CN108975165A - 塔机监控系统和方法及塔机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种塔机监控系统和方法及塔机，属于塔机监控技术领域。所述塔机监控系统包括：图像采集装置，安装在所述塔机上，用于对所述塔机的作业进行拍摄，以得到所述塔机的作业图像；接收装置，用于接收所述塔机的工况数据及所述图像采集装置的状态信息；以及控制装置，用于根据所述工况数据和所述状态信息来调整所述图像采集装置的拍摄视角。本发明通过在塔机上安装图像采集装置对塔机的作业进行拍摄，并根据塔机的工况数据和图像采集装置的状态信息来调整图像采集装置的拍摄视角，充分利用摄像机的检测功能实现安全控制的目的。

Description

塔机监控系统和方法及塔机

技术领域

本发明涉及塔机监控技术，具体地涉及塔机监控系统和方法及塔机。

背景技术

塔机，又称塔式起重机，是施工现场最常用的一种起重设备。目前，塔机操作室位于几十米甚至上百米的高空，对操作人员来说，一方面，其观察的角度和视距受到限制，不仅难以准确地完成操作任务，而且很容易发生事故，存在很大的安全隐患，另一方面，操作人员上下塔机会耗费很多时间，塔机操作过程中需要多个人员的协助，这些都增加了塔机使用的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种塔机监控系统和方法及塔机，用于解决塔机操作人员安全作业的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种塔机监控系统，该系统包括：图像采集装置，安装在所述塔机上，用于对所述塔机的作业进行拍摄，以得到所述塔机的作业图像；接收装置，用于接收所述塔机的工况数据及所述图像采集装置的状态信息；以及控制装置，用于根据所述工况数据和所述状态信息来调整所述图像采集装置的拍摄视角。

优选地，所述图像采集装置包括至少四个成像机构，在所述塔机的水平臂架和塔架上分别安装至少两个成像机构，通过所述水平臂架上的一个成像机构和所述塔架上的一个成像机构将所述塔机的作业场景划分为四个区域从而所述至少四个成像机构根据所述塔机的吊钩所处的区域来调整所述至少四个成像机构的拍摄视角。

优选地，所述至少四个成像机构包括：至少四个成像设备，用于拍摄；以及至少四个执行机构，分别固定安装在所述塔机的吊臂和塔架上；其中，一个成像机构包括一个成像设备和一个执行机构，所述至少四个执行机构与所述至少四个成像设备一一对应，并且一个执行机构固定一个成像设备以通过执行机构的转动带动调整成像设备的拍摄视角。

优选地，所述至少四个成像设备包括四个成像设备，所述至少四个执行机构包括四个执行机构，在所述塔机的水平臂架和塔架上分别安装两个执行机构，通过所述水平臂架上的一个执行机构和所述塔架上的一个执行机构将所述塔机的作业场景划分为四个区域，其中所述控制装置根据所述工况数据和所述状态信息确定所述塔机的吊钩所处的区域，并根据所述塔机的吊钩所处的区域来调整所述四个成像设备的拍摄视角。

优选地，安装在所述塔机的水平臂架上的两个执行机构中至少有一个执行机构从垂直于地面的方向拍摄作业场景，安装在所述塔机的塔架上的两个执行机构中至少有一个执行机构从平行于地面的方向拍摄作业场景。

优选地，所述四个执行机构包括第一至第四执行机构，安装位置如下：第一执行机构，固定安装在所述塔机的吊臂末端；第二执行机构，固定安装在所述塔机的吊臂中间；第三执行机构，固定安装在所述塔机的起升机构处并朝向所述作业场景；以及第四执行机构，固定安装在所述塔机的塔架的中间并固定安装在标准节上，朝向所述作业场景；其中所述图像采集装置的所述状态信息包括所述四个执行机构的位置和所述四个成像设备的轴心方向，所述控制装置通过控制所述执行机构的转动来调整所述成像设备的轴心方向以调整所述拍摄视角。

优选地，所述控制装置还用于在所述图像采集装置对所述塔机的作业进行拍摄之前，调整所述执行机构的转动来将所述四个成像设备的拍摄视角初始化为初始视角，所述四个成像设备包括第一至第四成像设备，初始视角如下：第一成像设备，与所述第一执行机构对应，所述第一成像设备的轴心与所述塔机的水平臂架呈30～60度角；第二成像设备，与所述第二执行机构对应，所述第二成像设备的轴心与所述塔机的水平臂架呈60～90度角；第三成像设备，与所述第三执行机构对应，所述第三成像设备的轴心与所述塔机的塔架呈30～60度角并朝向所述作业场景；以及第四成像设备，与所述第四执行机构对应，所述第四成像设备的轴心与所述塔机的塔架呈60～90度角并朝向所述作业场景。

优选地，所述控制装置根据所述工况数据和所述状态信息来调整所述图像采集装置的拍摄视角包括：在所述塔机的吊钩位于所述第二执行机构左侧及所述第四执行机构上侧的情况下，控制所述第二执行机构和所述第三执行机构转动以使得所述第二成像设备的轴心和所述第三成像设备的轴心对准所述吊钩；在所述塔机的吊钩位于所述第二执行机构右侧及所述第四执行机构上侧的情况下，控制所述第一执行机构和所述第三执行机构转动以使得所述第一成像设备的轴心和所述第三成像设备的轴心对准所述吊钩；在所述塔机的吊钩位于所述第二执行机构左侧及所述第四执行机构下侧的情况下，控制所述第二执行机构和所述第四执行机构转动以使得所述第二成像设备的轴心和所述第四成像设备的轴心对准所述吊钩；以及在所述塔机的吊钩位于所述第二执行机构右侧及所述第四执行机构下侧的情况下，控制所述第一执行机构和所述第四执行机构转动以使得所述第一成像设备的轴心和所述第四成像设备的轴心对准所述吊钩；其中，所述工况数据包括所述吊钩的位置，所述状态信息包括所述执行机构的位置和所述成像设备的轴心方向。

