CN108363074A - 基于北斗地基增强系统的塔吊安全监测系统 - Google Patents

基于北斗地基增强系统的塔吊安全监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于北斗地基增强系统的塔吊安全监测系统，包括安装在所述塔吊上的监测子系统、控制中心和客户端；监测子系统接收全球导航卫星系统信号和北斗地基增强系统提供的高精度定位差分信息，发送至控制中心；控制中心接收各所述监测子系统的信息进行处理，获得塔吊的实时三维坐标，分析坐标的时序变化量，与预设的安全阈值进行比对，在超出预设的安全阈值时进行相应的预警，并将数据处理结果与预警信息发送给客户端；所述客户端接收所述控制中心发送的数据处理结果和预警信息，以可视化的形式显示塔吊的位移变化情况。

Description

基于北斗地基增强系统的塔吊安全监测系统
技术领域
本发明涉及安全监测系统，尤其涉及一种基于北斗地基增强系统的塔吊安全监测系统。
背景技术
塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，用来吊施工用的钢筋、木楞、脚手管等施工原材料的设备。随着我国大规模的基本建设如火如荼的进行，塔吊的数量增多，而且要求其性能也越来越高，但塔吊的安全事故也呈上升趋势，事故引发的经济损失和人员伤亡逐年增加，因此，必须对塔吊的运行状态进行监控，及时掌握安全状况，提前采取应对措施，减少安全事故的发生。
目前，塔吊的安全监测主要采用经纬仪、全站仪、铅垂仪等传统测量设备，以前方交会、极坐标法、三维坐标法、激光铅直仪观测法人工定期进行观测，从而获得塔吊的倾斜量等变形状况，但这些方法观测周期较长，劳动强度大，观测环境限制条件较多，自动化程度低，难以实现实时监测，不能满足及时掌握塔吊运行状态的要求。
连续运行参考站系统(CORS)是将卫星定位技术、地理信息技术、通信技术和先进的软件开发技术有机的结合在一起，为用户提供了全新、透明、可视、实时的测量服务。目前多个省份和行业建立或正在建立区域CORS系统，尤其中国北斗卫星导航系统(BDS)已开始在亚太地区提供定位、导航与授时服务，各地对原有CORS系统进行升级改造建立北斗地基增强系统，同时，全国北斗地基增强系统“全国一张网”即将建成与投入使用，能够为GNSS用户提供高精度差分定位信息，使得通过GNSS技术能够实现对塔吊进行安全监控。
发明内容
本发明为解决上述问题，提出一个基于北斗地基增强系统的实时、可靠、连续、可重复使用的塔吊自动化安全监控系统，科学、高效地评估塔吊的运行状态。
技术方案：
基于北斗地基增强系统的塔吊安全监测系统，包括安装在所述塔吊上的监测子系统和控制中心；
所述监测子系统包括GNSS一体化接收机、接收机固定装置、避雷针及UPS不间断电源；所述GNSS一体化接收机通过所述接收机固定装置安装在塔吊竖直塔架上，在所述GNSS一体化接收机外安装有接收机保护罩；所述避雷针安装在所述GNSS一体化接收机一侧，并通过避雷针引下线接地；所述GNSS一体化接收机与所述UPS不间断电源连接，所述UPS不间断电源与塔吊已有电路线连接；在所述GNSS一体化接收机内安装有收发信息的SIM卡，所述GNSS一体化接收机通过所述SIM卡接收接收全球导航卫星系统信号和北斗地基增强系统提供的高精度定位差分信息，同时将所述信息发送至所述控制中心；
所述控制中心包括数据接收系统和数据处理与管理系统；所述数据接收系统接收各所述监测子系统的信息，并将其传输至所述数据处理与管理系统；所述数据处理与管理系统对所述数据接收系统传输过来的数据进行处理，获得塔吊的实时三维坐标，解算得到塔吊的变形量，与预设的安全阈值进行比较，在超出预设的安全阈值时进行相应的预警。
还包括客户端，所述客户端包括移动端和PC机；所述数据处理与管理系统将数据处理结果与预警信息发送给客户端；所述客户端接收所述控制中心发送的数据处理结果和预警信息，以可视化的形式显示塔吊的变形量情况。
