CN109019333B - 一种智能塔吊手持定位与控制终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能塔吊手持定位与控制终端，终端内集成了定位模块、操控模块、显示单元。本发明的有益效果：将塔吊司机的操控职能与信号工的定位职能整合到一个手持终端上，操作员只需根据显示单元上信号灯的颜色，就能了解塔机的运行状态，通过操控手持定位与控制终端上的相关按键，就能够把精准的地理位置信息和控制指令发送给塔吊控制中心的智能规划子系统，智能规划子系统根据采集到施工现场信息、塔机自身信息和操作人员发出的操作指令，自动计算并规划吊车各运动部件的安全运行顺序和路径。本发明区别于传统的人工操作和遥控器控制模式，不仅实现了吊装目的地的精准定位，而且实现了塔吊驾驶室的无人化操作，把塔吊司机从危险的工作环境中解放出来，操作过程简单高效，大大提升了塔吊作业的安全性和生产效率。

Description

一种智能塔吊手持定位与控制终端

技术领域

本发明涉及工程机械控制技术领域，尤其是对建筑塔吊的远程手工和自动运行控制。

背景技术

传统塔吊操作是高度危险的工作。通常情况下，塔吊司机必须攀爬到位于高空的塔吊驾驶室，与若干信号工协同作业，人工操控塔吊，其效率低下、安全隐患多。市场上现有的塔吊遥控器，实际上是把塔吊的操作手柄小型化，通过无线电将操作指令传递给塔机上的PLC控制器，间接操控塔机运转，借助塔吊遥控器，塔吊司机可以不必在高空中进行作业，能够在一定程度上降低吊装工作的危险性。但是，使用该类遥控器工作时，必须保证塔吊的所有运动部件在司机的视线范围以内，一旦有部分运动部件进入司机的视线盲区，就产生了较大的安全隐患。因此，这类遥控器无法在大型建筑工地上广泛应用。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出了一种智能塔吊手持定位与控制终端，以克服人工驾驶塔吊危险性和现有遥控器的局限性。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种智能塔吊手持定位与控制终端，终端内集成了定位模块、操控模块、显示单元。所述的操控模块提供对塔吊进行远程操控的一组功能按键和运动方向键；所述的显示单元用于呈现塔吊相关设备工作状态；所述一种智能塔吊手持定位与控制终端的定位模块、操控模块、显示单元通过WIFI接入因特网。

进一步的，所述的定位模块有北斗/GPS卫星信号接收天线及其相应的解算模块构成，用于实时测量手持终端精确的三维地理信息；

进一步的，所述的信号单元至少包括：卫星/WIFI信号灯、塔吊工作状态灯、手持终端工作状态灯、电池电量状态灯。

进一步的，所述的操控模块由一组功能按键和运动方向键构成，用于对塔吊进行远程控制。

进一步的，所述的功能按键至少包括：操作锁键、塔吊控制申请键（简称申请键）、塔吊控制解除键（简称解除键）、塔吊断电急停键（简称急停键）、塔吊复位键（简称复位键）、塔吊起吊键（简称起吊键）、塔吊停车键（简称停车键）。

进一步的，所述的运动方向键，用于控制塔吊及其关键部件的动作，具体包括：大臂旋转、小车进退、吊钩升降六个方向。

本发明的有益效果：将塔吊司机的操控职能与信号工的定位职能整合到一个手持终端上，操作员只需根据显示单元上信号灯的颜色，就能了解塔机的运行状态，通过操控手持定位与控制终端上的相关按键，就能够把精准的地理位置信息和控制指令发送给塔吊控制中心的智能规划子系统，智能规划子系统根据采集到施工现场信息、塔机自身信息和操作人员发出的操作指令，自动计算并规划吊车各运动部件的安全运行顺序和路径。本发明区别于传统的人工操作和遥控器控制模式，不仅实现了吊装目的地的精准定位，而且实现了塔吊驾驶室的无人化操作，把塔吊司机从危险的工作环境中解放出来，操作过程简单高效，大大提升了塔吊作业的安全性和生产效率。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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附图。

图1：是根据本发明实施例所述的一种智能塔吊手持定位与控制终端的结构示意图；

图2：是根据本发明实施例所述的手持定位与控制终端与塔吊智能规划子系统关系示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施中的附图，对本发明实施例中技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明实施例所述的一种智能塔吊手持定位与控制终端，包括定位模块、操控模块、显示单元。