优选地，所述控制装置根据所述工况数据和所述状态信息来调整所述图像采集装置的拍摄视角包括：在所述塔机进行回转的情况下，控制所述第三执行机构和所述第四执行机构在与地面平行的平面转动塔机回转的角度；其中，所述工况数据包括所述塔机回转的角度，所述状态信息包括所述成像设备的轴心转动角度。

优选地，该系统还包括：人脸检测装置，用于对所述图像采集装置所采集的图像进行人脸检测，以判断在所述图像采集装置所采集的图像中是否有人员变化；以及报警装置，用于在所述图像采集装置所采集的图像中有人员变化的情况下进行报警。

优选地，所述控制装置根据所述工况数据和所述状态信息来调整所述图像采集装置的拍摄视角包括：在所述塔机的吊钩位于所述第四执行机构下侧的情况下，控制所述第三执行机构转动以使得所述第三成像设备的拍摄视角恢复其初始视角；在所述塔机的吊钩位于所述第二执行机构右侧的情况下，控制所述第二执行机构转动以使得所述第二成像设备的拍摄视角恢复其初始视角；以及在所述塔机的吊钩位于所述第二执行机构左侧的情况下，控制所述第一执行机构转动以使得所述第一成像设备的拍摄视角恢复其初始视角；其中，所述工况数据包括所述吊钩的位置，所述状态信息包括所述执行机构的位置和所述成像设备的轴心方向。

相应地，本发明还提供了一种塔机，包括以上所描述的塔机监控系统。

相应地，本发明还提供了一种塔机监控方法，该方法包括：通过图像采集装置对所述塔机的作业进行拍摄，以得到所述塔机的作业图像；接收所述塔机的工况数据及所述图像采集装置的状态信息；以及根据所述工况数据和所述状态信息来调整所述图像采集装置的拍摄视角。

通过上述技术方案，本发明通过在塔机上安装图像采集装置对塔机的作业进行拍摄，并根据塔机的工况数据和图像采集装置的状态信息来调整图像采集装置的拍摄视角，充分利用摄像机的检测功能实现安全控制的目的。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明提供的塔机监控系统的框图；

图2是本发明提供的执行机构安装位置的示意图；

图3是本发明提供的第一至第四摄像机的初始视角的图示；

图4是本发明提供的摄像机云台的转动的自动控制方法的流程图；

图5是本发明提供的吊钩位于第一区域的图示；

图6是本发明提供的吊钩位于第二区域的图示；

图7是本发明提供的吊钩位于第三区域的图示；

图8是本发明提供的吊钩位于第四区域的图示；以及

图9是本发明提供的塔机监控方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是本发明提供的塔机监控系统的框图，如图1所示，该系统包括图像采集装置101、接收装置102和控制装置103。其中，图像采集装置101安装在塔机上，用于对塔机的作业进行拍摄，以得到塔机的作业图像；接收装置102用于接收塔机的工况数据及图像采集装置101的状态信息；控制装置103用于根据工况数据和状态信息来调整图像采集装置101的拍摄视角。

其中，塔机的工况数据为塔机作业相关的数据，例如吊钩位置、吊臂位置等，塔机的工况数据例如可以从塔机控制器得到，或者可以从监控塔机作业的设备得到，对于塔机的工况数据的获取为本领域技术人员熟知的技术，于此不予赘述。对于具体需要哪些工况数据将在下文中根据具体情况有针对性地进行描述。本领域技术人员应当理解，塔机控制器用于对塔机的作业进行操作。

图像采集装置的状态信息例如可以包括图像采集装置的拍摄视角等相关数据，应当理解，控制装置在知晓图像采集装置的拍摄视角相关数据的情况下才可以将图像采集装置的拍摄视角控制在所需要的角度。

图像采集装置可以包括至少四个成像机构，在塔机的水平臂架和塔架上分别安装至少两个成像机构，通过水平臂架上的一个成像机构和塔架上的一个成像机构将塔机的作业场景划分为四个区域从而至少四个成像机构根据塔机的吊钩所处的区域来调整至少四个成像机构的拍摄视角。

具体来说，至少四个成像机构可以包括至少四个成像设备和与之对应的至少四个执行机构，至少四个成像设备用于拍摄；至少四个执行机构分别固定安装在塔机的吊臂和塔架上；其中，一个成像机构包括一个成像设备和一个执行机构，至少四个执行机构与至少四个成像设备一一对应，并且一个执行机构固定一个成像设备以通过执行机构的转动带动调整成像设备的拍摄视角。本领域技术人员应当理解，成像设备的数量应当与执行机构的数量一致。

其中，成像设备和执行机构可以集成为一个设备，例如可以转动的摄像机。成像设备和执行机构也可以是独立的两个设备，例如成像设备可以是摄像机，执行机构可以是带动摄像机转动的摄像机云台，本发明中可以将成像设备和执行机构作为独立的两个设备(即成像设备和执行机构)，也可以时一个设备(即成像机构)。

