按照操作规程施工操作，如 “使用前，应检查各金属结构部件和外观情况完好，空载运转时声音正常，重载试验制动可靠,各安全限位和保护装置齐全完好,动作灵敏可靠，方可作业”；“操作各控制器时，应依次逐步操作，严禁越挡操作。在变换运转方向时，应将操作手柄归零，待电机停止转动后再换向操作，力求平稳，严禁急开急停”；“严格持证上岗，严禁酒后作业，严禁以行程开关代替停车操作，严禁违章作业和擅离工作岗位或把机器交给他人驾驶”。等，除此之外，在吊装作业时，还应坚持"十"不吊，即：1.斜吊不吊;2.超载不吊; 3.散装物装得太满或捆扎不牢不吊;4.吊物边缘无防护措施不吊;5.吊物上站人不吊;6.指挥信号不明不吊;7.埋在地下的构件不吊;8.安全装置失灵不吊;9.光线阴暗看不清吊物不吊;10.六级以上强风不吊。

然而在实际操作时，很难保证操作工人严格按照"十"不吊来执行吊装作业；另一方面，塔吊作业时，一直存在塔底盲区以及楼背盲区的观察不便，且大高度远距离时对物料视力分辨困难，严重影响作业效率，而且存在重大的安全隐患。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供塔吊综合智能监控装置，旨在从技控的角度上解决“超载不吊”、“六级以上风不吊”、“下方有人不吊”、“光线阴暗看不清吊物不吊”等，实现了塔吊工作真正意义上的本质安全。

本发明实施例是这样实现的，塔吊综合智能监控装置，所述塔吊综合智能监控装置包括：

操作室监控装置，为所述塔吊综合智能监控装置的参数设定部分和参数、图像显示部分，用于实现吊钩视频监测摄像头的图像显示，实现塔吊在吊重物时吊钩的位置、速度、所吊重量、当前风速、充电锂电池电量信息的显示，用于设定吊重上限、最大起吊速度的设定；

操作室无线路由器，通过信号线缆与操作室监控装置连接，用于实现操作室监控装置与滑车监控装置无线通讯；

充电站，通过信号线缆与操作室监控装置连接，用于给滑车监控装置的电池组充电；

滑车无线路由器，通过信号线缆与滑车监控装置连接，用于实现滑车监控装置与操作室监控装置无线通讯；

滑车监控装置，安装在塔吊滑车之上，在工作时，随着滑车一起移动，用于实现吊钩视频监测摄像头的图像采集，实现对减速机绝对轴编码器的信号采集并转化为吊钩的速度和高度，实现对滑车监控电池组进行电量监控并将当前电压、工作电流信息通过无线路由器传送给操作室监控装置来显示；

滑车监控电池组，与滑车监控装置安装在一起，通过线缆给滑车监控装置、滑车无线路由、监测摄像头、减速机绝对轴编码器供电；

监测摄像头，通过信号线缆与滑车监控装置连接，用于对吊钩的图像监视，在滑车监控装置的控制下，能够根据吊钩深度自动调节倍距、焦距，以保证被监控货物的图像清晰度；

减速机绝对轴编码器，安装在吊钩电机减速机输出轴侧，通过信号线缆与滑车监控装置连接，经过滑车监控装置的分析计算实现吊钩位置、运行速度的检测；

吊钩测重传感器，通过信号线缆与滑车监控装置连接，用于检测吊钩吊装重物的重量；

风速传感器，通过信号线缆与操作室监控装置连接，用于检测当前工作的风速大小；

指挥信号发射器，通过无线通讯将地面操作人员的指挥信号传输给滑车监控装置，用于吊装货物时工作人员确定吊钩下方安全而发送可以吊装的指挥信号；

塔吊安全吊装运行接触器，通过信号线缆与操作室监控装置连接，用于在操作室监控装置监测到不安全因素时即可断开吊装控制电路，在安全状态下接通吊装控制电路。

所述操作室监控装置为整个装置的核心控制部分用于显示被检测参数和吊钩图像视频，并可设定相关被检参数和通过所述操作室无线路由器与所述滑车监控装置无线通讯；所述操作室监控装置通过信号线缆连接所述塔吊安全吊装运行接触器、所述风速传感器、所述充电站、所述操作室无线路由器；所述滑车监控装置为跟随滑车移动的监控装置，用于监测吊装重量、吊钩位置、吊装速度、地面指挥信号、电池组电量信息等，并通过所述滑车无线路由器与所述操作室监控装置无线通讯，将监测的上述信息无线发送给所述操作室监控装置。所述滑车监控装置通过信号线缆连接所述滑车监控装置电池组、所述监控摄像头、所述减速机绝对轴编码器、所述吊钩测重传感器，并与所述指挥信号发射器无线通讯，接收地面指挥信号。所述操作室监控装置通过连接的所述操作室无线路由器和所述滑车监控装置通过连接的所述滑车无线路由器实现无线通讯。

