CN110255380A - 吊车作业方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种吊车作业方法和装置。上述的吊车作业方法包括：在吊装目标对象的作业区域设定多个标志物；测量目标对象分别与每一标志物的相对距离；采集吊装目标对象周围的环境场景信息；根据相对距离和环境场景信息，显示吊装场景图像；分别对多个标志物进行标定，以构建吊车作业安全的虚拟电子围栏，虚拟电子围栏显示于吊装场景图像中；于参照点采集吊车吊装目标对象的作业图像信息；获取于参照点采集作业图像信息的水平偏角和垂直俯仰角。若实时定位坐标超出虚拟电子围栏，则进行报警以提醒工作人员停止操作，使得吊车吊装作业始终保持在安全范围内，保持吊车吊装作业与带电设备的安全距离，避免电网事故的发生。

Description

吊车作业方法和装置

技术领域

本申请涉及高空作业设备的技术领域，特别是涉及一种吊车作业方法和装置。

背景技术

变电站是电力生产的主要场所之一，安全问题一直都是引人关注的重要问题。变电站的设备检修、抢修、更换和改造等现场作业都需要使用吊车等高空作业设备。其中，对于吊车的现场作业，吊车必须要保持与带电设备或障碍物具有一定的安全距离。例如，通过吊车进行吊装变压器的作业。

在传统的变电站内的吊车现场作业中，为保持吊车与带电设备具有一定的安全距离，往往是靠人工观测来进行预防。然而，变电站内带电的高压设备众多且空间布置复杂，通过人工观测进行预防存在如下问题：1)通过人眼判断安全距离不准确且存在观测死角；2)观测人员本身需面临极大的危险，存在极大的安全隐患；3)观测效率较低。

发明内容

基于此，有必要针对通过人眼判断安全距离不准确且存在观测死角、存在极大的安全隐患及观测效率较低的问题，提供一种吊车作业方法和装置。

一种吊车作业方法，包括：

在吊装目标对象的作业区域设定多个标志物；

测量目标对象分别与每一所述标志物的相对距离；

采集吊装所述目标对象周围的环境场景信息；

根据所述相对距离和所述环境场景信息，显示吊装场景图像；

分别对多个所述标志物进行标定，以构建吊车作业安全的虚拟电子围栏，所述虚拟电子围栏显示于所述吊装场景图像中；

于参照点采集所述吊车吊装所述目标对象的作业图像信息；

获取于所述参照点采集所述作业图像信息的水平偏角和垂直俯仰角；

于所述参照点处测量所述吊车吊装的所述目标对象的绝对距离，所述绝对距离为所述参照点与所述目标对象之间的距离；

根据所述水平偏角、所述垂直俯仰角和所述绝对距离，获得所述目标对象的实时定位坐标；

当所述实时定位坐标不于所述虚拟电子围栏中时，则进行报警；

其中，所述参照点位于邻近所述吊车吊装所述目标对象的作业区域的位置。

上述的吊车作业方法，目标对象可以是变压器或货物等；首先在吊车吊装目标对象的作业区域设定多个标志物，每一标志物可设定在作业区域邻近障碍物的位置；然后测量目标对象分别与每一标志物的相对距离；然后采集吊装目标对象周围的环境场景信息，如对目标对象周围的环境场景进行拍照采集；然后根据相对距离和环境场景信息显示吊装场景图像，即将目标对象的周围的环境场景信息和相对距离以可视化的形式呈现出来；然后分别对多个标志物进行标定，以构建吊车作业安全的虚拟电子围栏，虚拟电子围栏显示于吊装场景图像中，使吊装场景图像中显示有虚拟电子围栏；然后于参照点采集吊车吊装目标对象的作业图像信息，如在参照点对吊车吊装目标对象的作业图像信息进行拍摄采集；然后获取于参照点采集作业图像信息的水平偏角和垂直俯仰角；然后于参照点处测量吊车吊装的目标对象的绝对距离；然后根据水平偏角、垂直俯仰角和绝对距离，获得目标对象的实时定位坐标，该实时定位坐标随着吊车吊装目标对象移动的位置的不同而不同；最后当所述实时定位坐标不于所述虚拟电子围栏中时，则进行报警以提醒工作人员停止操作，使得吊车吊装作业始终保持在安全范围内，保持吊车吊装作业与带电设备的安全距离，避免电网事故的发生，对减少不必要的财产损失或人员伤亡具有重要意义，实现吊车吊装过程安全高效，解决了传统吊装作业中通过人眼判断安全距离不准确且存在观测死角、存在极大的安全隐患及观测效率较低的问题。