也就是说，图像采集装置可以包括至少四台摄像机和与之对应的至少四个摄像机云台。其中，至少四台摄像机用于拍摄；至少四个摄像机云台分别固定安装在塔机的吊臂和塔架上，与至少四台摄像机一一对应，并且一个摄像机云台固定一台摄像机，其中摄像机云台的转动带动调整摄像机的拍摄视角。

应当理解，摄像机安装在摄像机云台上，通过摄像机云台的转动来带动摄像机的转动，因此实际安装在塔机上的为摄像机云台，也就是说，摄像机云台安装在塔机上，摄像机安装在摄像机云台上，通过摄像机云台的转动来改变摄像机的拍摄视角。以上所描述的四台摄像机分别对应四个摄像机云台，即一台摄像机对应一个摄像机云台。

优选情况下，至少四个成像设备包括四个成像设备，至少四个执行机构包括四个执行机构，在塔机的水平臂架和塔架上分别安装两个执行机构，通过水平臂架上的一个执行机构和塔架上的一个执行机构将塔机的作业场景划分为四个区域，其中控制装置根据工况数据和状态信息确定塔机的吊钩所处的区域，并根据塔机的吊钩所处的区域来调整四个成像设备的拍摄视角。安装在塔机的水平臂架上的两个执行机构中至少有一个执行机构从垂直于地面的方向拍摄作业场景，安装在塔机的塔架上的两个执行机构中至少有一个执行机构从平行于地面的方向拍摄作业场景。应当理解，可以通过在水平臂架上的一个成像设备形成的垂直于地面的直线与在塔架上的一个成像设备形成的平行于地面的直线交叉形成四个区域。

图2是本发明提供的执行机构(例如，摄像机云台)安装位置的示意图，如图2所示，四个执行机构包括第一至第四执行机构，安装位置如下：第一执行机构10，固定安装在塔机的吊臂末端；第二执行机构20，固定安装在塔机的吊臂中间；第三执行机构30，固定安装在塔机的起升机构处并朝向作业场景；第四执行机构40，固定安装在塔机的塔架的中间并固定安装在标准节上，朝向作业场景；其中图像采集装置的状态信息包括四个执行机构的位置和四个成像设备的轴心方向，控制装置通过控制执行机构的转动来调整成像设备的轴心方向以调整拍摄视角。

塔机的吊臂中间指的是塔机的吊臂的中间区域，而并不是中间点，例如，塔机的吊臂为50米，那么中间例如可以是20米至30米的位置。塔机的塔架中间指的是塔机的塔架的中间区域，而并不是中间点，例如，塔机的塔架为40米，那么中间例如可以是15米至25米的位置。

作业场景可以理解为水平臂架与塔架形成的平面，应当理解，由于水平臂架在作业时是在运动的，因而，水平臂架与塔架形成的平面也不是固定的。

以成像设备为摄像机、执行机构为摄像机云台为例，四个摄像机云台包括第一至第四摄像机云台，与第一至第四摄像机云台对应，四台摄像机为第一至第四摄像机，其中，第一摄像机对应第一摄像机云台，即第一摄像机云台固定第一摄像机，第一摄像机云台的转动带动调整第一摄像机的拍摄视角；第二摄像机对应第二摄像机云台，即第二摄像机云台固定第二摄像机，第二摄像机云台的转动带动调整第二摄像机的拍摄视角；第三摄像机对应第三摄像机云台，即第三摄像机云台固定第三摄像机，第三摄像机云台的转动带动调整第三摄像机的拍摄视角；第四摄像机对应第四摄像机云台，即第四摄像机云台固定第四摄像机，第四摄像机云台的转动带动调整第四摄像机的拍摄视角。

应当理解，在开机启动远程塔机监控流程的时候，需要为各个成像设备设定初始角度，因此，控制装置还用于在图像采集装置对塔机的作业进行拍摄之前，调整执行机构的转动来将四个成像设备的拍摄视角初始化为初始视角，四个成像设备包括第一至第四成像设备，初始视角如下：第一成像设备，与第一执行机构对应，第一成像设备的轴心与塔机的水平臂架呈30～60度角；第二成像设备，与第二执行机构对应，第二成像设备的轴心与塔机的水平臂架呈60～90度角；第三成像设备，与第三执行机构对应，第三成像设备的轴心与塔机的塔架呈30～60度角并朝向作业场景；第四成像设备，与第四执行机构对应，第四成像设备的轴心与塔机的塔架呈60～90度角并朝向作业场景。

以上给出了初始化成像设备的拍摄视角的一个范围，下面以成像设备为摄像机、执行机构为摄像机云台为例，给出摄像机更加优选的初始视角，具体来说，控制装置还用于在图像采集装置对塔机的作业进行拍摄之前，控制摄像机云台的转动来将四台摄像机的拍摄视角初始化为初始视角，四台摄像机包括第一至第四摄像机，初始视角如下：第一摄像机，与第一摄像机云台对应，第一摄像机的轴心偏向塔机的塔架45度角；第二摄像机，与第二摄像机云台对应，第二摄像机的轴心垂直地面向下；第三摄像机，与第三摄像机云台对应，第三摄像机的轴心偏离塔机的塔架45度角并朝向作业场景；第四摄像机，与第四摄像机云台对应，第四摄像机的轴心与地面平行并朝向作业场景。

