CN109850768A - 用于装配式建筑的垂直运输设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于装配式建筑的垂直运输设备，包括顶升系统、高度角度调节装置、吊装系统及远程智能化操作系统，所述高度角度调节装置设于所述顶升系统顶端上；所述吊装系统包括电动卷扬机及起重臂，所述电动卷扬机上设有第二处理器，所述第二处理器接收所述远程智能化操作系统的指令控制所述电动卷扬机工作；所述电动卷扬机牵引出的绳索与所述起重臂的顶端连接，所述绳索的末端设有数据读取器，所述数据读取器用于读取构件上写入的标识信息并将所述标识信息发送至所述远程智能化操作系统以控制构件定位吊装。本发明通过远程智能化操作系统控制垂直运输设备进行构件定位吊装，降低了人工参与度，避免了高空施工带来的危险性。

Description

用于装配式建筑的垂直运输设备

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体来说涉及一种用于装配式建筑的垂直运输设备。

背景技术

随着建筑产业化的发展，装配式建筑的施工过程中，需要一种高效智能化的垂直运输设备用于弥补建筑产业化、信息化、智能化的产业链条。

但是，目前市场上所采用的塔吊设备还是一种人工直接操作的常规设备，这种设备在操作系统以及操作方式方面存在着不足之处。具体的，操作系统附着在塔吊顶部，塔吊司机必须攀爬到塔吊顶部的操作室进行作业，过程中存在着极大的危险性,作业不便。

除此之外，在装配式建筑建造施工的过程中，需要对建筑预制构件进行精确定位、吊装等主要功能，目前所使用的塔吊设备缺少配套功能，无法满足建筑产业化的发展对垂直运输设备的使用要求。具体的，装配式建筑施工所要求的信息化数据采集以及远程智能化的操作施工的要求，致使目前所使用的塔吊设备缺少相应的功能。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供一种可远程操作、实时监测的用于装配式建筑的垂直运输设备，解决现有的塔吊高空操作危险性大及现有的塔吊设备人工参与度高，无法满足建筑产业化对信息化数据采集以及远程智能操作的要求的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种用于装配式建筑的垂直运输设备，用于构件的定位吊装，所述垂直运输设备包括顶升系统、高度角度调节装置、吊装系统及远程智能化操作系统，其中：

所述顶升系统包括竖向设置的自升式支撑架，所述自升式支撑架上安装有第一处理器，第一处理器接收所述远程智能化操作系统发送的指令控制所述自升式支撑架顶升；

所述高度角度调节装置设于所述自升式支撑架顶端上；

所述吊装系统包括电动卷扬机及起重臂，所述电动卷扬机设于所述高度角度调节装置上，所述电动卷扬机上设有第二处理器，所述第二处理器接收所述远程智能化操作系统的指令控制所述电动卷扬机工作；

所述起重臂的底端设于所述高度角度调节装置上，所述电动卷扬机牵引出的绳索与所述起重臂的顶端连接，所述绳索的末端设有数据读取器，所述数据读取器与所述远程智能化操作系统通信连接，所述数据读取器用于读取所述构件上写入的标识信息并将所述标识信息发送至所述远程智能化操作系统，所述远程智能化操作系统根据所述标识信息控制所述吊装系统及所述高度角度调节装置将所述构件起吊至安装位置。

本发明实施例中，所述自升式支撑架上竖向设置有轨道，所述轨道上成形有卡槽，所述卡槽内卡设有电磁伸缩臂，所述电磁伸缩臂朝向远离所述轨道的方向延伸，所述电磁伸缩臂上安装有第四处理器，所述第四处理器接收所述远程智能化操作系统发送的指令控制所述伸缩臂伸缩及所述电磁伸缩臂在所述卡槽内上下位移。

本发明实施例中，所述电磁伸缩臂远离所述自升式支撑架的一端固定有托板，所述托板与所述电磁伸缩臂垂直设置，所述托板可推抵构件。

本发明实施例中，所述高度角度调节装置包括上下相对设置的上转盘和下转盘，所述上转盘与所述起重臂固定连接；

所述下转盘可转动地装设于所述自升式支撑架顶端，且所述下转盘通过第一驱动机构驱动而转动从而带动所述上转盘一起转动；

所述下转盘上设有一可转动地俯仰调节机构，所述俯仰调节机构与所述上转盘固定连接，所述俯仰调节机构通过第二驱动机构驱动进而相对于所述下转盘进行转动从而带动所述上转盘及所述起重臂一起转动。

