CN110171775A - 一种基于塔吊应急联动的安全气囊防护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于塔吊应急联动的安全气囊防护系统，目前的塔吊时常发生倾塌现象，本发明在塔吊的各个部位安装安全气囊，并通过感应单元检测塔吊的倾斜角度、通过控制单元计算塔吊是否处于倾塌状态、通过触发单元触发安全气囊充气；当塔吊发生倾塌时，控制单元根据感应单元的检测数据可第一时间感知到，控制单元迅速启动触发单元，安全气囊会立即充气防护。本发明可在塔吊倾塌时提供两重保护，一是保护塔吊操作室内的操作人员，二是可对塔吊的各个部位进行气囊防护，可大幅减缓塔身对地面人或物的冲击伤害。

Description

一种基于塔吊应急联动的安全气囊防护系统

技术领域

本发明涉及一种安全防护设备，具体涉及一种基于塔吊应急联动的安全气囊防护系统。

背景技术

塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备又名“塔式起重机”，以一节一节的方式连接成塔身(高)(每一节称一个“标准节”)，用来吊施工用的钢筋、木楞、混凝土、钢管等施工的原材料。塔吊是工地上一种必不可少的设备。

塔吊(tower crane)尖的功能是承受臂架拉绳及平衡臂拉绳传来的上部荷载，并通过回转塔架、转台、承座等的结构部件式直接通过转台传递给塔身结构。自升塔顶有截锥柱式、前倾或后倾截锥柱式、人字架式及斜撑架式。凡是上回转塔机均需设平衡重，其功能是支承平衡重，用以构成设计上所要求的作用方面与起重力矩方向相反的平衡力矩。除平衡重外，还常在其尾部装设起升机构。起升机构之所以同平衡重一起安放在平衡臂尾端，一则可发挥部分配重作用，二则增大绳卷筒与塔尖导轮间的距离，以利钢丝绳的排绕并避免发生乱绳现象。平衡重的用量与平衡臂的长度成反比关系，而平衡臂长度与起重臂长度之间又存在一定比例关系。平衡重量相当可观，轻型塔机一般至少要3～4t，重型的要近30t。

由于载重、气象条件、螺栓的疲劳强度、或其他意外因此均可导致塔吊倾塌，目前的建筑工地上，塔吊发生倾塌现象室友发生。塔吊倾塌有致命的危险性，首先塔吊的操作员有高空坠落的危险；其次，地面的人或物有被倾塌塔身冲击的危险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于塔吊应急联动的安全气囊防护系统，以解决上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案，一种基于塔吊应急联动的安全气囊防护系统，所述塔吊上固定安装有多个安全气囊；所述的安全气囊由气囊袋以及气体发生器组成，所述的气体发生器内装有气体发生剂和引爆火药；还包括系统电源、感应单元、控制单元、触发单元；所述的系统电源为感应单元、控制单元、触发单元提供电能；所述的安全气囊均匀分布在塔吊的塔身结构外侧、操控室内部、承重臂外侧；所述的感应单元由多个角度传感器组成，每一个角度传感器均通过一个数模转换装置向控制单元反馈检测数据，这些角度传感器等距分布并固定安装在塔吊上；每一个安全气囊均对应配有一个触发单元，触发单元受控于控制单元；所述控制单元接收感应单元中每一个角度传感器的的角度检测信号，并依据角度检测信号判断出塔身是否处于倾塌状态，当控制单元判定塔身为倾塌状态时，控制单元启动触发单元，触发单元引爆气体发生器内的引爆火药，火药引爆后安全气囊迅速充气。本技术方案在塔吊的各个部位安装有安全气囊，通过感应单元检测塔吊的倾斜角度、通过控制单元计算塔吊是否处于倾塌状态、通过触发单元触发安全气囊充气；当塔吊发生倾塌时，控制单元根据感应单元的检测数据可第一时间感知到，控制单元迅速启动触发单元，触发单元点燃引爆火药，安全气囊会立即充气防护。本发明可在塔吊倾塌时提供两重保护，一是保护塔吊操作室内的操作人员，二是可对塔吊的各个部位进行气囊防护，可大幅减缓塔身对地面人或物的冲击伤害。

优选的，所述的控制单元为单片机模块；所述的系统电源为蓄电池；所述的触发单元由继电器开关、电源、电热丝组成，所述的继电器开关由控制单元控制，所述的电热丝预埋在气体发生器的引爆火药内，所述的继电器开关处于常开状态，所述电热丝的两端接在电源上并由继电器开关控制通断。当单片机模块判断塔吊处于倾塌状态时，单片机模块会立即触发继电器开关，继电器开关由常开状态变为闭合状态，此时电热丝通电红热，进而引爆气体发生器的引爆火药。