图3是本发明提供的第一至第四摄像机的初始视角的图示，在图3中，横轴表示塔机的吊臂，纵轴表示塔机的塔架，摄像机与摄像机云台的位置是一样的，本发明中所描述的摄像机云台的位置即为摄像机的位置。如图3所示，第一摄像机1位于塔机的吊臂末端，初始视角为其轴心偏向塔架45°，即轴心偏向塔架并与吊臂呈45°角，用于采集与吊臂末端水平距离较近作业范围内的作业图像；第二摄像机2位于塔机的吊臂中间，初始视角为其轴心垂直地面向下，用于采集与垂直塔架水平距离较近作业范围内的作业图像；第三摄像机3位于塔机的起升机构处并朝向作业场景，由于吊钩是吊在吊臂上的，所以第三摄像机3需要朝向吊臂才可以拍摄到吊钩，第三摄像机3的初始视角为其轴心偏离塔架45°，即偏离塔架并与塔架呈45°角，用于采集与吊臂垂直距离较近作业范围内的作业图像；第四摄像机4位于塔架的标准节处并朝向作业场景(为了能够拍摄到吊钩)，初始视角为其轴心与地面并行并朝向作业场景，一般来说与吊臂平行，用于采集与地面垂直距离较近作业范围内的作业图像。

本领域技术人员应当理解，“轴心”为一个物体或一个三维图形绕着旋转的一根直线。本发明中带动摄像机转动的摄像机云台的水平转动范围为0～360°，垂直转动范围为-15°～90°，水平转动速度为0.1°～160°/s，垂直转动速度为0.1°～120°/s，视场角范围为20°～90°，摄像机供电和数据传输可以采用有线的方式，电源线从驾驶室引出。四个摄像机均采用垂直向下的吊装方式安装。

本发明通过在平行于地面和垂直于地面的方向上固定安装两台带云台摄像机，以较小的摄像机数量全面覆盖塔机作业范围，固定的安装位置有利于电源与数据线的布置，同一时刻至少有两台摄像机分别从垂直于地面的方向和平行于地面的方向拍摄作业场景，使得操作人员的观察角度更为全面，吊臂与塔架上均匀布置的摄像机，将起升、变幅作业范围划分为四个区域，这种明确的区域边界有助于摄像机拍摄画面智能调整方案的执行。

具体来说，控制装置根据工况数据和状态信息来调整图像采集装置的拍摄视角包括：在塔机的吊钩位于第二执行机构左侧及第四执行机构上侧(第一区域)的情况下，控制第二执行机构和第三执行机构转动以使得第二成像设备的轴心和第三成像设备的轴心对准所述吊钩；在塔机的吊钩位于第二执行机构右侧及第四执行机构上侧(第二区域)的情况下，控制第一执行机构和第三执行机构转动以使得第一成像设备的轴心和第三成像设备的轴心对准吊钩；在塔机的吊钩位于第二执行机构左侧及第四执行机构下侧(第三区域)的情况下，控制第二执行机构和第四执行机构转动以使得第二成像设备的轴心和第四成像设备的轴心对准吊钩；在塔机的吊钩位于第二执行机构右侧及第四执行机构下侧(第四区域)的情况下，控制第一执行机构和第四执行机构转动以使得第一成像设备的轴心和第四成像设备的轴心对准吊钩；其中，工况数据包括吊钩的位置，状态信息包括执行机构的位置和成像设备的轴心方向。这种情况一般时针对起升和变幅操作的情况。

本领域技术人员应当理解，可以根据起升卷筒与变幅卷筒的转速，计算钢丝绳伸长或缩回量，得到小车的变幅量与吊钩的起升量，从而得到吊钩的位置，吊钩的位置的获取为本领域公知常识，于此不予赘述。

以图3为例，成像设备为摄像机，执行机构为摄像机云台。第四摄像机云台上侧指的是第四摄像机云台所在的与地面平行的平面的上侧，第四摄像机云台下侧指的是第四摄像机云台所在的与地面平行的平面的下侧，第二摄像机云台左侧指的是第二摄像机云台所在的与地面垂直的平面的左侧，第二摄像机云台右侧指的是第二摄像机云台所在的与地面垂直的平面的右侧，第一摄像机云台左侧指的是第一摄像机云台所在的与地面垂直的平面的左侧，第一摄像机云台右侧指的是第一摄像机云台所在的与地面垂直的平面的右侧(第一摄像机云台左侧和第一摄像机云台右侧的描述将在下文中出现)。这里上侧、下侧、左侧、右侧以及本发明中其他地方出现的左右移动和上下移动等方位均是以图3为例的方位，当然，这仅仅是为了能够清楚地描述本发明，并不是用于限制本发明。

可以看出，基于第二执行机构的位置和第四执行机构的位置划分出了四个区域，具体如下：第一区域，第四执行机构上侧且第二执行机构左侧；第二区域，第四执行机构上侧且第二执行机构右侧；第三区域，第四执行机构下侧且第二执行机构左侧；第四区域，第四执行机构下侧且第二执行机构右侧。