本发明实施例中，所述吊装系统包括配重支架及配重物，所述配重支架具有相对的两端，所述配重支架的一端与所述高度角度调节装置固定，所述配重支架的另一端连接有配重物，所述配重支架及所述配重物随所述高度角度调节装置的转动而转动。

本发明实施例中，所述电动卷扬机、所述顶升系统、所述高度角度调节装置及所述起重臂的顶端分别设有影像读取设备，各所述影像读取设备分别与所述远程智能化操作系统通信连接以将所述电动卷扬机、所述顶升系统、所述高度角度调节装置及所述起重臂的动态化影像数据发送至所述远程智能化操作系统。

本发明实施例中，所述配重支架上设有支撑架，所述支撑架包括一横杆，所述横杆上固定有第一定滑轮，所述电动卷扬机牵引出的绳索绕经所述第一定滑轮向所述起重臂的顶端方向延伸；

本发明实施例中，所述起重臂的顶端固定有第二定滑轮，所述电动卷扬机牵引出的绳索绕经所述第一定滑轮及所述第二定滑轮。

本发明实施例中，所述起重臂的顶端安装有第三传感器，所述第三传感器实时获取所述起重臂的位置信息并发送至所述智能化操作系统，所述智能化操作系统通信连接第三处理器，所述第三处理器接收所述远程智能化操作系统发送的指令控制所述高度角度调节装置动作。

本发明实施例中，所述垂直运输设备还包括无线智能中央控制器，所述无线智能中央控制器设于所述顶升系统上，所述无线智能中央控制器与所述远程智能化操作系统通讯连接，所述无线智能中央控制器接收所述远程智能化操作系统的指令并发送至各处理器，控制各所述处理器工作。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：本发明将物理形态的垂直运输设备与虚拟形态的远程智能化操作系统协同链接，通过建立施工进度计划，操作所述远程智能化操作系统进行构件的信息读取以及控制所述垂直运输设备进行构件定位吊装，降低了人工参与度，避免了高空施工带来的危险性。

附图说明

图1是本发明用于装配式建筑的垂直运输设备的结构示意图。

图2是本发明远程智能化操作系统的数据处理流程示意图。

附图标记与部件的对应关系如下：

顶升系统1；自升式支撑架11；标准节111；顶升托架112；轨道12；电磁伸缩臂13；托板14；高度角度调节装置2；吊装系统3；配重支架31；配重物32；电动卷扬机33；绳索331；起重臂34；第三传感器341；第二定滑轮341；吊钩35；数据读取器351；支撑架36；横杆361；第一定滑轮362。

具体实施方式

为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。

请参阅图1所示，本发明提供一种用于装配式建筑的垂直运输设备，用于构件的定位吊装，所述垂直运输设备包括顶升系统1、高度角度调节装置2、吊装系统3及远程智能化操作系统，其中：

所述顶升系统1包括竖向设置的自升式支撑架11，所述自升式支撑架11上安装有第一处理器，第一处理器接收所述远程智能化操作系统发送的指令控制所述自升式支撑架11顶升以调节所述自升式支撑架11的高度；本发明实施例中，所述自升式支撑架11包括竖向连接的若干标准节111及设于所述自升式支撑架顶端的顶升托架112，顶升时，先用顶升托架112向上加高以留出所述标准节111的安装空间。

作为本发明的较佳实施例，所述自升式支撑架11上竖向设置有轨道12，所述轨道12上成形有卡槽，所述卡槽内卡设有电磁伸缩臂13，所述电磁伸缩臂13朝向远离所述轨道12的方向延伸，所述电磁伸缩臂13上安装有第四处理器，所述第四处理器接收所述远程智能化操作系统发送的指令控制所述电磁伸缩臂13伸缩及所述电磁伸缩臂13在所述卡槽内上下位移。通过控制所述电磁伸缩臂13的上下位移调节所述电磁伸缩臂13的高度及通过控制所述电磁伸缩臂13的伸缩调节所述电磁伸缩臂13的长度以令所述电磁伸缩臂13适应其与所述构件之间的距离。较优地，所述电磁伸缩臂13远离所述自升式支撑架11的一端固定有托板14，所述托板14与所述电磁伸缩臂13垂直设置，所述托板14可推抵所述构件以避免所述构件在起吊过程中左右晃动。