进一步，所述操作室监控装置，能够实时显示吊钩的图像视频，所述滑车监控装置能够分析计算所述减速机绝对轴编码器而获得吊钩的位置和速度，并自动给所述监测摄像头发送倍率调节信号，从而实现吊钩在任意位置的监控画面在所述操作室监控装置上良好的清晰度。

进一步，所述操作室监控装置上实时监测并显示当前吊装的货物重量、当前风速、吊钩的当前位置、吊装运行速度。

进一步，通过所述操作室监控装置，可以设定吊装的货物重量上限、风速上限、吊装运行速度上限，一旦货物重量超限、风速超限、运行速度超限，所述操作室监控装置发出报警信号，并给所述塔吊安全吊装运行接触器发送断电信号，使吊装控制电路断电。

进一步，所述操作室无线路由器和所述滑车无线路由器可实现无线通讯，解决了操作室监控装置和滑车监控装置在吊臂上敷线难的问题。

进一步，地面指挥人员在吊装货物时首先确定吊钩下方是否安全，在确保吊钩下方安全时，发送指挥信号，在接收到指挥信号后，所述操作室监控装置才控制所述塔吊安全吊装运行接触器接通，为吊装控制电路送电。

进一步，所述滑车监控装置时刻监测所述滑车监控装置电池组的电量信息，并通过所述滑车无线路由器和所述操作室无线路由器，将电量信息实时传送给所述操作室监控装置上显示，以便让操作工及时了解滑车监控装置电池组的电量信息，从而及时充电。

进一步，通过所述风速传感器、所述吊钩测重传感器、所述指挥信号发射器等检测当前风速、吊装重量、吊装是否安全，从而从技控的角度实现了“超载不吊”、“六级以上风不吊”、“下方有人不吊”、“光线阴暗看不清吊物不吊”等，实现了塔吊工作真正意义上的本质安全作业。

本发明的塔吊综合智能监控装置即实现了吊钩的视频监控和根据吊钩下方的深度自动调节摄像头倍率，又可以通过所述风速传感器、所述吊钩测重传感器、所述减速机绝对轴编码器，实现吊装工作时的风速、吊装重量、吊钩深度、吊装速度的检测。

本发明填补了我国在塔机吊装工作在数字化控制方面的空白，实现了塔吊工作真正意义上的本质安全作业，科研成果将极大地带动科技进步和社会、经济的发展，极大的改善建筑工人的工作环境。

附图说明

图1是本发明实施例提供的塔吊综合智能监控装置的结构框图。

图2是本发明实施例提供的塔吊综合智能监控装置总体组成示意图。

图中，1.塔吊安全吊装运行接触器；2.操作室监控装置；3.风速传感器； 4.充电站；5.操作室无线路由器；6.滑车无线路由器；7.滑车监控装置电池组；8.滑车监控装置；9. 监控摄像头；10. 减速机绝对轴编码器；11. 吊钩测重传感器；12.指挥信号发射器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明提供的塔吊综合智能监控装置组成结构。为了便于说明，仅仅示出了与本发明相关的部分。

本发明的塔吊综合智能监控装置，该塔吊综合智能监控装置包括：塔吊安全吊装运行接触器、操作室监控装置、风速传感器、充电站、操作室无线路由器、滑车无线路由器、滑车监控装置电池组、滑车监控装置、监控摄像头、减速机绝对轴编码器、吊钩测重传感器、指挥信号发射器。

所述塔吊安全吊装运行接触器、风速传感器、充电站、操作室无线路由器通过信号线缆连接所述操作室监控装置；所述滑车无线路由器、滑车监控装置电池组、监控摄像头、减速机绝对轴编码器、吊钩测重传感器通过信号线缆连接所述滑车监控装置；所述指挥信号发射器通过无线通讯连接所述滑车监控装置。