本发明提供的对四个成像设备的拍摄视角的调整是根据吊钩相对四个执行机构的安装位置来进行的。具体来说，在塔机控制器发出变幅操作指令时，吊钩会左右移动(即相对地面水平移动)，这种情况下首先判断吊钩是位于第四执行机构上侧还是位于第四执行机构下侧。在吊钩位于第四执行机构上侧的情况下，控制装置控制第三执行机构及第一执行机构或第二执行机构转动，具体地，还需要判断吊钩是位于第二执行机构左侧还是位于第二执行机构右侧，如果吊钩位于第四执行机构上侧且位于第二执行机构左侧，则控制第三执行机构和第二执行机构转动以使第三成像设备的轴心和第二成像设备的轴心对准吊钩，如果吊钩位于第四执行机构上侧且位于第二执行机构右侧，则控制第三执行机构和第一执行机构转动以使第三成像设备的轴心和第一成像设备的轴心对准吊钩。在吊钩位于第四执行机构下侧的情况下，控制装置控制第四执行机构及第一执行机构或第二执行机构转动，具体地，还需要判断吊钩是位于第二执行机构左侧还是位于第二执行机构右侧，如果吊钩位于第四执行机构下侧且位于第二执行机构左侧，则控制第四执行机构和第二执行机构转动以使第四成像设备的轴心和第二成像设备的轴心对准吊钩，如果吊钩位于第四执行机构下侧且位于第二执行机构右侧，则控制第四执行机构和第一执行机构转动以使第四成像设备的轴心和第一成像设备的轴心对准吊钩。

在塔机控制器发出起升操作指令时，吊钩会上下移动(即相对地面垂直移动)，这种情况下首先判断吊钩是位于第二执行机构左侧还是位于第二执行机构右侧，然后再判断吊钩是位于第四执行机构上侧还是位于第四执行机构下侧，具体来说，也是根据吊钩处于四个区域(第一区域至第四区域)中的那个区域来确定调整哪个摄像机云台，与以上所描述的塔机控制器发出变幅操作指令类似，于此不予赘述。

当然，也可以在变幅或起升操作时，对吊钩相对于第二执行机构和第四执行机构的位置的判断不分先后，也就是仅根据吊钩所处的区域(即四个区域中的哪个区域)来控制相应执行机构的转动。以这种情况为例，结合图4对控制方案进行描述。

在图4至图8中以成像设备为摄像机、执行机构为摄像机云台为例进行说明。

图4是本发明提供的摄像机云台的转动的自动控制方法的流程图，如图4所示，该方法包括：

步骤401，接收吊钩位置和第一至第四摄像机的拍摄视角。

步骤402，判断是否执行变幅或起升操作，若判断结果为是，则执行步骤403，否则，执行步骤410。

步骤403，判断吊钩是否位于第四摄像机上侧，若判断结果为是，则执行步骤404，否则执行步骤407。

步骤404，判断吊钩是否位于第二摄像机左侧，若判断结果为是，即吊钩位于第一区域，则执行步骤405，否则，吊钩位于第二区域，执行步骤406。

步骤405，通过调整第二摄像机云台和第三摄像机云台来控制第二摄像机的轴心和第三摄像机的轴心对准吊钩。

步骤406，通过调整第一摄像机云台和第三摄像机云台来控制第一摄像机的轴心和第三摄像机的轴心对准吊钩。

步骤407，判断吊钩是否位于第二摄像机左侧，若判断结果为是，即吊钩位于第三区域，则执行步骤408，否则，吊钩位于第四区域，执行步骤409。

步骤408，通过调整第二摄像机云台和第四摄像机云台来控制第二摄像机的轴心和第四摄像机的轴心对准吊钩。

步骤409，通过调整第一摄像机云台和第四摄像机云台来控制第一摄像机的轴心和第四摄像机的轴心对准吊钩。

步骤410，判断是否执行回转操作，若判断结果为是，执行步骤411，否则，既未执行变幅或起升操作也未执行回转操作，则不进行任何操作。

步骤411，通过调整第三摄像机云台和第四摄像机云台来控制第三摄像机的轴心和第四摄像机的轴心对准吊钩。

其中，步骤402和步骤410并非是必要的步骤，对于摄像机云台的控制策略主要是根据吊钩所处的位置来进行的。

下面结合图5至图8更加清楚地描述以上控制策略。

图5是本发明提供的吊钩位于第一区域的图示，如图5所示，吊钩位于第四摄像机云台上侧且第二摄像机云台左侧，这种情况下控制装置控制第二摄像机云台和第三摄像机云台转动以使得第二摄像机2和第三摄像机3的轴心对准吊钩5。

图6是本发明提供的吊钩位于第二区域的图示，如图6所示，吊钩位于第四摄像机云台上侧且第二摄像机云台右侧，这种情况下控制装置控制第一摄像机云台和第三摄像机云台转动以使得第一摄像机1和第三摄像机3的轴心对准吊钩5。

图7是本发明提供的吊钩位于第三区域的图示，如图7所示，吊钩位于第四摄像机云台下侧且第二摄像机云台左侧，这种情况下控制装置控制第二摄像机云台和第四摄像机云台转动以使得第二摄像机2和第四摄像机4的轴心对准吊钩5。

图8是本发明提供的吊钩位于第四区域的图示，如图8所示，吊钩位于第四摄像机云台下侧且第二摄像机云台右侧，这种情况下控制装置控制第一摄像机云台和第四摄像机云台转动以使得第一摄像机1和第四摄像机4的轴心对准吊钩5。

