CN106760927B - 工程机械安全围栏装置及控制系统、控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工程机械安全围栏装置及控制系统、控制方法，其中，围栏装置包括多个围栏单元(1)，多个围栏单元(1)用于围合在工程机械(3)周围形成安全施工区域，每个围栏单元(1)均包括光发送部件(13)、光接收部件(14)和围栏单元控制部件(12)，围栏单元控制部件(12)能够控制所在相邻围栏单元(1)的光发送部件(13)和光接收部件(14)收发光信号，并于所在围栏单元(1)中的光接收部件(14)未接收到光信号时发出有人员或物体进入远程监控单元(5)安全施工区域的信号。此种安全围栏装置能够及时准确地判断出有人或物体跨越围栏，并实现无死角检测，而且可根据安全施工区域灵活布局，使用方便，成本较低。

Description

工程机械安全围栏装置及控制系统、控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种工程机械安全围栏装置及控制系统、控制方法。

背景技术

随着社会发展及技术进步，工程机械在施工过程中对安全性的要求日益趋高，特别是遥控、遥操作、自主、半自主工程机械等无人化机械，施工过程中若有人员及物体进入施工场地周界，会干扰工程机械施工进行，并可能威胁闯入的人员及物体的安全，存在较大安全隐患。

为了保证施工场地周界安全，现有技术中大多采用警示栅栏结合人工监视方式的方式，人工监视主要为现场监控或远程视频监控，以防止人员和物体进入施工场地。这种方案自动化程度低，未能与施工机械在线联动，对于进入的人员及物体并不能完全监视，有时会出现未能察觉或察觉滞后的现象，不能及时作出反应，容易引起安全事故，且浪费人力。

为弥补施工场地周界围栏反应滞后的问题，现有技术中又出现了在工程机械上安装检测传感系统的方案，具体为在工程机械本体的四周密集地安装各种激光、超声波传感器。但是由于检测传感器的检测范围存在一定限制，在实际中很容易存在检测死角，从而影响工程机械施工的安全性。而且，在大规模机群作业时，每台工程机械都需要安装一套检测系统，价格非常昂贵，导致该方案的应用受到限制。因而亟待出现一种能够更可靠地监视人员或物体进入工程机械安全施工范围的方案。

发明内容

本发明的目的是提出一种工程机械安全围栏装置及控制系统、控制方法，在有人员或物体进入围栏时能够及时可靠地发现，以提高工程机械施工的安全性。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种工程机械安全围栏装置，包括多个围栏单元，多个所述围栏单元用于围合在工程机械的周围形成安全施工区域，每个所述围栏单元均包括光发送部件、光接收部件和围栏单元控制部件，所述围栏单元控制部件能够控制所在围栏单元中的光发送部件向相邻围栏单元发送光信号，以及控制所在围栏单元中的光接收部件接收相邻围栏单元发出的光信号，并于所在围栏单元中的光接收部件未接收到光信号时发出有人员或物体进入所述安全施工区域的信号。

进一步地，所述围栏单元控制部件还能够在有人员或物体进入所述安全施工区域时发送未接收到光信号的围栏单元的ID号，以判断出人员或物体进入所述安全施工区域的位置区域。

进一步地，所述光信号为激光信号或红外信号。

进一步地，所述围栏单元为竖直设置的柱体，所述光发送部件和所述光接收部件在所述柱体的同一高度段上并排设置。

进一步地，所述光发送部件和所述光接收部件相对于所述柱体的轴线整体可旋转地设置，以通过角度调整将各个所述围栏单元调整至既能接收上一个相邻围栏单元发送的光信号、又能向下一个相邻围栏单元发送光信号的状态。

进一步地，所述围栏单元控制部件沿所述柱体的高度方向设在所述光发送部件和所述光接收部件的顶部。

进一步地，所述围栏单元还包括供电部件，所述供电部件沿所述柱体的高度方向设在所述光发送部件和所述光接收部件的底部，用于向所在围栏单元供电。

进一步地，所述围栏单元还包括：

开关，用于实现所述光发送部件和所述光接收部件的开关；

指示灯，用于指示所述光发送部件和光接收部件的工作状态；和/或

围栏报警部件，用于在有人员或物体进入所述安全施工区域时发出报警信号。

为实现上述目的，本发明第二方面提供了一种工程机械安全围栏控制系统，包括车载控制单元和上述实施例所述工程机械安全围栏装置，所述车载控制单元用于在接收到有人员或物体进入所述安全施工区域的信号时控制所述工程机械采取安全措施。

