CN109795958A - 一种基于电子围栏的安全塔吊系统及安全运行方法 - Google Patents

Abstract

一种基于电子围栏的安全塔吊系统，包括一传统塔吊、变幅小车水平运动测距单元、电子围栏及控制系统；所述变幅小车水平运动测距单元用于测量变幅小车至塔吊塔身的距离并将测量距离实时发送至控制系统；所述电子围栏主要用于限定变幅小车在不同方向的水平运动半径；所述控制系统主要用于生成电子围栏边界，对比分析变幅小车水平位移与电子围栏边界的关系并根据对比分析控制变幅小车的驱动机构，使变幅小车水平运动范围不超过电子围栏边界。有益效果在于：实现了变幅小车仅能在指定范围运行，超出指定范围则停止运行，从而使得塔吊具备自主防碰撞的能力。所述定位单元可根据需要任意调整实现不同范围的电子围栏，从而实现了吊装范围的随时调整。

Description

一种基于电子围栏的安全塔吊系统及安全运行方法

技术领域

本发明涉建筑施工安全领域，尤其涉及一种基于电子围栏的安全塔吊系统及安全运行方法。

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管控。

目前，建筑施工现场经常是楼群建设，使得施工环境复杂，形成多塔吊交叉作业。在此情形下，容易出现人为操作失误引起的严重甚至致命的事故，如塔吊群中任意其它塔吊对自身的动态碰撞企图和自身非法进入周边禁行区等。

针对上述技术问题，现有发明中公开了一些相关技术方案，如公开号为CN105366574的发明公开了一种塔吊安全控制装置，该塔吊安全控制装置包括用于采集塔臂的高度信号、小车运行位置信号及塔吊小车与标准节之间距离信号和塔臂水平旋转的角度信号，处理采集的各种信号，得到数据信号，将该数据信号予以显示、控制塔机的电器控制设备及输送到塔吊群远程监控系统，用于检测操作人员的操作行为，为操作人员通过塔机运行和安全状态提示，接收塔吊群远程监控系统发送的信号，并进行报警的塔吊防碰撞报警系统和接收塔吊防碰撞报警系统发送的数据信号，予以显示，接收监控人员的指令，将该指令发送给同一施工现场的各塔机的塔吊群远程监控系统。该发明所述技术方案在实施过程中需要专门的监控人员监控所有塔吊，塔吊操作人员根据监控人员指令进行操作，塔吊的防碰撞具有被动型。

又如公开号CN106957020A公开了一种塔吊安全管理系统和管理方法，该塔吊安全管理系统包括传感器系统、数据采集系统、服务器、无线通信系统和安全管理系统，所述传感器系统通过无线通信系统与数据采集系统连接，所述数据采集系统与服务器连接，所述安全管理系统与服务器连接，并通过引入无线通信技术及可靠的防碰撞算法构建了分布式塔机群控制系统，可以有效地实现塔机间的安全作业。该技术方案仍然存在塔吊防碰撞的被动性，塔吊本身不能主动实现防碰撞。

又如公开号CN104649159A公开了一种基于点位坐标的遥控安全塔吊及其吊装方，其包括航拍装置、无线收发装置、遥控器、中央控制器、报警装置、显示装置、塔吊防碰撞预警系统，所述航拍装置位于塔吊的塔吊尖，且通过无线收发装置依次与位于塔吊驾驶室内的遥控器、中央控制器连接，所述中央控制器还连接有报警装置、塔吊电机、塔吊防碰撞预警系统，所述塔吊防碰撞报警系统包括与中央控制器连接的安全测距系统，所述安全测距系统通过无线信号分别与超声波探头、温度传感器、湿度传感器连接。该技术方案所述的塔吊防碰撞是一种预警方案，不能实现塔吊本身的自主防护。

又如公开CN106927368A公开了一种智能塔吊系统及其工作方法，该智能塔吊系统包括吊臂，控制单元，吊钩单元和位于装卸作业区的信标发生器；控制单元安装于塔吊操作间内，且用于对吊臂及吊钩单元进行控制；吊钩单元包括：安全间距检测单元、声光报警单元；吊钩单元通过安全间距检测单元与信标发生器实时测距，当距离低于限定值时，声光报警单元进行报警，并将报警信号发送至控制单元；该发明的智能塔吊系统及其工作方法通过安全间距检测单元与信标发生器实时测距，当距离低于限定值时，进行报警，避免发生吊装事故。该技术方案同样存在塔吊不能自主实现防碰撞。