作为本发明实施例的一优化方案，所述操作室监控装置在所述操作室无线路由器和滑车无线路由器无线通讯的方式下与所述滑车监控装置通讯。

作为本发明实施例的一优化方案，所述滑车监控装置电池组通过所述充电站进行充电。

本发明的塔吊综合智能监控装置由塔吊安全吊装运行接触器1、操作室监控装置2、风速传感器3、充电站4、操作室无线路由器5、滑车无线路由器6、滑车监控装置电池组7、滑车监控装置8、监控摄像头9、减速机绝对轴编码器10、吊钩测重传感器11、指挥信号发射器12组成。

所述指挥信号发射器12由地面指挥人员操作，并通过无线通讯给所述滑车监控装置8发送指挥信号，当工作环境条件允许吊装作业时，地面指挥人员通过所述指挥信号发射器12给所述滑车监控装置8发送允许吊装信号，并通过所述滑车无线路由器6和操作室无线路由器5传送给所述操作室监控装置2，所述操作室监控装置2接收到起吊指挥信号后给所述塔吊安全吊装运行接触器1发送运行信号，接通塔吊控制回路，进而开始起吊重物；一旦地面指挥人员发现危险信息，立即通过所述指挥信号发射器12发送停车信号，所述滑车监控装置8接收到该停车信号后经所述滑车无线路由器6及所述操作室无线路由器5发送给所述操作室监控装置2，所述操作室监控装置2即刻断开所述塔吊安全吊装运行接触器1，从而使塔吊控制回路断电，而停止吊装作业。

所述吊钩测重传感器11安装在塔吊滑车与吊钩的连接处，如图2所示，在吊钩吊装重物即将离开地面的瞬间，所述滑车监控装置8通过所述吊钩测重传感器11检测出被吊重物的重量，通过无线路由器发送给所述操作室监控装置2分析及显示，一旦被吊装重量超过设定值，所述操作室监控装置2给所述塔吊安全吊装运行接触器1发送停止信号，及时断开塔吊控制回路，而停止吊装作业。

所述风速传感器3实时监测当前吊装作业时的风速，当所述操作室监控装置2通过所述风速传感器3监测当前风速超过设定的六级风速时，给所述塔吊安全吊装运行接触器1发送停止信号，及时断开塔吊控制回路，而停止吊装作业。

所述减速机绝对轴编码器10实时监测吊钩当前下方的深度，并经过所述滑车监控装置分析运算转化为吊钩的上、下行速度，通过无线路由器传输给所述操作室监控装置2实时显示，一旦吊钩运行速度超过设定上限值，所述述滑车监控装置发出声光报警，提示塔吊司机超速。

所述滑车监控装置8通过所述减速机绝对轴编码器10检测到吊钩的深度后，给所述监控摄像头9发送调节摄像头倍距、焦距的控制信号，从而实现所述监控摄像9头随着吊钩深度的变化自动调节焦距，保证了所述监控摄像头9始终清晰的对被吊货物聚焦。

所述滑车监控装置电池组7为所述滑车监控装置8、所述监控摄像头9、所述减速机绝对轴编码器10、所述吊钩测重传感器11、所述滑车无线路由器6提供电源，所述滑车监控装置8实时监测滑车监控装置电池组7的电量信息，并通过无线路由器传送给所述操作室监控装置实时显示，以便提醒塔吊司机及时为所述滑车装置电池组充电。

所述充电站4为所述滑车监控装置电池组7充电，当需要充电时，塔吊司机控制滑车后移到极限位置，所述滑车监控装置电池组7的正负极与所述充电站4的正负极接触，来完成充电。

所述操作室监控装置2可以实时显示吊钩吊装货物的视频图像信息、吊钩的深度、运行速度、被吊货物的重量、当前风速、滑车监控电池组的电量等信息，通过所述操作室监控装置2，可以设置被吊货物重量上限、吊钩运行速度上限、风速上限，以便保证塔吊在安全的参数下运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.塔吊综合智能监控装置，其特征在于，所述塔吊综合智能监控装置包括：

操作室监控装置，为所述塔吊综合智能监控装置的参数设定部分和参数、图像显示部分，用于实现吊钩视频监测摄像头的图像显示，实现塔吊在吊重物时吊钩的位置、速度、所吊重量、当前风速、充电锂电池电量信息的显示，用于设定吊重上限、最大起吊速度的设定；