进一步优选的，还包括通讯模块、高度仪、风力检测仪、和压力传感器，所述的高度仪固定安装在塔身上，所述的风力检测仪安装在塔身的顶部，所述的压力传感器安装在塔身最底层两个相邻的标准节之间；所述的通讯模块、高度仪、风力检测仪、和压力传感器均连接在单片机模块上；还包括后台服务器以及后台监视器；所述的单片机模块通过通讯单元与后台服务器进行数据通讯；所述的后台服务器内安装有监控软件，所述的单片机模块将角度传感器、高度仪、风力检测仪、和压力传感器检测到的数据通过通讯模块传送给后台服务器的监控软件，后台监视器用于显示监控软件的监控界面；所述监控软件的监控界面用于显示角度传感器、高度仪、风力检测仪、和压力传感器检测到的数据。本优选方案中，高度仪可检测塔吊的沉降状况、风力检测仪可检测环境的风力等级、压力传感器可检测塔吊的载荷状况，包括角度传感器检测到的塔身倾斜数据，这些检测数据通过通讯模块传递给后台服务器的监控软件，并通过后台监视器直观显示在远方监控人员面前。有利于后台对远方的塔吊进行集中管理与状态监控。

进一步优选的，所述的通讯模块为WiFi模块、4G模块、3G模块中的任意一种；所述的单片机模块上还安装有一个北斗定位芯片，所述监控软件内安装有电子地图系统，所述的北斗定位芯片采集位置信号，并将位置信号通过通讯模块同步到到电子地图系统中。可通过上述通讯模块中的任意一种接入互联网，利用互联网与后台服务器进行通讯；后台服务系统的电子地图系统可以根据北斗定位芯片的定位定位数据直观了解塔吊的分布情况。此外，北斗系统还可在紧急情况下提供短文通讯功能。

进一步优选的，所述塔身的每一个标准节上均安装一个角度传感器，所述的控制单元内设有倾斜角度阈值，当有两个或两个以上的角度传感器测量的倾斜角同时超过倾斜角度阈值时，控制单元判断塔吊处于倾塌状态。为了避免单个传感器故障造成的误报，本发明优化了塔吊倾塌的判断方案，使用多个传感器同时超阈值作为判断的必要条件，判断结果更加可靠。

进一步优选的，所述塔吊的操作室内设有紧急按钮，紧急按钮按下后会给控制单元发送一个电压信号，控制单元接收到紧急按钮的电压信号后会无条件启动所有触发单元。当塔吊发生倾塌时，安全气囊未能自动触发的情况下，操作人员可手动触发。

本发明的技术优点在于：

(1)塔吊倾塌时，各个部位的安全气囊可快速打开，一方面可保护塔吊操作室内的操作人员；安全气囊对塔吊的各个部位进行气囊防护，还可大幅减缓倾塌塔身对地面人或物的冲击伤害。

(2)安全气囊可自动触发也可手动触发，安全系数高。

(3)可在远方集中监控塔吊的安全状况，便于集中管理。

附图说明：

图1为本发明中角度传感器和安全气囊在塔吊中的安装位置示意图；

图2为触发单元和安全气囊的结构示意图；

图3为本发明实施例一的结构示意框图；

图4为本发明实施例二的结构示意框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1：

参照附图1、附图2和附图3，一种基于塔吊应急联动的安全气囊防护系统，塔吊100由操作室101、塔身103、承重臂102组成，塔吊100上固定安装有多个安全气囊5；安全气囊5由气囊袋52以及气体发生器51组成，气体发生器51内装有气体发生剂512和引爆火药511；还包括系统电源、感应单元、控制单元1、触发单元4；系统电源为感应单元、控制单元1、触发单元4提供电能；安全气囊5均匀分布在塔身103结构外侧、操控室101内部、承重臂102外侧；感应单元由多个角度传感器2组成，每一个角度传感器2均通过一个数模转换装置3向控制单元1反馈检测数据，这些角度传感器2等距分布并固定安装在塔吊100上；每一个安全气囊5均对应配有一个触发单元4，触发单元4受控于控制单元1；控制单元1接收感应单元中每一个角度传感器2的的角度检测信号，并依据角度检测信号判断出塔身103是否处于倾塌状态，当控制单元判定1塔身103为倾塌状态时，控制单元1启动触发单元4，触发单元4引爆气体发生器51内的引爆火药511，火药引爆后气囊袋52迅速充气。