在其中一个实施例中，在于参照点采集所述吊车吊装所述目标对象的作业图像信息之前，以及于参照点采集所述吊车吊装所述目标对象的作业图像信息之后，所述吊车作业方法还包括步骤：

根据所述作业图像信息，判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置，即将作业图像信息与吊装场景信息进行比较计算，以判断目标对象位于吊装场景图像中的位置。

在其中一个实施例中，在判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置的步骤之后，所述吊车作业方法还包括步骤：

将所述目标对象保持在所述吊装场景图像的中心位置，使目标对象始终位于吊装场景图像的中心位置，以便对目标对象进行标定及实现自动追踪，有利于后续快速获得实时定位坐标，并判定实时定位坐标是否位于虚拟电子围栏内，使吊车作业过程得到安全实时监控和定位保护。

一种吊车作业装置，包括：

相对位置监控子系统，包括第一电源模块、监测模块和相对子通信模块，所述第一电源模块分别与所述监测模块、所述相对子控制器模块和所述相对子通信模块电连接，以对监测模块、所述相对子控制器模块和所述相对子通信模块进行供电；所述监测模块用于采集吊装目标对象周围的环境场景信息，并测量所述目标对象与标志物的相对距离，所述监测模块与所述相对子通信模块通信连接；

绝对位置监控子系统，包括第二电源模块、激光测距模块、绝对子通信模块和绝对实景采集模块；所述第二电源模块分别与所述激光测距模块、所述绝对子通信模块和所述绝对实景采集模块电连接，以对所述激光测距模块、所述绝对子通信模块和所述绝对实景采集模块进行供电；所述激光测距模块用于测量参照点与所述目标对象的绝对距离；所述绝对子通信模块分别与所述激光测距模块和所述绝对实景采集模块通信连接；所述绝对实景采集模块用于采集吊车吊装所述目标对象的作业图像信息；所述激光测距模块和所述绝对实景采集模块均用于设于所述参照点处；以及

上位机安全作业监控系统，包括第三电源模块、主通信模块和上位机终端，所述第三电源模块分别与所述上位机终端和所述主通信模块电连接，以对上位机终端和主通信模块进行供电；所述主通信模块分别与所述上位机终端、所述相对子通信模块和所述绝对子通信模块通信连接，所述上位机终端用于根据所述相对距离和所述环境场景信息显示吊装场景图像、及构建吊车作业安全的虚拟电子围栏、及判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置、及根据所述绝对距离获得所述目标对象的实时定位坐标；