进一步地，所述车载控制单元包括车载控制部件，所述车载控制部件用于在接收到有人员或物体进入所述安全施工区域的信号时控制所述工程机械减速；和/或

所述车载控制单元还包括熄火继电器，所述车载控制部件用于控制所述熄火继电器使所述工程机械熄火。

进一步地，所述车载控制单元包括车载报警部件，用于在接收到有人员或物体进入所述安全施工区域时发出报警信号。

进一步地，还包括远程监控单元，所述远程监控单元用于监控所述围栏单元和所述工程机械的工作状况，并向所述围栏单元和所述车载控制单元发出控制信号。

进一步地，所述远程监控单元发出的控制信号包括：启停所述工程机械安全围栏控制系统、复位所述围栏单元发出的报警信息、复位所述车载控制单元发出的报警信息和/或远程启停所述工程机械。

进一步地，所述围栏单元控制部件、所述车载控制单元和所述远程监控单元之间采用无线通信。

为实现上述目的，本发明第三方面提供了一种基于上述实施例所述工程机械安全围栏控制系统的控制方法，包括：

所述围栏单元控制部件控制所在围栏单元中的光发送部件向相邻围栏单元发送光信号，以及控制所在围栏单元中的光接收部件接收相邻围栏单元发出的光信号；

所述围栏单元控制部件判断所在围栏单元中的光接收部件是否能接收到光信号，如果未接收到光信号则发出有人员或物体进入所述安全施工区域的信号；

所述车载控制单元在接收到有人员或物体进入所述安全施工区域的信号时控制工程机械采取安全措施。

进一步地，所述工程机械安全围栏控制系统还包括远程监控单元，所述控制方法还包括：

所述远程监控单元监控所述围栏单元和所述工程机械的工作状况；

所述远程监控单元向所述围栏单元和所述车载控制单元发出控制信号。

进一步地，所述车载控制单元包括车载控制部件、熄火继电器和车载报警部件，所述车载控制单元在接收到有人员或物体进入所述安全施工区域的信号时控制工程机械采取安全措施的步骤具体包括：

所述车载控制部件控制所述工程机械减速；和/或

所述车载控制部件控制所述熄火继电器使所述工程机械熄火；和/或

所述车载报警部件发出报警信号。

进一步地，在所述围栏单元控制部件发出有人员或物体进入所述安全施工区域的信号的步骤之后，所述控制方法还包括：

所述围栏单元控制部件向所述车载控制单元发送未能接收到光信号的围栏单元的ID号，以判断出人员或物体进入所述安全施工区域的位置区域。

进一步地，还包括：

将多个所述围栏单元围合在工程机械的周围以形成所述安全施工区域；

对各个所述围栏单元进行调整，以将各个所述围栏单元调整至既能接收上一个相邻围栏单元发送的光信号、又能向下一个相邻围栏单元发送光信号的状态。

基于上述技术方案，本发明的工程机械安全围栏装置，采用多个围栏单元围合在工程机械的周围形成安全施工区域，相邻围栏单元之间能够通过光发送部件和光接收部件收发光信号，当有人员或物体进入安全施工区域时就会隔断相邻围栏单元之间光信号传递的路径，出现不连续的光信号，由此通过围栏单元中的围栏单元控制部件及时准确地判断出有人或物体跨越安全围栏装置，而且检测范围能够覆盖整个安全施工区域的外边缘，从而实现无死角检测；另外此种安全围栏装置可根据安全施工区域灵活布局，使用方便，成本较低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明工程机械安全围栏装置中相邻两个围栏单元的结构及工作原理示意图；