所述接收机固定装置包括连接头、基座面板、底座、托盘、地脚螺栓和支撑装置；
所述支撑装置固定在所述塔吊竖直塔架上；所述托盘通过所述地脚螺栓固定在所述支撑装置上；所述基座面板和所述底座设置在所述托盘上，所述基座面板和所述底座的上表面在同一平面，所述基座面板设置在所述底座两侧；所述连接头安装在所述底座中心位置上，所述GNSS一体化接收机通过所述连接头固定安装在所述底座上，所述接收机保护罩固定在所述底座上。
在所述GNSS一体化接收机保护罩下端表面四周对称布设有四个螺栓孔，并带四个与所述螺栓孔相适应的螺栓；在所述底座上端表面四周对称分布着与所述GNSS一体化接收机保护罩对应的四个螺栓孔；所述GNSS一体化接收机保护罩通过螺栓固定在所述底座上。
所述地脚螺栓数量共三个；三个所述地脚螺栓上端与所述托盘相连，并呈三角形分布，下端与所述支撑装置相连。
在所述地脚螺栓上设有微调螺旋，所述地脚螺栓通过所述微调螺旋在竖直方向上旋动从而调整所述地脚螺栓的长度；所述地脚螺栓通过所述微调螺旋在竖直方向上移动用以调整所述基座面板达到水平。
所述支撑装置包括水平支撑杆和用于支撑所述水平支撑杆的支撑装置斜支撑杆；所述水平支撑杆一端固定在所述塔吊竖直塔架上；所述支撑装置斜支撑杆为两根，分别固定在所述水平支撑杆的上下方，所述支撑装置斜支撑杆一端固定在所述塔吊钢架上，另一端固定在所述水平支撑杆上；
在所述水平支撑杆下方还设有支撑装置辅助斜支撑杆，所述支撑装置辅助斜支撑杆一端固定在所述塔吊钢架上，另一端固定在所述水平支撑杆上位于所述接收机固定装置和所述避雷针之间的位置上。
所述避雷针竖直安装在所述水平支撑杆另一端上，并通过避雷针斜支撑杆支撑；所述避雷针斜支撑杆一共为两根，分别安装在所述避雷针左右两侧；所述避雷针斜支撑杆一端固定在所述水平支撑杆上，另一端固定在所述避雷针上。
在所述基座面板上还设有电源线穿孔，所述GNSS一体化接收机的电源线穿过所述电源线穿孔与所述UPS不间断电源连接。
所述接收机保护罩采用锥体型，材质为玻璃钢。
有益效果：本发明实现了基于北斗地基增强系统远程、实时、智能化监测塔吊的安全状态，具低成本、易实施、重复使用的优点。
附图说明
图1是基于北斗地基增强系统塔吊安全监测系统结框图。
图2是基于北斗地基增强系统塔吊安全监测系统监测子系统结构示意图。
附图中各部件的标记如下：1、GNSS一体化接收机；2接收机保护罩；3、连接头；4、电源线；5、基座面板；6、底座；7、托盘；8、固定螺栓；9、地脚螺栓；10、微调螺旋；11、电源线穿孔；12、避雷针；13、避雷针引下线；14、水平支撑杆；15、避雷针斜支撑杆；16、支撑装置斜支撑杆；16’、支撑装置辅助斜支撑杆；17、塔吊竖直塔架；18、UPS不间断电源；19、塔吊已有电路线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
图1是基于北斗地基增强系统塔吊安全监测系统结框图。如图1所示，本发明提供了基于北斗地基增强系统的塔吊自动化安全监控系统，包括监测子系统、控制中心和客户端。所述监测子系统接收全球导航卫星系统信号和北斗地基增强系统提供的高精度定位差分信息，并将上述信息通过无线网络传输给控制中心，经过处理得到塔吊的位置信息；所述控制中心对监测数据进行处理与分析，根据解算的塔吊位置信息得到的塔吊变形量和预设的安全阈值进行比较，在变形量大于预设的安全阈值时发出预警信息；并发给客户端，客户端根据预警信息做出相应的应对措施，从而使用户实时掌握塔吊的运行状态，达到安全监控的目的。
图2是基于北斗地基增强系统塔吊安全监测系统监测子系统结构示意图。如图2所示，所述监测子系统包括GNSS一体化接收机1、接收机保护罩2、接收机固定装置、避雷针12、避雷针引下线13、UPS不间断电源18。所述GNSS一体化接收机1通过接收机固定装置安装在塔吊竖直塔架17上，并在所述GNSS一体化接收机1外安装接收机保护罩2；在所述GNSS一体化接收机1一侧安装有避雷针12，所述避雷针12通过所述避雷针引下线13接地，所述GNSS一体化接收机1通过所述UPS不间断电源18与塔吊已有电路线19连接，并利用所述塔吊已有电路线19供电。
