CN108892039A - 一种塔吊及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塔吊及其控制系统，该控制系统包括设置于塔吊上的、用于获取施工现场视频信息的图像采集装置；设置于塔吊上的、用于获取塔吊的运行参数的传感器；设置于塔吊上的、用于获取各个动力装置运行时发出的声音信息的音频采集装置；与塔吊分体设置的、用于对施工现场视频信息、运行参数以及声音信息对应的声波信号进行显示的终端设备；用于依据用户输入的控制指令远程控制塔吊执行相应的动作的控制装置；用户基于终端设备显示的施工现场视频信息、运行参数及声波信号输入控制指令。能够实现驾驶员在地面上完成对塔吊状况的全面监控，并对塔吊进行准确驾驶，工作强度降低，节约了人力资源，并在很大程度上使工作人员的人身安全得到保障。

Description

一种塔吊及其控制系统

技术领域

本发明实施例涉及塔吊技术领域，特别是涉及一种塔吊及其控制系统。

背景技术

塔吊也称为塔式起重机，是一种典型的机电一体化产品。随着我国城市国际化和农村城镇化的建设持续推进，大量高层建筑的施工给塔吊行业迅速发展带来了契机。塔吊因其整机机身高、起吊高度大等优势，成为了建筑施工现场必不可少的一种重要设备。

通常在驾驶塔吊完成作业时需要2或3个工作人员相互配合，其中，一名工作人员需要在塔吊驾驶室驾驶塔吊的起落、幅度变化和旋转塔壁，一名工作人员在塔吊钩下面指挥塔吊如何顺利的挂上物质，另一名工作人员在建筑物上指挥塔吊如何把物质运输到指定位置，在驾驶塔吊的过程中驾驶员需要实时对施工现场的情况进行观察，还需要和地面上的其他指挥人员相互配合才能完成作业。另外，由于驾驶塔吊属于高空危险作业，工作强度大，且一旦发生安全事故后果会非常严重，使驾驶员的人身安全不能得到保障。

鉴于此，如何提供一种解决上述技术问题的塔吊及其控制系统成为本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种塔吊及其控制系统，在使用过程中能够使塔吊的驾驶员在地面上完成对塔吊状况的全面监控，并对塔吊进行准确驾驶，一方面降低了工作强度，节约了人力资源，另一方面，在很大程度上使工作人员的人身安全得到保障。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种塔吊控制系统，应用于塔吊，包括：

设置于塔吊上的、用于获取施工现场视频信息的图像采集装置；

设置于所述塔吊上的、用于获取所述塔吊的运行参数的传感器；

设置于所述塔吊上的、用于获取各个动力装置运行时发出的声音信息的音频采集装置；

与所述塔吊分体设置的、用于对所述施工现场视频信息、所述运行参数以及所述声音信息对应的声波信号进行显示的终端设备；

用于依据用户输入的控制指令远程控制所述塔吊的驱动系统执行相应的动作的控制装置；所述用户基于所述终端设备显示的施工现场视频信息、运行参数及声波信号输入所述控制指令。