应当理解的是，控制装置控制第一至第四摄像机云台转动是根据吊钩的运动实时进行控制的，以保证相应的摄像机的轴心对准吊钩。

控制装置根据工况数据和状态信息来调整图像采集装置的拍摄视角包括：在塔机进行回转的情况下，控制第三执行机构和第四执行机构在与地面平行的平面转动塔机回转的角度；其中，工况数据包括塔机回转的角度，状态信息包括成像设备的轴心转动角度。容易理解，塔机回转的角度即为吊钩的转动角度，因而可以根据塔机回转的角度来控制第三执行机构和第四执行机构的转动角度，本领域技术人员应当理解，吊臂是以塔架为轴来转动的，所以在吊臂转动(塔机回转)时需要控制安装在塔架上的第三执行机构和第四执行机构与吊臂转动同样的角度，即塔机回转角度。这里应当理解的是，塔机回转的角度是一个矢量，塔机回转的角度有正有负，也就是说塔机回转是有方向上的不同的，相应地，第三执行机构和第四执行机构转动的方向应当与塔机回转的方向相同。更进一步地，塔机回转的速度有快有慢，第三执行机构和第四执行机构的转动速度可以随着塔机回转速度的不同而不同，也就是说，塔机回转速度快，则第三执行机构和第四执行机构的转动速度就快，塔机回转速度慢，则第三执行机构和第四执行机构的转动速度就慢，特别地，第三执行机构和第四执行机构的转动速度可以与塔机回转的速度相同。

本发明主要介绍了对执行机构(即摄像机云台)的自动控制，本领域技术人员应当理解，也可以对执行机构进行手动控制，例如操作人员根据摄像机采集的图像来对执行机构进行手动控制。应当理解，对执行机构进行手动控制的优先级高于对执行机构进行自动控制的优先级。

本发明提供的塔机监控系统还包括人脸检测装置和报警装置，人脸检测装置用于对图像采集装置所采集的图像进行人脸检测，以判断在图像采集装置所采集的图像中是否有人员变化；报警装置用于在图像采集装置所采集的图像中有人员变化的情况下进行报警。

人脸检测装置利用人脸检测算法对图像采集装置所采集的图像进行人脸检测，这里的人脸检测装置及相应的人脸检测算法均采用本领域熟知的技术，于此不予赘述。

人脸检测装置实际上是检测塔机的作业范围内是否有人员变化，更具体地是判断图像采集装置所采集的图像中是否有人员增加，报警装置在图像采集装置所采集的图像中有人员增加的情况下进行报警。例如塔机的作业范围内从没有人到出现了一个或多个人，那么这时需要报警，因为有可能有人进入了危险区域。再例如，塔机的作业范围内从三个人变为四个人，那么这时也需要报警，之前的三个人可能是工作人员，而现在增加了一个人则可能是无关人员进入了危险区域。报警的方式可以是发送报警命令、报警器鸣叫等，以在现场出现无关人员或出现不符合安全作业的现象的情况下，提醒无关人员迅速离开，实现安全作业的目的。

为了能够保证至少有一个成像设备能够拍摄到地面以进一步使人脸检测装置对地面图像进行人脸检测，第一成像设备、第二成像设备、第三成像设备中至少有一个成像设备需要保持初始拍摄视角，具体来说，控制装置根据工况数据和状态信息来调整图像采集装置的拍摄视角包括：在塔机的吊钩位于第四执行机构下侧的情况下，控制第三执行机构转动以使得第三成像设备的拍摄视角恢复其初始视角；在塔机的吊钩位于所述第二执行机构右侧的情况下，控制第二执行机构转动以使得第二成像设备的拍摄视角恢复其初始视角；在塔机的吊钩位于第二执行机构左侧的情况下，控制第一执行机构转动以使得第一成像设备的拍摄视角恢复其初始视角；其中，工况数据包括吊钩的位置，状态信息包括执行机构的位置和摄像机的轴心方向。本领域技术人员应当理解，在实际情况中不会出现吊钩在第一执行机构右侧的情况。

实际上，可以设定第一至第三成像设备的监控范围，例如，第一成像设备的监控范围设定为第一执行机构左侧且第二执行机构右侧，第二成像设备的监控范围设定为第二执行机构左侧，第三成像设备的监控范围设定为第四执行机构上侧。在此基础上，可以理解，在吊钩超出第一成像设备的监控范围的情况下，控制装置通过控制第一执行机构转动以使得第一成像设备恢复其初始视角，在吊钩超出第二成像设备的监控范围的情况下，控制装置通过控制第二执行机构转动以使得第二成像设备恢复其初始视角，在吊钩超出第三成像设备的监控范围的情况下，控制装置通过控制第三执行机构转动以使得第三成像设备恢复其初始视角。这从而还使得第一至第三成像设备中至少有一个成像设备处于其初始视角并可以拍摄到地面。

相应地，本发明还提供了一种塔机，包括以上所描述的塔机监控系统。

图9是本发明提供的塔机监控方法的流程图，如图9所示，该方法包括：

步骤901，通过图像采集装置对塔机的作业进行拍摄，以得到塔机的作业图像；

步骤902，接收塔机的工况数据及图像采集装置的状态信息；以及

步骤903，根据工况数据和状态信息来调整图像采集装置的拍摄视角。

优选地，图像采集装置包括至少四个成像机构，在塔机的水平臂架和塔架上分别安装至少两个成像机构，通过水平臂架上的一个成像机构和塔架上的一个成像机构将塔机的作业场景划分为四个区域从而至少四个成像机构根据塔机的吊钩所处的区域来调整至少四个成像机构的拍摄视角。

优选地，至少四个成像机构包括：至少四个成像设备，用于拍摄；以及至少四个执行机构，分别固定安装在塔机的吊臂和塔架上；其中，一个成像机构包括一个成像设备和一个执行机构，至少四个执行机构与至少四个成像设备一一对应，并且一个执行机构固定一个成像设备以通过执行机构的转动带动调整成像设备的拍摄视角。