为了避免复杂施工环境中塔吊之间的碰撞，急需一种自动防碰撞的塔吊系统。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于电子围栏的安全塔吊系统，该安全塔吊系统具有自主防碰撞功能，解决了传统安全塔吊预警功能存在的安全隐患。

本发明所述一种基于电子围栏的安全塔吊系统，包括一传统塔吊、变幅小车水平运动测距单元、电子围栏及控制系统；

所述变幅小车水平运动测距单元包括第一距离传感器第一无线传输单元；所述第一距离传感器及第一无线传输单元固定安装于变幅小车上，所述第一距离传感器用于测量变幅小车至塔吊塔身的距离；所述第一距离传感器测量数据实时通过所述第一无线传输单元传送至控制系统。

所述电子围栏由至少三组定位单元构成，所述定位单元包括第二距离传感器及第二无线传输单元，所述第二距离传感器用于测量定位单元至塔吊塔身的距离；所述第二距离传感器测量数据实时通过第二无线传输单元传送至控制系统，控制系统以塔吊塔身为中心并沿圆周方向依次直线连接定位单元形成电子围栏；

所述控制系统设置于塔吊的控制室内，所述控制系统包括电路控制单元、无线信号接收单元、数据存储单元、数据处理单元；所述电路控制单元、无线信号接收单元及数据存储单元均与数据处理单元实现数据互通；

所述电路控制单元根据数据处理单元发送的指令控制变幅小车水平运动驱动机构的启动和停止；

所述无线信号接收单元用于接收第一无线传输单元及第二无线传输单元传送的测量信息并将测量信息转发至数据处理单元和数据储存单元；

所述数据存储单元主要用于存储无线信号接收单元接收的测量信息及经数据处理单元处理的数据信息；

所述数据处理单元对第二无线传输单元发送的数据实时接收并根据接收数据确定电子围栏边界；以及所述数据处理单元对比分析第一无线传输单元发送的测量信息与电子围栏边界值，并根据对比分析结果指令电路控制单元；以及所述数据处理单元将分析数据及指令数据发送至数据存储单保存。

进一步的，所述控制系统实时获取变幅小车驱动机构的驱动方向。

本发明所述技术方案的有益效果在于：通过在塔吊周边预先设置定位单元，同时，利用控制系统将相邻定位单元相互连接形成不规则或规则虚拟环并以此形成电子围栏边界；电子围栏边界内，操作台能任意水平位移变幅小车，在电子围栏边界时，变幅小车自动停止向远端运动，并始终将变幅小车向内沿着电子围栏边界进行回收运动，仅当变幅小车向近端运动时，控制系统允许变幅小车驱动机构启动运行，否则，控制系统禁止变幅小车驱动机构运行，由此，实现了变幅小车仅能在指定范围运行，超出指定范围则停止运行，从而使得塔吊具备自主防碰撞的能力。另外，本发明所述定位单元可根据需要任意调整实现不同范围的电子围栏，从而实现了吊装范围的随时调整。

附图说明

图1为本发明所述一种基于电子围栏的安全塔吊系统结构示意图；

图中：1塔吊、2变幅小车、3变幅小车水平运动测距单元、4定位单元、5塔身。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

一种基于电子围栏的安全塔吊系统，包括一传统塔吊1，所述安全塔吊系统还包括变幅小车水平运动测距单元3、电子围栏及控制系统；所述变幅小车水平运动测距单元3用于测量变幅小车2至塔吊塔身5的距离并将测量距离实时发送至控制系统；所述电子围栏主要用于限定变幅小车2在不同方向的水平运动半径；所述控制系统主要用于生成电子围栏边界，对比分析变幅小车2水平位移与电子围栏边界的关系并根据对比分析控制变幅小车2的驱动机构，使变幅小车2水平运动范围不超过电子围栏边界。

所述变幅小车水平运动测距单元3包括第一距离传感器第一无线传输单元；所述第一距离传感器及第一无线传输单元固定安装于变幅小车上，所述第一距离传感器用于测量变幅小车至塔吊塔身的距离；所述第一距离传感器测量数据实时通过所述第一无线传输单元传送至控制系统。

所述电子围栏由至少三组定位单元4构成，所述定位单元4包括第二距离传感器及第二无线传输单元，所述第二距离传感器用于测量定位单元至塔吊塔身的距离；所述第二距离传感器测量数据实时通过第二无线传输单元传送至控制系统，控制系统以塔吊塔身5为中心并沿圆周方向依次直线连接定位单元4形成电子围栏。

所述控制系统设置于塔吊的控制室内，所述控制系统包括电路控制单元、无线信号接收单元、数据存储单元、数据处理单元；所述电路控制单元、无线信号接收单元及数据存储单元均与数据处理单元实现数据互通。