所述高度角度调节装置2设于所述自升式支撑架11顶端上；优选地，所述高度角度调节装置2包括上下相对设置的上转盘和下转盘，所述上转盘与所述起重臂34固定连接；所述下转盘可转动地装设于所述自升式支撑架11顶端，且所述下转盘通过第一驱动机构驱动而转动从而带动所述上转盘一起转动；所述下转盘上设有一可转动地俯仰调节机构，所述俯仰调节机构与所述上转盘固定连接，所述俯仰调节机构通过第二驱动机构驱动进而相对于所述下转盘进行转动从而带动所述上转盘及所述起重臂34一起转动，进而调节所述起重臂34的倾斜角度；所述第一驱动机构与所述第二驱动机构均通过所述远程智能化操作系统控制驱动。

所述吊装系统3包括配重支架31、配重物32、电动卷扬机33及起重臂34；本发明实施例中，所述配重支架31为支撑板，具有相对的两端，所述配重支架31的一端与所述高度角度调节装置2固定，所述配重支架31的另一端连接有配重物32，所述配重支架31及所述配重物32随所述高度角度调节装置2的转动而转动以平衡所述起重臂34的重量，较优地，所述配重支架32与所述起重臂34之间的夹角为钝角。

较优地，所述电动卷扬机33设于所述配重支架31靠近所述配重物32的一端以提高配重效果，所述电动卷扬机33上设有第二处理器，所述第二处理器接收所述远程智能化操作系统的指令控制所述电动卷扬机33工作。

所述起重臂34的顶端安装有第三传感器341，所述第三传感器341实时获取所述起重臂34的位置信息并发送至所述远程智能化操作系统，所述远程智能化操作系统比对所述起重臂34的位置信息和所述构件的安装位置获得所述高度角度调节装置2的运动行程，所述智能化操作系统通信连接第三处理器，所述第三处理器接收所述远程智能化操作系统发送的指令控制所述高度角度调节装置2及所述电动卷扬机33按照所述运动行程动作，所述电动卷扬机33通过正转或反转控制绳索331的收放实现所述构件的起吊高度调节；所述起重臂34的底端设于所述高度角度调节装置2上的配重支架31上并随所述高度角度调节装置2动作调节高度及角度。

本发明实施例中，所述自升式支撑架11、所述电磁伸缩臂13上分别设有第一位移传感器、第四位移传感器实时获取所述自升式支撑架11、所述电磁伸缩臂13的位置信息，所述第一位移传感器、所述第四位移传感器分别与所述远程智能化控制系统通信连接并将所述自升式支撑架11、所述电磁伸缩臂13的位置信息发送至所述远程智能化操作系统，所述远程智能化操作系统比对所述自升式支撑架的位置信息与施工所需的位置信息获得所述自升式支撑架顶升的行程并发送指令至所述第一处理器；所述远程智能化操作系统比对所述电磁伸缩臂13的位置信息和所述构件的位置信息获得所述电磁伸缩臂的运动行程并发送指令至所述第四处理器。

所述电动卷扬机33牵引出的绳索331与所述起重臂34的顶端连接，所述绳索331的末端设有吊钩35，所述吊钩35上设置有数据读取器351，所述数据读取器351与所述远程智能化操作系统通信连接，所述数据读取器351用于读取所述构件上写入的标识信息并将所述标识信息发送至所述远程智能化操作系统，根据不同构件的标识信息不同，所述远程智能化操作系统控制所述吊装系统3调整起吊位置、控制所述高度角度调节装置2调节起吊角度、高度及控制所述电磁伸缩臂13升降、伸缩，将所述构件安装至规定的安装位置，完成构件的安装作业。

本发明实施例中，所述标识信息通过提供芯片，向所述芯片内写入与所述构件对应的安装标识信息，并将所述芯片安装到对应的构件上以供所述数据读取器351读取。

通过所述远程智能化操作系统控制所述顶升系统1、所述高度角度调节装置2及所述吊装系统3实现施工现场物理形态与远程智能化操作系统虚拟形态的对接，从而具有远程操作垂直运输设备的功能。

较优地，所述配重支架31上还设有支撑架36，所述支撑架36包括设于顶端的一横杆361，所述横杆361上设有第一定滑轮362，所述电动卷扬机33的绳索331自所述电动卷扬机33牵出绕经所述支撑架上的第一定滑轮361与所述起重臂34的顶端连接。

所述起重臂34的顶端设有第二定滑轮341，所述第二定滑轮341上绕设有所述电动卷扬机33牵出的绳索331，通过设置第一定滑轮361、第二定滑轮341引导所述电动卷扬机33牵引出的绳索331朝向所述起重臂34延伸，改变电动卷扬机33作用力方向。