图2为本发明工程机械安全围栏装置在施工现场的布置示意图；

图3为本发明工程机械安全围栏控制系统的一个实施例的模块组成示意图；

图4为本发明工程机械安全围栏控制系统中围栏单元控制部件与其它部件的交互关系示意图；

图5为本发明工程机械安全围栏控制系统中车载控制单元的一个实施例的模块组成示意图；

图6为本发明工程机械安全围栏控制系统中远程监控单元的模块组成示意图；

图7为本发明工程机械安全围栏控制方法的一个实施例的流程示意图；

图8为本发明工程机械安全围栏控制方法的一个具体实施例的流程示意图。

附图标记说明

1、围栏单元；2、激光线；3、工程机械；4、车载控制单元；5、远程监控单元；A、安全施工区域；

11、第一通信天线；12、围栏单元控制部件；13、光发送部件；14、光接收部件；15、供电部件；16、基座；17、指示灯；18、开关；19、围栏报警部件；17A、发送指示灯；17B、接收指示灯；18A、发送开关；18B、接收开关；41、车载控制部件；42、熄火继电器；43、车载报警部件；44、第二通信天线；51、远程显示部件；52、远程控制部件；53、第三通信天线；

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

为了保证在有人员或物体进入工程机械的安全施工区域时能够及时发现，从而提高工程机械的施工安全性，本发明第一方面提供了一种工程机械安全围栏装置，用于在工程机械施工的过程中，布置在工程机械的周围以划出安全施工区域，以警示或隔离其他人员和物体靠近。工程机械可以是挖掘机械、铲土运输机械、起重机械、压实机械和混凝土机械等。

如图1和图2所示，在一个示意性的实施例中，本发明的工程机械安全围栏装置包括多个独立的围栏单元1，多个围栏单元1用于围合在工程机械3的周围形成安全施工区域A，安全施工区域A可根据工程机械3的安全作业需求灵活调整。每个围栏单元1均包括光发送部件13、光接收部件14和围栏单元控制部件12，围栏单元控制部件12能够控制所在围栏单元1中的光发送部件13向相邻围栏单元1中的光接收部件14发送光信号，以及控制所在围栏单元1中的光接收部件14接收相邻围栏单元1中光发送部件13发出的光信号，以使相邻围栏单元1之间能够收发光信号。围栏单元控制部件12还能在所在围栏单元1中的光接收部件14未接收到光信号时发出有人员或物体进入安全施工区域A的信号。

在工程机械安全围栏装置工作时，相邻围栏单元1之间能够持续收发光信号，各个围栏单元1通过光信号首尾相连，形成封闭的安全施工区域A，当有人员或物体从相邻围栏单元1之间进入安全施工区域A时，就会隔断相邻围栏单元1之间光信号传递的路径，出现间断的光信号，从而由围栏单元控制部件12判断出有人员或物体越过围栏。

其中，光信号需要能够被感光板等光接收部件14接收，而且不能穿透人员或物体。优选地，光信号为激光信号，光发送部件13和光接收部件14分别采用激光发送器和激光接收器，则光发送部件13和光接收部件14之间通过多条激光线2形成的激光束连接，参考图1。激光能量高度集中，易于被光接收部件14接收，能够提高检测的可靠性和准确性。可替代地，光信号也可为红外信号。

本发明的工程机械安全围栏装置至少具备如下优点之一：

(1)将相邻围栏单元之间的光信号是否成功接收作为进入围栏内的依据，能够在有人或物体跨越安全围栏装置时自动做出及时准确的判断，不容易发生难以察觉或察觉滞后的问题，以尽快地对进入者发出提醒、将物体清除或者对工程机械采取安全措施，从而提高工程机械作业的安全性；

(2)安全围栏装置的检测范围能够覆盖整个安全施工区域的外边缘，从而对进入的人员或物体实现无死角监测；

(3)此种安全围栏装置可根据安全施工区域灵活布局，便于根据施工情况随时整体移动或者调整安全施工区域的大小和形状，使用更加灵活方便，且具备较强的适应性；

(4)此种安全围栏装置结构简单，无需在工程机械上安装检测装置，可降低使用成本。

进一步地，围栏单元控制部件12还能够在有人员或物体进入安全施工区域A时发送未能接收到光信号的围栏单元1的ID号，以判断出人员或物体进入安全施工区域A的位置区域。这对于安全施工区域A范围较大时尤为重要，可辅助工作人员快速准确地定位出人员或物体的进入位置，以及时切换至相应角度的视频监控模块进行分析、尽快向进入人员发出提醒或者及时清除进入的物体。