可选的，还包括用于将所述施工现场视频信息、所述运行参数及所述声音信息传输至所述终端设备的所述无线传输装置。

可选的，还包括与所述控制装置连接的报警装置；

所述控制装置，还用于获取所述运行参数，并依据预设阈值对所述运行参数进行分析，当所述运行参数异常时发出第一触发指令；

所述报警装置，用于依据所述第一触发指令发出第一告警提示。

可选的，所述控制装置，还用于获取所述声波信号，并依据预设声波信号对所述声波信号进行分析，当所述声波信号异常时发出第二触发指令；

所述报警装置，还用于依据所述第二触发指令发出第二告警提示。

可选的，所述报警装置包括蜂鸣器和提示灯；所述蜂鸣器依据所述第一触发指令发出第一告警提示；所述提示灯用于依据所述第二触发指令发出第二告警提示。

可选的，所述传感器包括高度传感器、方位传感器、风速传感器、重量传感器及变幅传感器。

可选的，所述图像采集装置包括分别设置于所述塔吊的主吊钩、原驾驶室、和塔臂上的第一摄像头、第二摄像头和第三摄像头。

可选的，所述终端设备包括视频显示器和示波器。

可选的，所述音频采集装置为高音质低噪声拾音器。

本发明实施例还提供了一种塔吊，包括塔吊本体和用于对所述塔吊进行控制的、如上述所述的塔吊控制系统。

本发明实施例提供了一种塔吊控制系统，应用于塔吊，包括：设置于塔吊上的、用于获取施工现场视频信息的图像采集装置；设置于塔吊上的、用于获取塔吊的运行参数的传感器；设置于塔吊上的、用于获取各个动力装置运行时发出的声音信息的音频采集装置；与塔吊分体设置的、用于对施工现场视频信息、运行参数以及声音信息对应的声波信号进行显示的终端设备；用于依据用户输入的控制指令远程控制塔吊执行相应的动作的控制装置；用户基于终端设备显示的施工现场视频信息、运行参数及声波信号输入控制指令。

可见，本申请中的塔吊控制系统能够采集施工现场视频信息、塔吊的运行参数及各个动力装置发出的声音信息，并通过终端设备对这些信息进行显示，由于终端设备与塔吊是分体设计的，终端设备可以设置在地面上等便于工作人员查看的地方，工作人员可以依据终端设备显示的各种信息准确的确定出施工现场情况和塔吊的整体运行状态，从而确定出塔吊需要执行的动作，并通过控制装置控制塔吊进行相应的动作，以完成作业。本申请能够使塔吊的驾驶员在地面上完成对塔吊状况的全面监控，并对塔吊进行准确驾驶，一方面降低了工作强度，节约了人力资源，另一方面，在很大程度上使工作人员的人身安全得到保障。另外，本申请还提供了一种塔吊，具有上述相同有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种塔吊控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种塔吊控制系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的传感器分布示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种塔吊及其控制系统，在使用过程中能够使塔吊的驾驶员在地面上完成对塔吊状况的全面监控，并对塔吊进行准确驾驶，一方面降低了工作强度，节约了人力资源，另一方面，在很大程度上使工作人员的人身安全得到保障。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种塔吊控制系统的结构示意图。

该塔吊控制系统，应用于塔吊，包括：

设置于塔吊上的、用于获取施工现场视频信息的图像采集装置1；

设置于塔吊上的、用于获取塔吊的运行参数的传感器2；

设置于塔吊上的、用于获取各个动力装置运行时发出的声音信息的音频采集装置3；

与塔吊分体设置的、用于对施工现场视频信息、运行参数以及声音信息对应的声波信号进行显示的终端设备4；

用于依据用户输入的控制指令远程控制塔吊的驱动系统执行相应的动作的控制装置5；用户基于终端设备4显示的施工现场视频信息、运行参数及声波信号输入控制指令。

需要说明的是，现有技术中驾驶员在塔吊上的驾驶室对塔吊进行驾驶时，由于其的活动范围有限，所以视角具有一定的局限性，并且现有技术中的驾驶员在驾驶室中能够实时听到各个器械运动的声音，从而可以根据听到的声音信息对各个器械的运行状态进行判断。

具体的，本申请中为了实现工作人员在地面上对塔吊进行驾驶，需要工作人员在地面上能够像在塔吊上的原驾驶室中一样能够观察到施工现场的情况，本申请可以在在塔吊上设置图像采集装置1，同样为了让位于地面上的工作人员能够观察到与原驾驶室中的各个动力装置对应的声波信号，本申请在塔吊上设置了音频采集装置3，其中，该音频采集装置3具体可以设置于塔吊的原驾驶室内。

其中，图像采集装置1所采集到的施工现场视频信息应包括待移动物体的位置信息、指定地点的位置信息和主吊钩的位置，以便工作人员在确定塔吊的各个动力装置及运行参数正常的情况下根据待移动物体的位置信息通过控制装置控制塔吊上的主吊钩移动至待移动物体所在的位置处，并将待移动物体移动至指定地点。其中，图像采集装置1的采集范围相比于现有技术中驾驶员在塔吊的原驾驶室内的视角范围更加广泛，所采集的施工现场视频信息比人眼观察到的更加准确，有利于及时锁定待移动物体，并且在控制塔吊移动待移动物体过程中远程控制人员还能够根据终端设备4显示的施工现场视频信息发现障碍物，并远程控制塔吊及时避障，安全、快速的将待移动物体移动至指定地点。