优选地，至少四个成像设备包括四个成像设备，至少四个执行机构包括四个执行机构，在塔机的水平臂架和塔架上分别安装两个执行机构，通过水平臂架上的一个执行机构和塔架上的一个执行机构将塔机的作业场景划分为四个区域，其中控制装置根据工况数据和状态信息确定塔机的吊钩所处的区域，并根据塔机的吊钩所处的区域来调整四个成像设备的拍摄视角。

优选地，安装在塔机的水平臂架上的两个执行机构中至少有一个执行机构从垂直于地面的方向拍摄作业场景，安装在塔机的塔架上的两个执行机构中至少有一个执行机构从水平于地面的方向拍摄作业场景。

优选地，四个执行机构包括第一至第四执行机构，安装位置如下：第一执行机构，固定安装在塔机的吊臂末端；第二执行机构，固定安装在塔机的吊臂中间；第三执行机构，固定安装在塔机的起升机构处并朝向作业场景；以及第四执行机构，固定安装在塔机的塔架的中间并固定安装在标准节上，朝向作业场景；其中图像采集装置的状态信息包括四个执行机构的位置和四个成像设备的轴心方向，通过控制执行机构的转动来调整成像设备的轴心方向以调整拍摄视角。

优选地，该方法还包括：在图像采集装置对塔机的作业进行拍摄之前，调整执行机构的转动来将四个成像设备的拍摄视角初始化为初始视角，四个成像设备包括第一至第四成像设备，初始视角如下：第一成像设备，与第一执行机构对应，第一成像设备的轴心与塔机的水平臂架呈30～60度角；第二成像设备，与第二执行机构对应，第二成像设备的轴心与塔机的水平臂架呈60～90度角；第三成像设备，与第三执行机构对应，第三成像设备的轴心与塔机的塔架呈30～60度角并朝向作业场景；以及第四成像设备，与第四执行机构对应，第四成像设备的轴心与塔机的塔架呈60～90度角并朝向作业场景。

优选地，根据工况数据和状态信息来调整图像采集装置的拍摄视角包括：在塔机的吊钩位于第二执行机构左侧及第四执行机构上侧的情况下，控制第二执行机构和第三执行机构转动以使得第二成像设备的轴心和第三成像设备的轴心对准吊钩；在塔机的吊钩位于第二执行机构右侧及第四执行机构上侧的情况下，控制第一执行机构和第三执行机构转动以使得第一成像设备的轴心和第三成像设备的轴心对准吊钩；在塔机的吊钩位于第二执行机构左侧及第四执行机构下侧的情况下，控制第二执行机构和第四执行机构转动以使得第二成像设备的轴心和第四成像设备的轴心对准吊钩；以及在塔机的吊钩位于第二执行机构右侧及第四执行机构下侧的情况下，控制第一执行机构和第四执行机构转动以使得第一成像设备的轴心和第四成像设备的轴心对准吊钩；其中，工况数据包括吊钩的位置，状态信息包括执行机构的位置和成像设备的轴心方向。

优选地，根据工况数据和状态信息来调整图像采集装置的拍摄视角包括：在塔机进行回转的情况下，控制第三执行机构和第四执行机构在与地面平行的平面转动塔机回转的角度；其中，工况数据包括塔机回转的角度，状态信息包括成像设备的轴心转动角度。

优选地，该方法还包括：对图像采集装置所采集的图像进行人脸检测，以判断在图像采集装置所采集的图像中是否有人员变化；以及在图像采集装置所采集的图像中有人员变化的情况下进行报警。

优选地，根据工况数据和状态信息来调整图像采集装置的拍摄视角包括：在塔机的吊钩位于第四执行机构下侧的情况下，控制第三执行机构转动以使得第三成像设备的拍摄视角恢复其初始视角；在塔机的吊钩位于第二执行机构右侧的情况下，控制第二执行机构转动以使得第二成像设备的拍摄视角恢复其初始视角；以及在塔机的吊钩位于第二执行机构左侧的情况下，控制第一执行机构转动以使得第一成像设备的拍摄视角恢复其初始视角；其中，工况数据包括吊钩的位置，状态信息包括执行机构的位置和成像设备的轴心方向。

应当注意的是，本发明提供的塔机监控方法的具体细节及益处与本发明提供的塔机监控系统类似，于此不予赘述。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

本发明提供的技术方案与塔机驾驶室内操作人员的观察角度相比，远程操作人员能够通过摄像机以更全面的角度实时观看塔机作业状态，人员入侵自动报警能够时刻提醒操作人员注意设备作业范围内的人员状况，降低事故发生几率。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (13)

1.一种塔机监控系统，其特征在于，该系统包括：

图像采集装置，安装在所述塔机上，用于对所述塔机的作业进行拍摄，以得到所述塔机的作业图像；

接收装置，用于接收所述塔机的工况数据及所述图像采集装置的状态信息；以及

控制装置，用于根据所述工况数据和所述状态信息来调整所述图像采集装置的拍摄视角。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像采集装置包括至少四个成像机构，在所述塔机的水平臂架和塔架上分别安装至少两个成像机构，通过所述水平臂架上的一个成像机构和所述塔架上的一个成像机构将所述塔机的作业场景划分为四个区域从而所述至少四个成像机构根据所述塔机的吊钩所处的区域来调整所述至少四个成像机构的拍摄视角。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述至少四个成像机构包括：