所述的定位模块用于测量手持端所在位置的三维地理信息，其可以是有一个或多个北斗/GPS卫星接收天线及其相应的解算模块构成，用于实时测量手持终端精确的三维地理信息。

所述的信号单元至少包括：卫星/WIFI信号灯、塔吊工作状态灯、手持终端工作状态灯、电池电量状态灯。卫星/WIFI信号灯是一个可显示三种颜色的LED灯，即红、橙、绿，其中，红色灯亮，表示无卫星信号、无WIFI信号,不能进行任何操作；橙色灯亮，表示无卫星信号、有WIFI信号,不能自动驾驶，但可人工操作；绿色灯亮，表示有卫星信号、有WIFI 信号，表明通过手持端可操控塔吊自动驾驶。塔吊工作状态信号灯是一个可显示三种颜色的LED灯，即红、橙、绿，其中，红色灯亮，表示塔吊功能不正常；橙色灯亮，表示塔吊忙；绿色灯亮，表示塔吊空闲，可以接受塔吊使用申请；手持终端信号灯组，编号#1，#2，#3，#4，#5，#6，#7，#8等，分别对应一台手持定位与控制终端，信号灯有三种颜色，即红、橙、绿，分别表示：红色灯亮，表明对应手持端有故障，橙色并闪烁表示相应的手持端正在申请控制；绿色灯亮，表明相应的手持端获得操控权。电池电量状态灯，以等比例的形式显示剩余电量。

所述的操控模块提供对塔吊进行远程操控的相关装置,由一组功能按键、运动方向键及其配套的信号灯构成，用于对塔吊进行远程控制。

所诉的功能按键包括：操作锁键、塔吊控制申请键（简称申请键）、塔吊控制解除键（简称解除键）、塔吊断电急停键（简称急停键）、塔吊复位键（简称复位键）、塔吊起吊键（简称起吊键）、塔吊停车键（简称停车键）。

所述的操作锁键，是对各操作指令的再次确认，为防止误操作，所有的功能键必须和操作锁键同时按下才能实现对塔吊的自动运行操作，否则属于无效操作。

所述的申请键，按下（指与操作锁键同时按下，下同）后将向塔吊智能规划子系统申请塔吊的操作控制权，手持端读取定位模块的三维地理信息，将三维地理信息和操作指令发送给塔吊智能规划子系统，塔吊智能规划子系统根据塔吊控制权分配算法以及塔机运行参数实时测量系统的信息、现场作业子系统的信息，将塔吊吊钩运行到发出申请地点上方指定位置；塔吊同一时间只允许一个手持端申请到塔吊控制权，一旦有手持端获得控制权后，所有手持端上对应手持端编号的信号灯变为绿色，所有的手持端上的塔吊状态灯变黄。

所述解除键，按下后将取消向塔吊智能规划子系统发出指令，取消塔吊申请操作。

所述的急停键，按下后将无条件停止塔吊所有运行，即时切断塔机电源。

所述的复位键，按下后操作塔吊将吊钩升起到最高限位，小车退回到最近限位。

所述起吊键，按下后手持端读取定位模块的三维地理信息，将三维地理信息和操作指令发送给塔吊智能规划子系统，塔吊智能规划子系统根据塔吊控制权分配算法以及塔机运行参数实时测量系统的信息、现场作业子系统的信息以及目的地手持端的三维地理信息，将塔吊吊钩运行到目的地上方指定位置。

所述塔吊停车键，按下后塔吊停止当前运动。在任何时刻，任一手持端都可按下“急停”键，塔吊停止当前的操作。

所述运动方向键，按下后塔吊将执行相应的大臂旋转、小车进退、吊钩升降操作。

现结合本发明一个实施例的实施方式对本发明的工作原理和有益效果作进一步说明：

步骤一，打开手持端电源开关后系统自检，包括：搜索WIFI信号、搜索北斗/GPS卫星信号，与塔吊智能规划子系统联网，获取塔吊工作状态、其他终端工作状态、电池电量信息，分别在显示单元呈现出来。

步骤二，当塔吊信号灯为绿色，按下塔吊控制申请键，塔吊信号灯变橙色，本手持终端对应的信号灯显示绿色，手持端读取定位模块的三维地理信息，将三维地理信息和操作指令发送给塔吊智能规划子系统，塔吊智能规划子系统根据塔吊控制权分配算法以及塔机运行参数实时测量系统的信息、现场作业子系统的信息，将塔吊吊钩运行到发出申请地点上方指定位置。

步骤三，操作人员按下“运动方向键”，微调吊车。动作包括：塔臂旋转、小车进退、吊钩升降。

步骤四，吊装货物后，操作人员按下“运动方向键（吊钩向上）”，进行试吊。操作人员检测塔吊即将运行的空间没有任何障碍，且确认绑扎安全结实后，通知吊装目的地工作人员准备接应。

步骤五，目的地操作人员确认塔吊即将运行进入的空域安全后，按下申请键，智能规划子系统将目的地手持端的申请信息发送给始发地手持端，始发地手持端上对应的目的地手持端信号灯变橙并开始闪烁，表明目的地手持终端已经准备好接管塔吊控制权。

骤六，始发地操作人员按下起吊键，吊钩开始上行，上行到垂直高度的限位时，塔吊的控制权正式移交给目的地手持终端，所有手持终端上目的地手持终端对应的信号灯停止闪烁并变绿，始发地手持端上本手持端对应的信号灯同步熄灭。