其中，终端设备4可以包括音频显示器和视频显示器，音频显示器将与音频采集装置3发送来的声音信息对应的声波信号进行实时显示，该音频显示器可以为示波器；视频显示器用于将图像采集装置1发送的施工现场视频信息进行实时显示。由于各个动力装置在正常运行时声波信号的波形具有一定的规律性，当声波信号的波形异常时说明塔吊的动力装置出现异常，可能发生故障。

具体的，为了保证音频采集装置3所采集到的声音信息的准确度，本申请优选的采用高音质低噪声拾音器作为音频采集装置3。当然，也可以采用其他的拾音器，具体本申请不做特殊限定。

另外，需要指出的是由于塔吊的安装高度大概在60--80米，而人说话的声音一般为50分贝，在30米外的距离就会变得非常的弱，难以捕捉，汽车鸣笛的声音大约是90～115分贝。由公式Y＝8.6787InX+6.0016可得传播距离为45.054～47.181米。由此可知，城市生活噪音不会对塔吊的音频拾取产生较大的影响，因此位于地面上的工作人员可以根据音频采集装置3传回的声波信号的波形判断塔吊上的动力装置是否出现故障。

另外，传感器2所采集的运行参数包括高度、方位、风速、重量和/变幅等运行参数。

具体的，位于地面的工作人员可以根据终端设备4显示的声波信号、施工现场视频信息及运行参数进行综合判断，在塔吊运行状态正常的情况下，通过控制装置5控制塔吊的驱动系统执行相应的动作，以完成作业。在塔吊运行状态异常的情况下，用户可以通过控制装置5控制塔吊的驱动系统(例如PLC驱动系统)执行将相应的动力装置关闭或驱动相应的电机运转以对变幅、高度或方位进行调整。

也即，位于地面上的工作人员可以通过遥控器、键盘等输入控制指令，控制装置5在接收到该控制指令后发送驱动指令为塔吊的驱动系统，塔吊的驱动系统便可以根据接收到的驱动指令驱动相应的电机发生相应的转动，从而带动塔吊上的移动结构执行相应的动作，例如实现塔钩的升降、幅度的变化和塔臂的任意角度的旋转等动作，使塔吊完成相应的作业。

此外，本申请中的控制装置5可以通过无线发射器发射驱动指令至塔吊的驱动系统，塔吊的驱动系统可以通过无线接收器接收相应的驱动指令。

需要指出的是，本申请中的终端设备4是与塔吊分体设置的，也即终端设备4不设置在塔吊上，而是可以根据用户需求进行设置，方便用户观看即可，例如，本申请中的终端设备4可以设置在地面上，当然也可以采用移动终端设备，用户可以随时进行观看。如，终端设备4具体可以为电脑、手机等能够显示视频图像的设备。通过该塔吊控制系统能够使工作人员可以在地面完成对塔吊的控制，无需工作人员上下塔吊，降低工作难度和工作量。

进一步的，该塔吊控制系统还包括用于将施工现场视频信息、运行参数及声音信息传输至终端设备的无线传输装置6。具体请参照图2。

需要说明的是，本申请中的图像采集装置1将所采集到的施工现场视频信息和传感器2采集到的运行参数均可以通过无线传输装置6传输至终端设备4上，其中，无线传输装置6可以包括视频图像5.2G无线传输器。

更进一步的，图像采集装置1包括分别设置于塔吊的主吊钩、原驾驶室和塔臂上的第一摄像头、第二摄像头和第三摄像头。

需要说明的是，本申请中的图像采集装置1主要通过获取原驾驶室下方和塔臂下方以及主吊钩下方的区域对应的视频图像，所以可以优选的在主吊钩处设置一个垂直向下拍摄的第一摄像头，第一摄像头能够获取主吊钩下方垂直区域内的视频图像信息，从而能够使工作人员根据图像信息快速将主吊钩移动至待移动物体处。设置于塔臂上的第三摄像头可以设置在塔臂的端部，并且第三摄像头和设置于原驾驶室的第二摄像头的拍摄角度互补，例如另第二摄像头的拍摄方向位左下方、另第三摄像头的拍摄方向为右下方，使第二摄像头和第三摄像头的拍摄范围中包括主吊钩所在位置，也即可以通过第二摄像头采集的视频图像信息和第三摄像头采集的视频信息精确确定出主吊钩的位置，以便工作人员通过控制装置4控制塔吊的驱动系统控制主吊钩移动。