作为本发明的较佳实施例，所述电动卷扬机33、所述顶升托架112、所述高度角度调节装置2及所述起重臂34的顶端分别设有影像读取设备，各所述影像读取设备分别与所述远程智能化操作系统通信连接以将所述电动卷扬机33、所述顶升托架112、所述高度角度调节装置2及所述起重臂34的动态化影像数据发送至所述远程智能化操作系统实现施工现场物理形态与远程智能化操作系统虚拟形态的对接，从而具有远程监控垂直运输设备、构件以及施工现场的功能。

作为本发明的较佳实施例，所述智能垂直运输设备还包括无线智能中央控制器，所述无线智能中央控制器设于所述顶升系统上，所述无线智能中央控制器与所述远程智能化操作系统通讯连接，所述无线智能中央控制器接收所述控制终端的指令并发送至所述第一处理器、所述第二处理器、所述第三传感器341及所述第四处理器，控制各所述处理器工作。

本发明远程智能化操作系统，基于电子计算机终端设备以及移动终端设备进行远程操作以及远程监控功能，所述远程智能化操作系统包括顶升系统控制模块、电气系统控制模块及中央控制模块，所述顶升系统控制模块控制所述自升式支撑架的顶升，所述电气系统控制模块控制所述电动卷扬机的运转、控制所述电磁伸缩臂的升降伸缩、所述处理器的信号接收、所述数据接收器的读取、影像读取设备的工作及数据存储，所述中央控制模块包括三维可视化的远程智能操作功能，精确水平角度控制功能，精确高程角度控制功能，4D施工进度计划的链接功能，构件堆放自动定位功能，构件安装自动定位功能。

本发明远程智能化操作系统还包括顶升系统检测模块，所述顶升系统检测模块实时监测所述垂直运输设备的金属材料的力学性能，并在监测到所述力学性能不达标时发出报警信号；实时监测所述垂直运输设备的垂直度，并在监测到所述垂直度不达标时发出报警信号；实时监测所述构件，以在所述构件即将碰撞前发出报警信号并及时采取制动措施；实时监测所述垂直运输设备的承载量，并在所述垂直运输设备超载时发出报警信号并及时停止所述垂直运输设备的下一步操作；实时监测施工现场的空气质量，并在颗粒超标时喷水进行降尘；以及实时监测施工现场，并具有警报和灭火功能。

作为本发明一较佳实施方式，本发明还包括电气系统安全保障模块，具体包括保护电气自动控制功能，主副电路的切换控制功能。

以上具体说明了本发明远程智能化操作系统的组成，以下结合附图2说明其数据处理流程。

启动远程智能化操作系统-初始化数据-进行功能模块选取，所述功能模块选取包括顶升系统控制模块及检测模块、电气系统控制模块及安全保障模块、中央控制模块，选定其中一个功能模块以执行后续动作-向所述功能模块发送相应的命令数据，如向所述顶升系统控制模块发送工作指令-通过判断模块判断上述命令数据是否被无线智能中央控制器接收-无线智能中央控制器控制处理器开始工作-处理器进行数据处理并作出相应动作，如处理器接收命令数据后控制所述顶升系统顶升-判断设备是否接收动作数据，如通过设置功能模块监测设备是否运行判断其是否接收到动作数据-设备进行相应的动作操作，如顶升系统开始顶升-结束。如果设备未进行相应的动作操作，可以重复上述工作流程。

本发明用于装配式建筑的垂直运输设备工作原理：本发明通过向所述远程智能操作系统输入施工进度计划及所述垂直运输设备的所有构件信息，即建立与所述物理形态的垂直运输设备相同的BIM建筑信息模型，利用处理器完成所述远程智能化操作系统的虚拟形态与垂直运输设备的物理形态的协同链接，实现对所述垂直运输设备的顶升系统、电磁伸缩臂、高度角度调节装置及吊装系统的操作、控制，实现构件的智能化安装，人工参与度低、同时避免了高空作业的危险性。

以上具体说明了本发明垂直运输设备的结构，以下说明其施工方法。

S1：根据建筑物的设计要求进行BIM建模形成对应的BIM建筑信息模型，并建立施工进度计划；

S2：提供用于建筑物的构件，每一构件上设有对应的标识信息；

S3：根据所述施工进度计划获取当前所需施工的构件，根据所述BIM建筑信息模型获取当前所需施工的构件的安装位置，通过构件上的标识信息找到与当前所需施工的构件相匹配的构件并利用垂直运输设备吊装对应的构件至所述安装位置，以进行后续的安装作业。

以上结合附图及实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于装配式建筑的垂直运输设备，用于构件的定位吊装，其特征在于，所述垂直运输设备包括顶升系统、高度角度调节装置、吊装系统及远程智能化操作系统，其中：