例如，若围栏单元控制部件12发出第k号围栏单元1的光接收部件14未能成功接收光信号，则可定位出人员或物体从第k－1号和第k号围栏单元1之间进入安全施工区域A。对于各个围栏单元1的ID号，可在摆放好围栏单元1之后通过围栏单元控制部件12进行设置，例如采取人工设置或自动设置的方式。

下面结合图1来说明本发明工程机械安全围栏装置可采用的具体结构。围栏单元1为竖直设置的柱体，以便形成具有预设高度的安全围栏，柱体的截面可以是圆形、三角形、正方形或多边形等。光发送部件13和光接收部件14在柱体的同一高度段上并排设置，以使相邻围栏单元1中的光发送部件13和光接收部件14在高度方向上相互正对，以获得最大的有效光收发高度段。当然，光发送部件13和光接收部件14在高度上相互错开也可行，但需要具备重合部分。沿柱体的高度方向设置光发送部件13和光接收部件14能够获得较高的围栏高度，以对安全施工区域A形成更加有效的安全防护。相邻围栏单元1中光发送部件13和光接收部件14的有效光收发高度决定了围栏的高度。

围栏单元1设置为圆柱体可使光发送部件13在周向上发出的光信号强度一致，使光接收部件14的接收更加稳定。相应地，光发送部件13和光接收部件14为并排设置的半圆柱体，以使得光信号的发送和接收范围最大化。

进一步地，光发送部件13和光接收部件14可以采用在柱体的高度方向上连续设置的单个器件，或者采用在柱体的高度方向上断续设置的多个器件。

为了便于在布局工程机械安全围栏装置时，使各个围栏单元1的光发送部件13和光接收部件14能够相互对准以收发光信号，优选地，光发送部件13和光接收部件14相对于柱体的轴线整体可旋转地设置，以将各个围栏单元1调整至既能接收上一个相邻围栏单元1发送的光信号、又能向下一个相邻围栏单元1发送光信号的状态。这样在调整各个围栏单元1时，可使围栏单元1的整体位置保持不动，只需转动光发送部件13和光接收部件14所处的柱体段改变角度，调节更加方便，便于实时调整光信号的接收情况。可替代地，如果光发送部件13和光接收部件14在柱体上固定设置，在调整时则需要整体转动围栏单元1。

进一步地，如图1所示，围栏单元控制部件12沿柱体的高度方向设在光发送部件13和光接收部件14的顶部，围栏单元控制部件12可以为控制器等。再结合图4，在围栏单元控制部件12上还可设置开关18和/或指示灯17，开关18用于实现光发送部件13和光接收部件14的开关，指示灯17用于指示光发送部件13和光接收部件14的工作状态。具体地，开关18包括发送开关18A和接收开关18B，分别实现光信号的发送和接收控制；指示灯17包括发送指示灯17A和接收指示灯17B，分别在成功发送光信号和成功接收光信号时点亮。

围栏单元1还可包括围栏报警部件19，用于在有人员或物体进入安全施工区域A时发出报警信号，主要用于提醒越过围栏的人员离开，或工作人员及时将进入围栏内的物体移开，也可起到指示人员或物体进入位置的作用。例如，围栏报警部件19可以采用声光报警器进行声光报警，或者采用语音喇叭播放预先录制的警示语音。

为了能够将围栏单元1发出的有人员或物体进入所述安全施工区域A的信号传递至其它单元，或者能够接收外部的控制信号，在围栏单元控制部件12的顶部或其它位置还可设置第一通信天线11，以实现无线通信。

进一步地，围栏单元1还包括供电部件15，例如蓄电池等，供电部件15沿柱体的高度方向设在光发送部件13和光接收部件14的底部，用于向所在围栏单元1供电。优选地，供电部件15为可拆卸式，方便更换供电部件15。

为了便于将围栏单元1固定在地面上，围栏单元1还包括设在最底部的基座16，围栏单元1从下至上依次包括基座16、供电部件15、光发送部件13和光接收部件14、围栏单元控制部件12和第一通信天线11。