塔吊100的操作室101内设有紧急按钮6，紧急按钮6按下后会给控制单元1发送一个电压信号，控制单元1接收到紧急按钮6的电压信号后会无条件启动所有触发单元4。因此，安全气囊5可自动触发也可手动触发，安全系数高。

上述控制单元1采用单片机模块；系统电源为蓄电池；触发单元4由继电器开关42、电源41、电热丝43组成，继电器开关42由控制单元1控制，电热丝43预埋在气体发生器51的引爆火药511内，继电器开关42处于常开状态，电热丝43的两端接在电源41上并由继电器开关42控制通断。

由于塔吊100的各个部位安装有安全气囊5，通过感应单元(角度传感器2)检测塔吊100的倾斜角度、通过控制单元1计算塔吊100是否处于倾塌状态、通过触发单元4触发安全气囊充气5；当塔吊100发生倾塌时，控制单元1根据感应单元(角度传感器2)的检测数据可第一时间感知到，控制单元1迅速启动触发单元4，触发单元4点燃引爆火药511，安全气囊5会立即充气防护。因此塔吊100倾塌时提供两重保护，一是保护塔吊操作室101内的操作人员，二是可对塔吊100的各个部位进行气囊防护，可大幅减缓塔身对地面人或物的冲击伤害。

实施例2：

参照附图1、附图2、附图3和附图4，一种基于塔吊应急联动的安全气囊防护系统，塔吊100由操作室101、塔身103、承重臂102组成，塔吊100上固定安装有多个安全气囊5；安全气囊5由气囊袋52以及气体发生器51组成，气体发生器51内装有气体发生剂512和引爆火药511；还包括系统电源、感应单元、控制单元1、触发单元4；系统电源为感应单元、控制单元1、触发单元4提供电能；安全气囊5均匀分布在塔身103结构外侧、操控室101内部、承重臂102外侧；感应单元由多个角度传感器2组成，每一个角度传感器2均通过一个数模转换装置3向控制单元1反馈检测数据，这些角度传感器2等距分布并固定安装在塔吊100上；每一个安全气囊5均对应配有一个触发单元4，触发单元4受控于控制单元1；控制单元1接收感应单元中每一个角度传感器2的的角度检测信号，并依据角度检测信号判断出塔身103是否处于倾塌状态，当控制单元判定1塔身103为倾塌状态时，控制单元1启动触发单元4，触发单元4引爆气体发生器51内的引爆火药511，火药引爆后气囊袋52迅速充气。塔吊100的操作室101内设有紧急按钮6，紧急按钮6按下后会给控制单元1发送一个电压信号，控制单元1接收到紧急按钮6的电压信号后会无条件启动所有触发单元4。

控制单元1采用单片机模块；系统电源为蓄电池；触发单元4由继电器开关42、电源41、电热丝43组成，继电器开关42由控制单元1控制，电热丝43预埋在气体发生器51的引爆火药511内，继电器开关42处于常开状态，电热丝43的两端接在电源41上并由继电器开关42控制通断。

由于塔吊100的各个部位安装有安全气囊5，通过感应单元(角度传感器2)检测塔吊100的倾斜角度、通过控制单元1计算塔吊100是否处于倾塌状态、通过触发单元4触发安全气囊充气5；当塔吊100发生倾塌时，控制单元1根据感应单元(角度传感器2)的检测数据可第一时间感知到，控制单元1迅速启动触发单元4，触发单元4点燃引爆火药511，安全气囊5会立即充气防护。因此塔吊100倾塌时提供两重保护，一是保护塔吊操作室101内的操作人员，二是可对塔吊100的各个部位进行气囊防护，可大幅减缓塔身对地面人或物的冲击伤害。

参照附图4，本实施例的结构方案中还包括通讯模块7、高度仪11、风力检测仪10、和压力传感器13，高度仪11固定安装在塔身103上，风力检测仪10安装在塔身103的顶部，压力传感器13安装在塔身103最底层两个相邻的标准节之间；通讯模块7、高度仪11、风力检测仪10、和压力传感器13均连接在单片机模块(控制单元1)上；还包括后台服务器8以及后台监视器9；单片机模块通过通讯单元7与后台服务器8进行数据通讯；后台服务器8内安装有监控软件，单片机模块将角度传感器2、高度仪11、风力检测仪10、和压力传感器13检测到的数据通过通讯模块7传送给后台服务器8的监控软件，后台监视器9用于显示监控软件的监控界面；监控软件的监控界面用于显示角度传感器2、高度仪11、风力检测仪10、和压力传感器23检测到的数据。本实施例中，高度仪11可检测塔吊100的沉降状况、风力检测仪10可检测环境的风力等级、压力传感器23可检测塔吊100的载荷状况，包括角度传感器2检测到塔身103的倾斜数据，这些检测数据通过通讯模块7传递给后台服务器8的监控软件，并通过后台监视器9直观显示在远方监控人员面前。有利于后台对远方的塔吊100进行集中管理与状态监控。