在本发明中，如果塔吊已有接地线路符合要求，则所述避雷针引下线13即采用塔吊已有接地线路；如果塔吊已有接地线路不符合要求或没有塔吊已有接地线路，则需要单独布设避雷针引下线13。
在本发明中，所述GNSS一体化接收机1为多模多频接收机，能够接收北斗卫星导航系统信号，在机体内安装有收发信息的SIM卡。
在本发明中，所述接收机保护罩2采用锥体型，材质为玻璃钢，并在下端表面四周对称布设四个螺栓孔，并带四个与所述螺栓孔相适应的固定螺栓8。
所述接收机固定装置包括连接头3、基座面板5、底座6、托盘7、地脚螺栓9和支撑装置。所述基座面板5、底座6、托盘7和地脚螺栓9的材质均为不锈钢。所述基座面板5和底座6放置在所述托盘7上，所述基座面板5和底座6的上表面在同一平面，所述基座面板5设置在所述底座6两侧，在所述基座面板5上端表面四周对称分布着与接收机保护罩2对应的四个螺栓孔，所述接收机保护罩2通过固定螺栓8固定在所述基座面板5上。所述地脚螺栓9数量共三个，上端与托盘7相连，并呈三角形分布，下端与支撑装置相连；在所述地脚螺栓9上还设有微调螺旋10，所述地脚螺栓9通过所述微调螺旋10在竖直方向上旋动从而调整所述地脚螺栓9的长度，从而可以据此调整所述基座面板5和底座6的水平。所述连接头3的大小与所述底座6中心的螺栓孔相对应，采用铜质材料；所述连接头3安装在所述底座6中心的螺栓孔上，所述GNSS一体化接收机1安装在所述连接头3上；所述支撑装置包括水平支撑杆14和支撑装置斜支撑杆16，所述水平支撑杆14一端固定在所述塔吊竖直塔架17上，所述支撑装置斜支撑杆16用于支撑所述水平杆14。在本发明中，所述支撑装置斜支撑杆16为两根，分别固定在所述水平支撑杆14的上下方，所述支撑装置斜支撑杆16一端固定在所述塔吊钢架17上，另一端固定在所述水平支撑杆14上。在本发明中，在所述水平支撑杆14下方还设有支撑装置辅助斜支撑杆16’，所述支撑装置辅助斜支撑杆16’一端固定在所述塔吊钢架17上，另一端固定在所述水平支撑杆14上位于所述接收机固定装置和所述避雷针12之间的位置上，用于进一步保证所述水平支撑杆14的稳定。
所述避雷针12竖直安装在所述水平支撑杆14另一端上，并用避雷针斜支撑杆15用于支撑避雷针12，所述避雷针斜支撑杆15一共为两根，分别安装在所述避雷针12左右两侧；所述避雷针斜支撑杆15一端固定在所述水平支撑杆14上，另一端固定在所述避雷针12上；所述地脚螺栓9固定在所述水平支撑杆14上位于所述避雷针12内侧。
在本发明中，在所述基座面板5上还设有电源线穿孔11，所述GNSS一体化接收机1的电源线穿过所述电源线穿孔11与所述UPS不间断电源18连接。
在本发明中，在所述支撑装置即水平支撑杆14上还安装有UPS不间断电源保护箱17，所述UPS不间断电源18安装在所述UPS不间断电源保护箱17内，用于保护电源不受外界条件的干扰，尤其恶劣天气的影响。
所述控制中心包括数据接收系统和数据处理与管理系统。所述数据接收系统是接收各监测子系统观测的数据，并将数据传速给数据处理与管理系统；所述数据处理与管理系统对所述数据接收系统传输过来的数据进行处理，获得塔吊的实时三维坐标，同时分析坐标的时序变化量，与预设的安全阈值进行比对，做出相应的预警信息，并将数据处理结果与预警信息发给客户端。
所述客户端包括移动端和PC机，所述移动端和PC机接收控制中心发来的数据结果和预警信息，以可视化的形式在移动端上显示塔吊的位移变化情况。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护。

Claims (10)

1.基于北斗地基增强系统的塔吊安全监测系统，其特征在于：包括安装在所述塔吊上的监测子系统和控制中心；