所述顶升系统包括竖向设置的自升式支撑架，所述自升式支撑架上安装有第一处理器，第一处理器接收所述远程智能化操作系统发送的指令控制所述自升式支撑架顶升；

所述高度角度调节装置设于所述自升式支撑架顶端上；

所述吊装系统包括电动卷扬机及起重臂，所述电动卷扬机设于所述高度角度调节装置上，所述电动卷扬机上设有第二处理器，所述第二处理器接收所述远程智能化操作系统的指令控制所述电动卷扬机工作；

所述起重臂的底端设于所述高度角度调节装置上，所述电动卷扬机牵引出的绳索与所述起重臂的顶端连接，所述绳索的末端设有数据读取器，所述数据读取器与所述远程智能化操作系统通信连接，所述数据读取器用于读取所述构件上写入的标识信息并将所述标识信息发送至所述远程智能化操作系统，所述远程智能化操作系统根据所述标识信息控制所述吊装系统及所述高度角度调节装置将所述构件起吊至安装位置。

2.根据权利要求1所述的用于装配式建筑的垂直运输设备，其特征在于，所述自升式支撑架上竖向设置有轨道，所述轨道上成形有卡槽，所述卡槽内卡设有电磁伸缩臂，所述电磁伸缩臂朝向远离所述轨道的方向延伸，所述电磁伸缩臂上安装有第四处理器，所述第四处理器接收所述远程智能化操作系统发送的指令控制所述伸缩臂伸缩及所述电磁伸缩臂在所述卡槽内上下位移。

3.根据权利要求2所述的用于装配式建筑的垂直运输设备，其特征在于，所述电磁伸缩臂远离所述自升式支撑架的一端固定有托板，所述托板与所述电磁伸缩臂垂直设置，所述托板可推抵构件。

4.根据权利要求2所述的用于装配式建筑的垂直运输设备，其特征在于，所述高度角度调节装置包括上下相对设置的上转盘和下转盘，所述上转盘与所述起重臂固定连接；

所述下转盘可转动地装设于所述自升式支撑架顶端，且所述下转盘通过第一驱动机构驱动而转动从而带动所述上转盘一起转动；

所述下转盘上设有一可转动地俯仰调节机构，所述俯仰调节机构与所述上转盘固定连接，所述俯仰调节机构通过第二驱动机构驱动进而相对于所述下转盘进行转动从而带动所述上转盘及所述起重臂一起转动。

5.根据权利要求1所述的用于装配式建筑的垂直运输设备，其特征在于，所述吊装系统包括配重支架及配重物，所述配重支架具有相对的两端，所述配重支架的一端与所述高度角度调节装置固定，所述配重支架的另一端连接有配重物，所述配重支架及所述配重物随所述高度角度调节装置的转动而转动。

6.根据权利要求5所述的用于装配式建筑的垂直运输设备，其特征在于，所述电动卷扬机、所述顶升系统、所述高度角度调节装置及所述起重臂的顶端分别设有影像读取设备，各所述影像读取设备分别与所述远程智能化操作系统通信连接以将所述电动卷扬机、所述顶升系统、所述高度角度调节装置及所述起重臂的动态化影像数据发送至所述远程智能化操作系统。

7.根据权利要求5所述的用于装配式建筑的垂直运输设备，其特征在于，所述配重支架上设有支撑架，所述支撑架包括一横杆，所述横杆上固定有第一定滑轮，所述电动卷扬机牵引出的绳索绕经所述第一定滑轮向所述起重臂的顶端方向延伸；

所述起重臂的顶端固定有第二定滑轮，所述电动卷扬机牵引出的绳索绕经所述第一定滑轮及所述第二定滑轮。

8.根据权利要求1所述的用于装配式建筑的垂直运输设备，其特征在于，所述起重臂的顶端安装有第三传感器，所述第三传感器实时获取所述起重臂的位置信息并发送至所述智能化操作系统，所述智能化操作系统通信连接第三处理器，所述第三处理器接收所述远程智能化操作系统发送的指令控制所述高度角度调节装置动作。

9.根据权利要求1所述的用于装配式建筑的垂直运输设备，其特征在于，所述垂直运输设备还包括无线智能中央控制器，所述无线智能中央控制器设于所述顶升系统上，所述无线智能中央控制器与所述远程智能化操作系统通讯连接，所述无线智能中央控制器接收所述远程智能化操作系统的指令并发送至各处理器，控制各所述处理器工作。