至少四个成像设备，用于拍摄；以及

至少四个执行机构，分别固定安装在所述塔机的吊臂和塔架上；

其中，一个成像机构包括一个成像设备和一个执行机构，所述至少四个执行机构与所述至少四个成像设备一一对应，并且一个执行机构固定一个成像设备以通过执行机构的转动带动调整成像设备的拍摄视角。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述至少四个成像设备包括四个成像设备，所述至少四个执行机构包括四个执行机构，在所述塔机的水平臂架和塔架上分别安装两个执行机构，通过所述水平臂架上的一个执行机构和所述塔架上的一个执行机构将所述塔机的作业场景划分为四个区域，其中所述控制装置根据所述工况数据和所述状态信息确定所述塔机的吊钩所处的区域，并根据所述塔机的吊钩所处的区域来调整所述四个成像设备的拍摄视角。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，安装在所述塔机的水平臂架上的两个执行机构中至少有一个执行机构从垂直于地面的方向拍摄作业场景，安装在所述塔机的塔架上的两个执行机构中至少有一个执行机构从平行于地面的方向拍摄作业场景。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述四个执行机构包括第一至第四执行机构，安装位置如下：

第一执行机构，固定安装在所述塔机的吊臂末端；

第二执行机构，固定安装在所述塔机的吊臂中间；

第三执行机构，固定安装在所述塔机的起升机构处并朝向所述作业场景；以及

第四执行机构，固定安装在所述塔机的塔架的中间并固定安装在标准节上，朝向所述作业场景；

其中所述图像采集装置的所述状态信息包括所述四个执行机构的位置和所述四个成像设备的轴心方向，所述控制装置通过控制所述执行机构的转动调整所述成像设备的轴心方向以调整所述拍摄视角。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制装置还用于在所述图像采集装置对所述塔机的作业进行拍摄之前，调整所述执行机构的转动来将所述四个成像设备的拍摄视角初始化为初始视角，所述四个成像设备包括第一至第四成像设备，初始视角如下：

第一成像设备，与所述第一执行机构对应，所述第一成像设备的轴心与所述塔机的水平臂架呈30～60度角；

第二成像设备，与所述第二执行机构对应，所述第二成像设备的轴心与所述塔机的水平臂架呈60～90度角；

第三成像设备，与所述第三执行机构对应，所述第三成像设备的轴心与所述塔机的塔架呈30～60度角并朝向所述作业场景；以及

第四成像设备，与所述第四执行机构对应，所述第四成像设备的轴心与所述塔机的塔架呈60～90度角并朝向所述作业场景。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制装置根据所述工况数据和所述状态信息来调整所述图像采集装置的拍摄视角包括：

在所述塔机的吊钩位于所述第二执行机构左侧及所述第四执行机构上侧的情况下，控制所述第二执行机构和所述第三执行机构转动以使得所述第二成像设备的轴心和所述第三成像设备的轴心对准所述吊钩；

在所述塔机的吊钩位于所述第二执行机构右侧及所述第四执行机构上侧的情况下，控制所述第一执行机构和所述第三执行机构转动以使得所述第一成像设备的轴心和所述第三成像设备的轴心对准所述吊钩；

在所述塔机的吊钩位于所述第二执行机构左侧及所述第四执行机构下侧的情况下，控制所述第二执行机构和所述第四执行机构转动以使得所述第二成像设备的轴心和所述第四成像设备的轴心对准所述吊钩；以及

在所述塔机的吊钩位于所述第二执行机构右侧及所述第四执行机构下侧的情况下，控制所述第一执行机构和所述第四执行机构转动以使得所述第一成像设备的轴心和所述第四成像设备的轴心对准所述吊钩；

其中，所述工况数据包括所述吊钩的位置，所述状态信息包括所述执行机构的位置和所述成像设备的轴心方向。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制装置根据所述工况数据和所述状态信息来调整所述图像采集装置的拍摄视角包括：

在所述塔机进行回转的情况下，控制所述第三执行机构和所述第四执行机构在与地面平行的平面转动塔机回转的角度；

其中，所述工况数据包括所述塔机回转的角度，所述状态信息包括所述成像设备的轴心转动角度。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

人脸检测装置，用于对所述图像采集装置所采集的图像进行人脸检测，以判断在所述图像采集装置所采集的图像中是否有人员变化；以及

报警装置，用于在所述图像采集装置所采集的图像中有人员变化的情况下进行报警。

11.根据权利要求7或10所述的系统，其特征在于，所述控制装置根据所述工况数据和所述状态信息来调整所述图像采集装置的拍摄视角包括：

在所述塔机的吊钩位于所述第四执行机构下侧的情况下，控制所述第三执行机构转动以使得所述第三成像设备的拍摄视角恢复其初始视角；

在所述塔机的吊钩位于所述第二执行机构右侧的情况下，控制所述第二执行机构转动以使得所述第二成像设备的拍摄视角恢复其初始视角；以及

在所述塔机的吊钩位于所述第二执行机构左侧的情况下，控制所述第一执行机构转动以使得所述第一成像设备的拍摄视角恢复其初始视角；

其中，所述工况数据包括所述吊钩的位置，所述状态信息包括所述执行机构的位置和所述成像设备的轴心方向。

12.一种塔机，其特征在于，包括权利要求1至11中任意一项权利要求所述的塔机监控系统。

13.一种塔机监控方法，其特征在于，该方法包括：

通过图像采集装置对所述塔机的作业进行拍摄，以得到所述塔机的作业图像；

接收所述塔机的工况数据及所述图像采集装置的状态信息；以及

根据所述工况数据和所述状态信息来调整所述图像采集装置的拍摄视角。