本发明第二方面还提供了一种工程机械安全围栏控制系统，参考图3，包括车载控制单元4和上述实施例所述的工程机械安全围栏装置，车载控制单元4用于在接收到围栏单元1发送的有人员或物体进入安全施工区域A的信号时控制工程机械3自动采取安全措施。

此种工程机械安全围栏控制系统能够在有人员或物体进入工程机械3的安全施工区域A时，使工程机械3发生在线联动，使工程机械3和安全围栏装置自动关联，即在接收到有人员或物体进入安全施工区域A的信号的同时就自动采取必要的安全措施，解决了工程机械3的安全操作反应滞后的问题，进一步提升工程机械3的施工安全性，而且特别适用于无人操作的工程机械3，从而节约人力成本，这对于工程机械3向精确施工、智能化和无人化方向发展有着重要的意义。

在一个实施例中，如图5所示，车载控制单元4包括车载控制部件41，例如车载控制器，车载控制部件41用于在接收到有人员或物体进入安全施工区域A的信号时控制工程机械3减速，包括动作减速和行驶减速；和/或车载控制单元4还包括熄火继电器42，车载控制部件41用于控制熄火继电器42使工程机械3熄火。为了能够接收围栏单元1中围栏单元控制部件12发出的信号，车载控制单元4还包括第二通信天线44，以实现围栏单元1与车载控制单元4之间的无线通信。

进一步地，车载控制单元4还包括车载报警部件43，用于在接收到有人员或物体进入安全施工区域A时发出报警信号，以警示工程机械3的操作人员及时采取安全措施。例如，车载报警部件43可以为声光报警器或者喇叭等。另外，工程机械3采取的安全措施也不限于减速、熄火或报警。

在此基础上，如图3所示，工程机械安全围栏控制系统还包括远程监控单元5，远程监控单元5用于监控围栏单元1和工程机械3的工作状况，并向围栏单元1和车载控制单元4中的车载控制部件41发出控制信号，远程监控单元5可通过电脑或手持设备等实现。

在图3所示的工程机械安全围栏控制系统中，围栏单元1与远程监控单元5之间能够实现双向通信，围栏单元1中的围栏单元控制部件12可以同时向车载控制单元4和远程监控单元5发送有人员或物体进入安全施工区域A的信号，远程监控单元5也可以向围栏单元1发送控制信号；车载控制单元4与远程监控单元5之间能够实现双向通信，车载控制单元4可以向远程监控单元5发送工程机械3的工作状态信号，远程监控单元5也可向车载控制单元4发送控制信号。

作为更优的实施例，围栏单元1的围栏单元控制部件12还可向车载控制单元4和远程监控单元5发送未能成功接收光信号的围栏单元1的ID号，以使工程机械3朝着远离进入围栏内的人员或物体的方向移动，或者使工作人员能够准确快速地判断出人员或物体进入围栏的位置区域。

具体地，如图6所示，远程监控单元5包括远程显示部件51和/或远程控制部件52，远程显示部件51可供操作人员实时监控围栏单元1和工程机械3的工作状况，通过远程控制部件52可将外部的控制信号发送至围栏单元1和车载控制单元4。

进一步地，远程控制部件52发出的控制信号包括：启停工程机械安全围栏控制系统、在围栏报警部件19发出报警信息后复位至正常状态、在车载报警部件43发出报警信息后复位至正常状态和/或远程启停工程机械3。其中，报警信息的复位可采用人工复位和自动复位的方式。

远程监控单元5还可包括第三通信天线53，用于接收围栏单元1和车载控制单元4发出的工作状态信号，并发出对围栏单元1和车载控制单元4的控制信号。由此，围栏单元控制部件12、车载控制单元4和远程监控单元5之间采用无线通信。

本发明第三方面还提供了一种基于上述实施例工程机械安全围栏控制系统的控制方法，在一个实施例中，如图7所示的流程示意图，该控制方法包括如下步骤：

步骤101、围栏单元控制部件12控制所在围栏单元1中的光发送部件13向相邻围栏单元1发送光信号，以及控制所在围栏单元1中的光接收部件14接收相邻围栏单元1发出的光信号；