通讯模块7采用为WiFi模块、WiFi模块通过无线路由器接入互联网与后台服务器8进行数据通讯；单片机模块上还安装有一个北斗定位芯片12，监控软件内安装有电子地图系统，北斗定位芯片12采集位置信号，并将位置信号通过通讯模块7同步到到电子地图系统中；后台服务器8内的电子地图系统可以根据北斗定位芯片12的定位定位数据直观了解塔吊100的分布情况。此外，北斗系统还可在紧急情况下提供短文通讯功能。

塔身100的每一个标准节上均安装一个角度传感器2，控制单元1内设有倾斜角度阈值，当有两个或两个以上的角度传感器2的测量值同时超过倾斜角度阈值时，控制单元1判断塔吊100处于倾塌状态。

上面对本专利的较佳实施例作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施例，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。应当理解的是，所有基于本发明方案的其他具体实施例均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于塔吊应急联动的安全气囊防护系统，所述塔吊上固定安装有多个安全气囊；所述的安全气囊由气囊袋以及气体发生器组成，所述的气体发生器内装有气体发生剂和引爆火药；其特征在于，还包括系统电源、感应单元、控制单元、触发单元；所述的系统电源为感应单元、控制单元、触发单元提供电能；所述的安全气囊均匀分布在塔吊的塔身结构外侧、操控室内部、承重臂外侧；所述的感应单元由多个角度传感器组成，每一个角度传感器均通过一个数模转换装置向控制单元反馈检测数据，这些角度传感器等距分布并固定安装在塔吊上；每一个安全气囊均对应配有一个触发单元，触发单元受控于控制单元；所述控制单元接收感应单元中每一个角度传感器的的角度检测信号，并依据角度检测信号判断出塔身是否处于倾塌状态，当控制单元判定塔身为倾塌状态时，控制单元启动触发单元，触发单元引爆气体发生器内的引爆火药，火药引爆后安全气囊迅速充气。

2.根据权利要求1所述的一种基于塔吊应急联动的安全气囊防护系统，其特征在于，所述的控制单元为单片机模块；所述的系统电源为蓄电池；所述的触发单元由继电器开关、电源、电热丝组成，所述的继电器开关由控制单元控制，所述的电热丝预埋在气体发生器的引爆火药内，所述的继电器开关处于常开状态，所述电热丝的两端接在电源上并由继电器开关控制通断。

3.根据权利要求2所述的一种基于塔吊应急联动的安全气囊防护系统，其特征在于，还包括通讯模块、高度仪、风力检测仪、和压力传感器，所述的高度仪固定安装在塔身上，所述的风力检测仪安装在塔身的顶部，所述的压力传感器安装在塔身最底层两个相邻的标准节之间；所述的通讯模块、高度仪、风力检测仪、和压力传感器均连接在单片机模块上；还包括后台服务器以及后台监视器；所述的单片机模块通过通讯单元与后台服务器进行数据通讯；所述的后台服务器内安装有监控软件，所述的单片机模块将角度传感器、高度仪、风力检测仪、和压力传感器检测到的数据通过通讯模块传送给后台服务器的监控软件，后台监视器用于显示监控软件的监控界面；所述监控软件的监控界面用于显示角度传感器、高度仪、风力检测仪、和压力传感器检测到的数据。

4.根据权利要求3所述的一种基于塔吊应急联动的安全气囊防护系统，其特征在于，所述的通讯模块为WiFi模块、4G模块、3G模块中的任意一种；所述的单片机模块上还安装有一个北斗定位芯片，所述监控软件内安装有电子地图系统，所述的北斗定位芯片采集位置信号，并将位置信号通过通讯模块同步到到电子地图系统中。

5.根据权利要求4所述的一种基于塔吊应急联动的安全气囊防护系统，其特征在于，所述塔身的每一个标准节上均安装一个角度传感器，所述的控制单元内设有倾斜角度阈值，当有两个或两个以上的角度传感器测量的倾斜角同时超过倾斜角度阈值时，控制单元判断塔吊处于倾塌状态。

6.根据权利要求2或权利要求5所述的任意一种基于塔吊应急联动的安全气囊防护系统，其特征在于，所述塔吊的操作室内设有紧急按钮，紧急按钮按下后会给控制单元发送一个电压信号，控制单元接收到紧急按钮的电压信号后会无条件启动所有触发单元。