所述电路控制单元根据数据处理单元发送的指令控制变幅小车水平运动驱动机构的启动和停止；所述无线信号接收单元用于接收第一无线传输单元及第二无线传输单元传送的测量信息并将测量信息转发至数据处理单元和数据储存单元；所述数据存储单元主要用于存储无线信号接收单元接收的测量信息及经数据处理单元处理的数据信息；所述数据处理单元对第二无线传输单元发送的数据实时接收并确定电子围栏边界；以及所述数据处理单元对比分析第一无线传输单元发送的测量信息与电子围栏边界值，并根据对比分析结果指令电路控制单元；以及所述数据处理单元将分析数据及指令数据发送至数据存储单保存。

本发明所述塔吊工作状态为：当所述变幅小车水平位移未超出电子围栏边界时，变幅小车可由塔吊操作台任意移动；当所述变幅小车水平位移至电子围栏边界时，数据处理单元指令电路控制单元停止变幅小车向远端水平位移；当控制系统检测到所述变幅小车向近端水平位移时，数据处理单元指令电路控制单元启动变幅小车驱动机构。

本发明中所述的近端或远端是相对于塔吊操作室而言的，靠近塔吊操作室处为近端，远离塔吊操作室方向为远端。

另外，本发明所述控制系统实时获取变幅小车驱动机构的驱动方向，从而控制变幅小车水平位移方向。

以上对本发明所提供的一种基于电子围栏的安全塔吊系统进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请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申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (6)

1.一种基于电子围栏的安全塔吊系统，包括一传统塔吊，其特征在于：所述安全塔吊系统还包括变幅小车水平运动测距单元、电子围栏及控制系统；

所述变幅小车水平运动测距单元用于测量变幅小车至塔吊塔身的距离并将测量距离实时发送至控制系统；

所述电子围栏主要用于限定变幅小车在不同方向的水平运动半径；

所述控制系统主要用于生成电子围栏边界，对比分析变幅小车水平位移与电子围栏边界的关系并根据对比分析控制变幅小车的驱动机构，使变幅小车水平运动范围不超过电子围栏边界。

2.如权利要求1所述的一种基于电子围栏的安全塔吊系统，其特征在于：所述变幅小车水平运动测距单元包括第一距离传感器第一无线传输单元；所述第一距离传感器及第一无线传输单元固定安装于变幅小车上，所述第一距离传感器用于测量变幅小车至塔吊塔身的距离；所述第一距离传感器测量数据实时通过所述第一无线传输单元传送至控制系统。

3.如权利要求1所述的一种基于电子围栏的安全塔吊系统，其特征在于：所述电子围栏由至少三组定位单元构成，所述定位单元包括第二距离传感器及第二无线传输单元，所述第二距离传感器用于测量定位单元至塔吊塔身的距离；所述第二距离传感器测量数据实时通过第二无线传输单元传送至控制系统，控制系统以塔吊塔身为中心并沿圆周方向依次直线连接定位单元形成电子围栏。

4.如权利要求1所述的一种基于电子围栏的安全塔吊系统，其特征在于：所述控制系统设置于塔吊的控制室内，所述控制系统包括电路控制单元、无线信号接收单元、数据存储单元、数据处理单元；所述电路控制单元、无线信号接收单元及数据存储单元均与数据处理单元实现数据互通；

所述电路控制单元根据数据处理单元发送的指令控制变幅小车水平运动驱动机构的启动、停止、正向转动及反向转动；

所述无线信号接收单元用于接收第一无线传输单元及第二无线传输单元传送的测量信息并将测量信息转发至数据处理单元和数据储存单元；

所述数据存储单元主要用于存储无线信号接收单元接收的测量信息及经数据处理单元处理的数据信息；

所述数据处理单元对第二无线传输单元发送的数据实时分析并确定电子围栏边界；以及所述数据处理单元对比分析第一无线传输单元发送的测量信息与电子围栏边界值，并根据对比结果指令电路控制单元；以及所述数据处理单元将分析数据及指令数据发送至数据存储单保存。

5.如权利要求1所述的一种基于电子围栏的安全塔吊系统，其特征在于：所述控制系统实时获取变幅小车驱动机构的驱动方向。

6.一种基于电子围栏的安全塔吊的安全运行方法，其特征在于：当变幅小车水平位移未超出电子围栏边界，变幅小车可由塔吊操作台任意移动；当变幅小车水平位移至电子围栏边界时，数据处理单元指令电路控制单元停止变幅小车向远端水平位移，同时当变幅小车向近端水平位移时，数据处理单元指令电路控制单元启动变幅小车驱动机构。