步骤102、围栏单元控制部件12判断所在围栏单元1中的光接收部件14是否能接收到光信号，如果是则返回步骤101，如果未接收到光信号则执行步骤103；

步骤103、围栏单元控制部件12向车载控制单元4发出有人员或物体进入安全施工区域A的信号；

步骤104、车载控制单元4在接收到有人员或物体进入安全施工区域A的信号时控制工程机械3采取安全措施。

如图5所示，车载控制单元4包括车载控制部件41、熄火继电器42和车载报警部件43，上述实施例中的步骤104具体可包括：

步骤104A、车载控制部件41控制工程机械3减速；和/或

步骤104B、车载控制部件41控制熄火继电器42使工程机械3熄火；和/或

步骤104C、车载报警部件43发出报警信号。

其中，在有人员或物体进入安全施工区域A时，车载控制单元4可联动执行步骤104A～104C中的一个或多个，在图中未示出。例如，在车载控制部件41控制工程机械3减速的同时由车载报警部件43发出报警信号，也可直接控制工程机械3熄火的同时由车载报警部件43发出报警信号，或者先减速再熄火，并伴随发出报警信号。另外，车载控制单元4可控制工程机械3采取的安全措施不限于此，例如控制工程机械3移动以远离进入围栏的人员或物体。

进一步地，在施工场地较大的情况下，为了及时准确地获得人员或物体进入围栏的位置，在步骤103之后，参考图8，本发明的控制方法还可包括：

步骤105、围栏单元控制部件12向车载控制单元4中的车载控制部件41发送未能接收到光信号的围栏单元1的ID号，以判断出人员或物体进入安全施工区域A的位置区域。

根据围栏单元1的ID号判断人员或物体进入安全施工区域A的位置区域的方法已经在工程机械安全围栏装置的主题中详细介绍，这里就不再赘述。其中，步骤104与105执行的先后顺序不受限制，也可同时执行。为了使每个围栏单元1都具有ID号，在步骤103之前的任意时刻，还可包括通过围栏单元控制部件12对每个围栏单元1设置ID号的步骤。

在一个更优的实施例中，图3所示的工程机械安全围栏控制系统还包括远程监控单元5，相应地，本发明的工程机械安全围栏控制方法还包括：

步骤106A、远程监控单元5监控围栏单元1和工程机械3的工作状况；

步骤106B、远程监控单元5向围栏单元1和车载控制单元4中的车载控制部件41发出控制信号。

其中，在步骤106A中，围栏单元1的工作状况主要包括：是否有人员或物体进入安全施工区域A的信号、围栏报警部件19是否处于报警状态、开关18的状态以及指示灯17是否点亮等。工程机械3的工作状况主要包括：工程机械3当前执行的动作类型、行驶速度情况、车载报警部件43是否处于报警状态等。步骤106A可贯穿在整个施工过程中。

在步骤106B中，远程监控单元5向围栏单元1和车载控制单元4发出控制信号主要包括：启停工程机械安全围栏控制系统、在围栏报警部件19发出报警信息后复位至正常状态、在车载报警部件43发出报警信息后复位至正常状态和/或远程启停工程机械3。步骤106B可根据具体动作需求执行，步骤106A和步骤106B在图中未示出。

针对图3所示的实施例，步骤103具体可以是：围栏单元控制部件12向车载控制单元4和远程监控单元5发出有人员或物体进入安全施工区域A的信号。

步骤105具体可以是：围栏单元控制部件12向车载控制单元4中的车载控制部件41和远程监控单元5发送未能接收到光信号的围栏单元1的ID号，以判断出人员或物体进入安全施工区域A的位置区域。这样负责远程监控单元5的工作人员可以及时地对人员或物体进入围栏的位置进行定位，以快速地采取相应的安全措施，例如劝说人员离场或者将物体移开。

上述各个步骤反映出了工程机械安全围栏控制系统开始工作后的步骤，在控制系统开始工作之前，即在步骤101之前，如图8所示的流程示意图，本发明的控制方法还可包括如下步骤：