所述监测子系统包括GNSS一体化接收机、接收机固定装置、避雷针及UPS不间断电源；所述GNSS一体化接收机通过所述接收机固定装置安装在塔吊竖直塔架上，在所述GNSS一体化接收机外安装有接收机保护罩；所述避雷针安装在所述GNSS一体化接收机一侧，并通过避雷针引下线接地；所述GNSS一体化接收机与所述UPS不间断电源连接，所述UPS不间断电源与塔吊已有电路线连接；在所述GNSS一体化接收机内安装有收发信息的SIM卡，所述GNSS一体化接收机通过所述SIM卡接收接收全球导航卫星系统信号和北斗地基增强系统提供的高精度定位差分信息，同时将所述信息发送至所述控制中心；
所述控制中心包括数据接收系统和数据处理与管理系统；所述数据接收系统接收各所述监测子系统的信息，并将其传输至所述数据处理与管理系统；所述数据处理与管理系统对所述数据接收系统传输过来的数据进行处理，获得塔吊的实时三维坐标，解算得到塔吊的变形量，与预设的安全阈值进行比较，在超出预设的安全阈值时进行相应的预警。
2.根据权利要求1所述的塔吊安全监测系统，其特征在于：还包括客户端，所述客户端包括移动端和PC机；所述数据处理与管理系统将数据处理结果与预警信息发送给客户端；所述客户端接收所述控制中心发送的数据处理结果和预警信息，以可视化的形式显示塔吊的变形量情况。
3.根据权利要求1所述的塔吊安全监测系统，其特征在于：所述接收机固定装置包括连接头、基座面板、底座、托盘、地脚螺栓和支撑装置；
所述支撑装置固定在所述塔吊竖直塔架上；所述托盘通过所述地脚螺栓固定在所述支撑装置上；所述基座面板和所述底座设置在所述托盘上，所述基座面板和所述底座的上表面在同一平面，所述基座面板设置在所述底座两侧；所述连接头安装在所述底座中心位置上，所述GNSS一体化接收机通过所述连接头固定安装在所述底座上，所述接收机保护罩固定在所述底座上。
4.根据权利要求3所述的塔吊安全监测系统，其特征在于：在所述GNSS一体化接收机保护罩下端表面四周对称布设有四个螺栓孔，并带四个与所述螺栓孔相适应的螺栓；在所述底座上端表面四周对称分布着与所述GNSS一体化接收机保护罩对应的四个螺栓孔；所述GNSS一体化接收机保护罩通过螺栓固定在所述底座上。
5.根据权利要求3所述的塔吊安全监测系统，其特征在于：所述地脚螺栓数量共三个；三个所述地脚螺栓上端与所述托盘相连，并呈三角形分布，下端与所述支撑装置相连。
6.根据权利要求3所述的塔吊安全监测系统，其特征在于：在所述地脚螺栓上设有微调螺旋，所述地脚螺栓通过所述微调螺旋在竖直方向上旋动从而调整所述地脚螺栓的长度；所述地脚螺栓通过所述微调螺旋在竖直方向上移动用以调整所述基座面板达到水平。
7.根据权利要求3所述的塔吊安全监测系统，其特征在于：所述支撑装置包括水平支撑杆和用于支撑所述水平支撑杆的支撑装置斜支撑杆；所述水平支撑杆一端固定在所述塔吊竖直塔架上；所述支撑装置斜支撑杆为两根，分别固定在所述水平支撑杆的上下方，所述支撑装置斜支撑杆一端固定在所述塔吊钢架上，另一端固定在所述水平支撑杆上；
在所述水平支撑杆下方还设有支撑装置辅助斜支撑杆，所述支撑装置辅助斜支撑杆一端固定在所述塔吊钢架上，另一端固定在所述水平支撑杆上位于所述接收机固定装置和所述避雷针之间的位置上。
8.根据权利要求1所述的塔吊安全监测系统，其特征在于：所述避雷针竖直安装在所述水平支撑杆另一端上，并通过避雷针斜支撑杆支撑；所述避雷针斜支撑杆一共为两根，分别安装在所述避雷针左右两侧；所述避雷针斜支撑杆一端固定在所述水平支撑杆上，另一端固定在所述避雷针上。
9.根据权利要求1所述的塔吊安全监测系统，其特征在于：在所述基座面板上还设有电源线穿孔，所述GNSS一体化接收机的电源线穿过所述电源线穿孔与所述UPS不间断电源连接。
10.根据权利要求1所述的塔吊安全监测系统，其特征在于：所述接收机保护罩采用锥体型，材质为玻璃钢。
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