当然，在实际应用中可以根据实际情况在塔吊的其他部位也设置相应的摄像头，从而获取更广泛视角内的施工现场视频图像信息，只要能够使位于地面上的工作人员通过终端设备4显示的施工现场视频图像信息确定出各个重要部位的位置信息，并且实现在控制移动待移动物体时能够清楚地观察到移动路径附件出现的物体，并采取及时的躲避，以便出现意外。

进一步的，该塔吊控制系统还包括与控制装置5连接的报警装置7；

控制装置5，还用于获取运行参数，并依据预设阈值对运行参数进行分析，当运行参数异常时发出第一触发指令；

报警装置7，用于依据第一触发指令发出第一告警提示。

需要说明的是，可以预先设置运行参数的预设阈值，例如当运行参数包括风速、力矩、重量、变幅、方位时，预设阈值包括与每类参数对应的预设阈值，控制装置5可以与终端设备3连接，并获取终端设备4上的运行参数(当然，控制装置5也可以通过无线传输装置6直接从传感器2处获取运行参数)，并根据运行参数与相应的预设阈值进行比较，当运行参数超过相应的预设阈值时确定为该运行参数异常，从而可知塔吊此时运行状态异常，此时控制装置5可以控制报警装置7发出第一告警提示，以便使工作人员及时对塔吊采取相应的控制，并及时对塔吊的相应部件进行维护。该第一告警提示可以为声音提示，例如鸣笛等。

更进一步的，控制装置5，还用于获取声波信号，并依据预设声波信号对声波信号进行分析，当声波信号异常时发出第二触发指令；

报警装置7，还用于依据第二触发指令发出第二告警提示。

需要说明的是，本申请可以通过控制装置5对声波信号进行分析，由于各个动力装置在正常运行时声波信号的波形具有一定的规律性，故当声波信号的波形不符合常规规律时，说明塔吊的动力装置出现异常，可能发生故障。其中，可以将实时获取到的声波信号进行存储，并根据历史声波信号确定出其规律性，从而确定出预设声波信号，然后在塔吊运行的过程中将获取到的声波信号与预设声波信号进行比较即可确定当前的声波信号是否异常，并且在其异常时控制报警装置7发出第二告警提示，具体可以在声波信号从出现异常起达到预设时长后控制报警装置7进行告警。

其中，第二告警提示与第一告警提示的提示方式不同，例如第一告警提示为声音提示时，第二告警提示可以采用灯光提示，以便工作人员根据提示的具体形式判断是塔吊的哪种部分出现的异常，有利于及时采取相应的措施。

具体的，报警装置7包括蜂鸣器和提示灯；蜂鸣器依据第一触发指令发出第一告警提示；提示灯用于依据第二触发指令发出第二告警提示。

当然，该报警装置7还可以包括其他的具体器件，来进行告警提示，具体不做限定。

另外，本申请中的终端设备4可以对施工现场视频信息进行图像处理，并将处理后的进行施工现场视频信息分区显示。

为了获取大视角范围内的施工现场视频图像信息，可以通过多个摄像头分区域进行采集，为了便于工作人员通过终端设备4观察各个区域中的施工现场状况，本申请中的终端设备4对施工现场视频信息进行分区显示，具体可以预先划分好各个区域，从而按照每个摄像头所采集的施工现场视频信息按照预先划分的区域进行分区显示。

此外，在终端设备4接收到施工现场视频信息还可以对该施工现场视频信息进行图像处理，具体可以利用mathematical对施工现场视频信息进行特征值提取、边界规划、最大特征突出显示等辅助信息处理，并将处理后的施工现场视频信息进行分区显示，以便工作人员更精确的从终端设备4显示的图像中识别出目标物体(例如主吊钩、待移动物体、指的地点、障碍物等)。