操作室无线路由器，通过信号线缆与操作室监控装置连接，用于实现操作室监控装置与滑车监控装置无线通讯；

充电站，通过信号线缆与操作室监控装置连接，用于给滑车监控装置的电池组充电；

滑车无线路由器，通过信号线缆与滑车监控装置连接，用于实现滑车监控装置与操作室监控装置无线通讯；

滑车监控装置，安装在塔吊滑车之上，在工作时，随着滑车一起移动，用于实现吊钩视频监测摄像头的图像采集，实现对减速机绝对轴编码器的信号采集并转化为吊钩的速度和高度，实现对滑车监控电池组进行电量监控并将当前电压、工作电流信息通过无线路由器传送给操作室监控装置来显示；

滑车监控电池组，与滑车监控装置安装在一起，通过线缆给滑车监控装置、滑车无线路由、监测摄像头、减速机绝对轴编码器供电；

监测摄像头，通过信号线缆与滑车监控装置连接，用于对吊钩的图像监视，在滑车监控装置的控制下，能够根据吊钩深度自动调节倍距、焦距，以保证被监控货物的图像清晰度；

减速机绝对轴编码器，安装在吊钩电机减速机输出轴侧，通过信号线缆与滑车监控装置连接，经过滑车监控装置的分析计算实现吊钩位置、运行速度的检测；

吊钩测重传感器，通过信号线缆与滑车监控装置连接，用于检测吊钩吊装重物的重量；

风速传感器，通过信号线缆与操作室监控装置连接，用于检测当前工作的风速大小；

指挥信号发射器，通过无线通讯将地面操作人员的指挥信号传输给滑车监控装置，用于吊装货物时工作人员确定吊钩下方安全而发送可以吊装的指挥信号；

塔吊安全吊装运行接触器，通过信号线缆与操作室监控装置连接，用于在操作室监控装置监测到不安全因素时即可断开吊装控制电路，在安全状态下接通吊装控制电路。

2.如权利要求1所述的塔吊综合智能监控装置，其特征在于，塔吊在吊装工作时，能够实现吊钩的视频监测，所述滑车监控装置能够分析计算所述减速机绝对轴编码器而获得吊钩的位置和速度，并自动给所述监测摄像头发送倍率、焦距调节信号，从而实现吊钩在任意位置的监控画面在所述操作室监控装置上良好的清晰度。

3.如权利要求1所述的塔吊综合智能监控装置，其特征在于，塔吊在吊装工作时，能够在所述操作室监控装置上实时监测并显示当前吊装的货物重量、当前风速、吊钩的当前位置、吊装运行速度。

4.如权利要求1所述的塔吊综合智能监控装置，其特征在于塔吊在吊装工作时，能够在所述操作室监控装置上设定吊装的货物重量上限、风速上限、吊装运行速度上限，一旦货物重量超限、风速超限、运行速度超限，所述操作室监控装置发出报警信号，并给所述塔吊安全吊装运行接触器发送断电信号，使吊装控制电路断电。

5.如权利要求1所述的塔吊综合智能监控装置，其特征在于，监测信号和视频图像通过所述操作室无线路由器和所述滑车无线路由器实现无线通讯，解决了操作室监控装置和滑车监控装置在吊臂上敷线难的问题。

6.如权利要求1所述的塔吊综合智能监控装置，其特征在于，地面指挥人员在吊装货物时首先确定吊钩下方是否安全，在确保吊钩下方安全时，发送指挥信号，在接收到指挥信号后，所述操作室监控装置才控制所述塔吊安全吊装运行接触器接通，为吊装控制电路送电。

7.如权利要求1所述的塔吊综合智能监控装置，其特征在于，所述滑车监控装置时刻监测所述滑车监控电池组的电量信息，并通过所述滑车无线路由器和所述操作室无线路由器，将电量信息实时传送给所述操作室监控装置上显示，以便让操作工及时了解滑车监控电池组的电量信息，从而及时充电。

8.如权利要求1所述的塔吊综合智能监控装置，其特征在于，通过所述风速传感器、所述吊钩测重传感器、所述指挥信号发射器等检测当前风速、吊装重量、吊装是否安全，从而从技控的角度实现了“超载不吊”、“六级以上风不吊”、“下方有人不吊”、“光线阴暗看不清吊物不吊”等，实现了塔吊工作真正意义上的本质安全。