步骤100、将多个围栏单元1围合在工程机械3的周围以形成安全施工区域A；

步骤100’、对各个围栏单元1进行调整，以将各个围栏单元1调整至既能接收上一个相邻围栏单元1发送的光信号、又能向下一个相邻围栏单元1发送光信号的状态。

其中，步骤100和100’按顺序执行，在需要改变安全施工区域A时重复执行步骤100和100’。

在步骤100中，根据安全施工区域的要求，人工布置围栏装置，将多个围栏单元1通过基座16依次固定在地面上，以使相邻围栏单元1在收发光信号时形成包围工程机械3的的安全施工区域A，相邻围栏单元1之间通过光信号连接，相邻围栏单元1之间的距离应该能够保证可靠收发光信号。优选地，各组相邻围栏单元1之间的距离相接近。接着，可以根据需要打开发送开关18A和接收开关18B，以实现光信号的接收与发送。

然后执行步骤100’，若围栏单元1中的光发送部件13和光接收部件14整体可旋转设置，则旋转调节光发送部件13和光接收部件14所在高度段的角度进行调整，以使相邻围栏单元1之间可实现光信号的收发，判断依据为发送指示灯17A和接收指示灯17B均点亮。这时各个围栏单元1首尾相连形成封闭的安全施工区域A，构建施工场地。另外，在步骤100之前还可包括将工程机械3放置在指定施工区域。

接着，在步骤100’之后，远程监控单元5启动安全围栏控制系统，工程机械3开始施工。在施工过程中，循环执行步骤101至104。

以上对本发明所提供的工程机械安全围栏装置及控制系统、控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (16)

1.一种工程机械安全围栏控制系统，其特征在于，包括：工程机械安全围栏装置、车载控制单元(4)和远程监控单元(5)，

其中，所述工程机械安全围栏装置包括多个围栏单元(1)，多个所述围栏单元(1)用于围合在工程机械(3)的周围形成安全施工区域(A)，每个所述围栏单元(1)均包括光发送部件(13)、光接收部件(14)和围栏单元控制部件(12)，所述围栏单元控制部件(12)能够控制所在围栏单元(1)中的光发送部件(13)向相邻围栏单元(1)发送光信号，以及控制所在围栏单元(1)中的光接收部件(14)接收相邻围栏单元(1)发出的光信号，并于所在围栏单元(1)中的光接收部件(14)未接收到光信号时同时向所述车载控制单元(4)和远程监控单元(5)发出有人员或物体进入所述安全施工区域(A)的信号；

所述车载控制单元(4)用于在接收到有人员或物体进入所述安全施工区域(A)的信号时控制所述工程机械(3)采取安全措施，并向所述远程监控单元(5)发送工程机械(3)的工作状态信号；

所述远程监控单元(5)用于监控所述围栏单元(1)和所述工程机械(3)的工作状况，并向所述围栏单元(1)和所述车载控制单元(4)发出控制信号；所述远程监控单元(5)发出的控制信号包括：启停所述工程机械安全围栏控制系统、复位所述围栏单元(1)发出的报警信息、复位所述车载控制单元(4)发出的报警信息和/或远程启停所述工程机械(3)。

2.根据权利要求1所述的工程机械安全围栏控制系统，其特征在于，所述围栏单元控制部件(12)还能够在有人员或物体进入所述安全施工区域(A)时发送未接收到光信号的围栏单元(1)的ID号，以判断出人员或物体进入所述安全施工区域(A)的位置区域。

3.根据权利要求1所述的工程机械安全围栏控制系统，其特征在于，所述光信号为激光信号或红外信号。

4.根据权利要求1～3任一所述的工程机械安全围栏控制系统，其特征在于，所述围栏单元(1)为竖直设置的柱体，所述光发送部件(13)和所述光接收部件(14)在所述柱体的同一高度段上并排设置。

5.根据权利要求4所述的工程机械安全围栏控制系统，其特征在于，所述光发送部件(13)和所述光接收部件(14)相对于所述柱体的轴线整体可旋转地设置，以通过角度调整将各个所述围栏单元(1)调整至既能接收上一个相邻围栏单元(1)发送的光信号、又能向下一个相邻围栏单元(1)发送光信号的状态。

6.根据权利要求4所述的工程机械安全围栏控制系统，其特征在于，所述围栏单元控制部件(12)沿所述柱体的高度方向设在所述光发送部件(13)和所述光接收部件(14)的顶部。