进一步的，传感器2包括高度传感器、方位传感器、风速传感器、重量传感器及变幅传感器。

具体的，例如在风速过大、力矩过大或扭矩不足时，塔吊的运行状态均出现异常，所以在塔吊工作过程中需要通过高度传感器、方位传感器、风速传感器、重量传感器及变幅传感器实时对塔吊的运行状态进行监测，各个传感器的设置位置如图3所示。当然，本申请不仅限于设置上述几种传感器，还可以设置其他的传感器，以便对塔吊的运行状态进行更好地监测。

可见，本申请中的塔吊控制系统能够采集施工现场视频信息、塔吊的运行参数及各个动力装置发出的声音信息，并通过终端设备对这些信息进行显示，由于终端设备与塔吊是分体设计的，终端设备可以设置在地面上等便于工作人员查看的地方，工作人员可以依据终端设备显示的各种信息准确的确定出施工现场情况和塔吊的整体运行状态，从而确定出塔吊需要执行的动作，并通过控制装置控制塔吊进行相应的动作，以完成作业。本申请能够使塔吊的驾驶员在地面上完成对塔吊状况的全面监控，并对塔吊进行准确驾驶，一方面降低了工作强度，节约了人力资源，另一方面，在很大程度上使工作人员的人身安全得到保障。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种塔吊，包括塔吊本体和用于对塔吊进行控制的、如上述的塔吊控制系统。

需要说明的是，本申请中的塔吊具有与上述实施例中的塔吊控制系统相同有益效果。另外，对于本申请中所涉及到的塔吊控制系统的介绍请参照上述实施例，本实施例在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种塔吊控制系统，应用于塔吊，其特征在于，包括：

设置于塔吊上的、用于获取施工现场视频信息的图像采集装置；

设置于所述塔吊上的、用于获取所述塔吊的运行参数的传感器；

设置于所述塔吊上的、用于获取各个动力装置运行时发出的声音信息的音频采集装置；

与所述塔吊分体设置的、用于对所述施工现场视频信息、所述运行参数以及所述声音信息对应的声波信号进行显示的终端设备；

用于依据用户输入的控制指令远程控制所述塔吊的驱动系统执行相应的动作的控制装置；所述用户基于所述终端设备显示的施工现场视频信息、运行参数及声波信号输入所述控制指令。

2.根据权利要求1所述的塔吊控制系统，其特征在于，还包括用于将所述施工现场视频信息、所述运行参数及所述声音信息传输至所述终端设备的所述无线传输装置。

3.根据权利要求2所述的塔吊控制系统，其特征在于，还包括与所述控制装置连接的报警装置；

所述控制装置，还用于获取所述运行参数，并依据预设阈值对所述运行参数进行分析，当所述运行参数异常时发出第一触发指令；

所述报警装置，用于依据所述第一触发指令发出第一告警提示。

4.根据权利要求3所述的塔吊控制系统，其特征在于，所述控制装置，还用于获取所述声波信号，并依据预设声波信号对所述声波信号进行分析，当所述声波信号异常时发出第二触发指令；

所述报警装置，还用于依据所述第二触发指令发出第二告警提示。

5.根据权利要求4所述的塔吊控制系统，其特征在于，所述报警装置包括蜂鸣器和提示灯；所述蜂鸣器依据所述第一触发指令发出第一告警提示；所述提示灯用于依据所述第二触发指令发出第二告警提示。

6.根据权利要求3所述的塔吊控制系统，其特征在于，所述传感器包括高度传感器、方位传感器、风速传感器、重量传感器及变幅传感器。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的塔吊控制系统，其特征在于，所述图像采集装置包括分别设置于所述塔吊的主吊钩、原驾驶室和塔臂上的第一摄像头、第二摄像头和第三摄像头。

8.根据权利要求7所述的塔吊控制系统，其特征在于，所述终端设备包括视频显示器和示波器。

9.根据权利要求5所述的塔吊控制系统，其特征在于，所述音频采集装置为高音质低噪声拾音器。

10.一种塔吊，其特征在于，包括塔吊本体和用于对所述塔吊进行控制的、如权利要求1-9任意一项所述的塔吊控制系统。