步骤七，塔吊智能规划子系统继续自动控制塔吊运行，将吊钩调度到目的地上方指定高度。

步骤八，作业完毕，操作人员检查吊钩垂直向上方向空域是否安全，确认安全后，按下“复位”键，塔吊智能规划子系统自动控制塔吊运行，将吊钩升起到最高限位，将小车退回到最近限位。

步骤九，关机，断电。

本发明将塔吊司机的操控职能与信号工的岗位职能整合到一个手持终端上，操作人员只需通过操控终端上的按键，将操作指令发送到塔吊控制中心的智能规划子系统，在自动运行系统的帮助下，非常便捷、轻松地操控塔吊。本发明相对于传统的人工操作和遥控器控制模式，将塔吊司机从危险的工作环境中解放出来，克服了地面操作盲点过多的困难，操作过程简单高效，大大提升了塔吊作业的安全性和作业效率。

以上所诉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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能塔吊手持定位与控制终端，其特征在于，智能塔吊手持定位与控制终端内集成了定位模块、操控模块、显示单元；所述的定位模块用于测量手持端所在位置的三维地理信息；所述的显示单元用于呈现塔吊相关设备工作状态；所述一种智能塔吊手持定位与控制终端的定位模块、操控模块、显示单元通过WIFI接入因特网；

所述的操控模块由一组功能按键和运动方向按键构成，用于对塔吊进行远程控制；所述功能按键至少包括：塔吊操作锁键、塔吊控制申请键、塔吊控制解除键、塔吊断电急停键、塔吊复位键、塔吊起吊键、塔吊停车键；

所述的塔吊控制申请键，按下后将向塔吊智能规划子系统申请塔吊的操作控制权，智能塔吊手持定位与控制终端读取定位模块的三维地理信息，将三维地理信息和操作指令发送给塔吊智能规划子系统，塔吊智能规划子系统根据塔吊的操作控制权分配算法以及塔机运行参数实时测量系统的信息、现场作业子系统的信息，将塔吊吊钩运行到发出申请地点上方指定位置；塔吊同一时间只允许一个手持端申请到塔吊的操作控制权；

吊装货物后，操作人员按下运动方向按键，进行试吊；操作人员检测塔吊即将运行的空间没有任何障碍，且确认绑扎安全结实后，通知吊装目的地操作人员准备接应；

目的地操作人员确认塔吊即将运行进入的空域安全后，按下塔吊控制申请键，塔吊智能规划子系统将目的地手持端的申请信息发送给始发地手持端，始发地手持端上对应的目的地手持端信号灯变橙并开始闪烁，表明目的地手持端已经准备好接管塔吊的操作控制权；

始发地操作人员按下塔吊起吊键，塔吊吊钩开始上行，上行到垂直高度的限位时，塔吊的操作控制权正式移交给目的地手持端，目的地手持端对应的信号灯停止闪烁并变绿，始发地手持端上本手持端对应的信号灯同步熄灭；

塔吊智能规划子系统继续自动控制塔吊运行，将塔吊吊钩调度到目的地上方指定高度；

作业完毕，操作人员检查塔吊吊钩垂直上方向空域是否安全，确认安全后，按下塔吊复位键。

2.根据权利要求1所述的一种智能塔吊手持定位与控制终端，其特征在于，所述的定位模块由北斗/GPS卫星定位模块及其相应的解算模块构成，用于实时测量智能塔吊手持定位与控制终端精确的三维地理信息。

3.根据权利要求1所述的一种智能塔吊手持定位与控制终端，其特征在于，所述的显示单元至少包括：卫星/WIFI信号灯、塔吊工作状态灯、手持定位与控制终端工作组状态灯、电池电量状态灯。

4.根据权利要求1所述的一种智能塔吊手持定位与控制终端，其特征在于，所述的运动方向按键包括：大臂旋转、小车进退、吊钩升降六个方向。

5.根据权利要求3所述的一种智能塔吊手持定位与控制终端，其特征在于，所述的卫星/WIFI信号灯由三种颜色构成，分别代表：红色：无卫星信号、无WIFI信号，橙色：无卫星信号、有WIFI信号，绿色：有卫星信号、有WIFI信号。

6.根据权利要求3所述的一种智能塔吊手持定位与控制终端，其特征在于，所述的塔吊工作状态灯由三种颜色构成：红色：塔吊不正常，橙色：塔吊忙，绿色：塔吊状态空闲。

7.根据权利要求3所述的一种智能塔吊手持定位与控制终端，其特征在于，所述的手持定位与控制终端工作组状态灯由三种颜色构成，分别代表：红色：智能塔吊手持定位与控制终端有故障，橙色、闪烁：申请塔吊的操作控制权，绿色：获得塔吊的操作控制权。

8.根据权利要求3所述的一种智能塔吊手持定位与控制终端，其特征在于，所述的电池电量状态灯，用多个LED以等比例方式显示电量。

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