7.根据权利要求4所述的工程机械安全围栏控制系统，其特征在于，所述围栏单元(1)还包括供电部件(15)，所述供电部件(15)沿所述柱体的高度方向设在所述光发送部件(13)和所述光接收部件(14)的底部，用于向所在围栏单元(1)供电。

8.根据权利要求1所述的工程机械安全围栏控制系统，其特征在于，所述围栏单元(1)还包括：

开关(18)，用于实现所述光发送部件(13)和所述光接收部件(14)的开关；

指示灯(17)，用于指示所述光发送部件(13)和光接收部件(14)的工作状态；和/或

围栏报警部件(19)，用于在有人员或物体进入所述安全施工区域(A)时发出报警信号。

9.根据权利要求1所述的工程机械安全围栏控制系统，其特征在于，所述车载控制单元(4)包括车载控制部件(41)，所述车载控制部件(41)用于在接收到有人员或物体进入所述安全施工区域(A)的信号时控制所述工程机械(3)减速；和/或

所述车载控制单元(4)还包括熄火继电器(42)，所述车载控制部件(41)用于控制所述熄火继电器(42)使所述工程机械(3)熄火。

10.根据权利要求1或9所述的工程机械安全围栏控制系统，其特征在于，所述车载控制单元(4)包括车载报警部件(43)，用于在接收到有人员或物体进入所述安全施工区域(A)时发出报警信号。

11.根据权利要求1所述的工程机械安全围栏控制系统，其特征在于，所述围栏单元控制部件(12)、所述车载控制单元(4)和所述远程监控单元(5)之间采用无线通信。

12.一种基于权利要求1～11任一所述工程机械安全围栏控制系统的控制方法，其特征在于，包括：

所述围栏单元控制部件(12)控制所在围栏单元(1)中的光发送部件(13)向相邻围栏单元(1)发送光信号，以及控制所在围栏单元(1)中的光接收部件(14)接收相邻围栏单元(1)发出的光信号；

所述围栏单元控制部件(12)判断所在围栏单元(1)中的光接收部件(14)是否能接收到光信号，如果未接收到光信号则发出有人员或物体进入所述安全施工区域(A)的信号；

所述车载控制单元(4)在接收到有人员或物体进入所述安全施工区域(A)的信号时控制工程机械(3)采取安全措施。

13.根据权利要求12所述的工程机械安全围栏控制方法，其特征在于，所述工程机械安全围栏控制系统还包括远程监控单元(5)，所述控制方法还包括：

所述远程监控单元(5)监控所述围栏单元(1)和所述工程机械(3)的工作状况；

所述远程监控单元(5)向所述围栏单元(1)和所述车载控制单元(4)发出控制信号。

14.根据权利要求12所述的工程机械安全围栏控制方法，其特征在于，所述车载控制单元(4)包括车载控制部件(41)、熄火继电器(42)和车载报警部件(43)，所述车载控制单元(4)在接收到有人员或物体进入所述安全施工区域(A)的信号时控制工程机械(3)采取安全措施的步骤具体包括：

所述车载控制部件(41)控制所述工程机械(3)减速；和/或

所述车载控制部件(41)控制所述熄火继电器(42)使所述工程机械(3)熄火；和/或

所述车载报警部件(43)发出报警信号。

15.根据权利要求12所述的工程机械安全围栏控制方法，其特征在于，在所述围栏单元控制部件(12)发出有人员或物体进入所述安全施工区域(A)的信号的步骤之后，所述控制方法还包括：

所述围栏单元控制部件(12)向所述车载控制单元(4)发送未能接收到光信号的围栏单元(1)的ID号，以判断出人员或物体进入所述安全施工区域(A)的位置区域。

16.根据权利要求12所述的工程机械安全围栏控制方法，其特征在于，还包括：

将多个所述围栏单元(1)围合在工程机械(3)的周围以形成所述安全施工区域(A)；

对各个所述围栏单元(1)进行调整，以将各个所述围栏单元(1)调整至既能接收上一个相邻围栏单元(1)发送的光信号、又能向下一个相邻围栏单元(1)发送光信号的状态。