其中，所述参照点位于邻近所述吊车吊装所述目标对象的作业区域的位置。

上述的吊车作业装置，目标对象可以是变压器或货物等；在吊装作业之前，在吊车吊装目标对象的作业区域设定多个标志物，每一标志物可设定在作业区域邻近障碍物的位置；然后通过监测模块测量目标对象分别与每一标志物的相对距离，并采集吊装目标对象周围的环境场景信息，如对目标对象周围的环境场景进行拍照采集；相对子通信模块将环境场景信息和相对距离传到主通信模块；然后相对距离和环境场景信息通过主通信模块传到上位机终端进行处理，上位机终端显示吊装场景图像，即将目标对象的周围的环境场景信息和相对距离以可视化的形式呈现出来；然后上位机终端分别对多个标志物进行标定，以构建吊车作业安全的虚拟电子围栏，虚拟电子围栏显示于吊装场景图像中，使吊装场景图像中显示有虚拟电子围栏；然后通过绝对实景采集模块于参照点采集吊车吊装目标对象的作业图像信息，如在参照点对吊车吊装目标对象的作业图像信息进行拍摄采集；然后上位机终端根据作业图像信息判断目标对象位于吊装场景图像中的位置，即将作业图像信息与吊装场景信息进行比较计算，以判断目标对象位于吊装场景图像中的位置；然后获取于参照点采集作业图像信息的水平偏角和垂直俯仰角；然后通过激光测距模块于参照点处测量吊车吊装的目标对象的绝对距离，由于激光测距模块和绝对实景采集模块均位于参照点处，以便定位坐标的计算获取；然后上位机终端根据绝对距离获得目标对象的实时定位坐标，该实时定位坐标随着吊车吊装目标对象移动的位置的不同而不同；最后上位机终端判定实时定位坐标是否位于虚拟电子围栏中，若否，即若实时定位坐标超出虚拟电子围栏，则进行报警以提醒工作人员停止操作，使得吊车吊装作业始终保持在安全范围内，保持吊车吊装作业与带电设备的安全距离，避免电网事故的发生，对减少不必要的财产损失或人员伤亡具有重要意义，实现吊车吊装过程安全高效，解决了传统吊装作业中通过人眼判断安全距离不准确且存在观测死角、存在极大的安全隐患及观测效率较低的问题。

在其中一个实施例中，所述监测模块包括相对实景采集模块和超声波传感器模块，所述相对实景采集模块用于采集吊装目标对象周围的环境场景信息，所述超声波传感器模块用于测量所述目标对象与标志物的相对距离，所述相对子通信模块分别与所述相对实景采集模块和所述超声波传感器模块通信连接，使得监测模块用于采集吊装目标对象周围的环境场景信息，并测量所述目标对象与标志物的相对距离。

在其中一个实施例中，所述相对位置监控子系统还包括相对子控制器模块，所述相对子控制器模块分别与所述相对子通信模块和所述超声波传感器模块通信连接，使得所述相对子通信模块与所述超声波传感器模块通信连接；所述相对子控制器模块用于对所述相对距离的数据进行初步处理，以降低相对距离的数据噪音。

在其中一个实施例中，所述监测模块的数目为多个，每一监测模块用于分别采集对应方向的所述环境场景信息，并测量所述目标对象与对应方向的所述标志物的相对距离，以获得多个不同方向对应的环境场景信息和标志物的相对距离，如此得到更加全面详细的吊装场景图像。

在其中一个实施例中，所述绝对位置监控子系统还包括绝对子控制器模块，所述绝对子控制器模块分别与所述绝对子通信模块和所述激光测距模块连接，使得所述绝对子通信模块和所述激光测距模块通信连接，所述绝对子控制器模块用于对所述绝对距离的数据进行读取和初步处理，以控制激光测距模块测距并减少绝对距离的数据噪音。

在其中一个实施例中，所述绝对位置监控子系统还包括云台巡航模块，所述云台巡航模块与所述绝对子控制器模块连接，所述云台巡航模块用于设于所述参照点处，以测量于所述参照点采集所述作业图像信息的水平偏角和垂直俯仰角，绝对子控制器模块通过云台巡航模块获取云台的水平偏角和垂直俯仰角信息；所述上位机终端还用于根据所述水平偏角和所述垂直俯仰角获得所述实时定位坐标，使上位机终端根据绝对距离、水平偏角和垂直俯仰角获得目标对象的实时定位坐标，这样获得的实时定位坐标的精度更准确。

在其中一个实施例中，所述激光测距模块、所述绝对实景采集模块和所述云台巡航模块同轴设置，由于激光测距模块、绝对实景采集模块和云台巡航模块同轴设置，使激光测距模块、绝对实景采集模块和云台巡航模块均具有相同的水平偏角和垂直俯仰角，减少了上位机终端的计算简易度。

附图说明

图1为一实施例的吊车作业方法的步骤流程图；

图2为一实施例的吊车作业装置的模块图；

图3为图2所示吊车作业装置的相对位置监控子系统的模块图；

图4为图2所示吊车作业装置的绝对位置监控子系统的模块图；

图5为图2所示吊车作业装置的上位机安全作业监控系统的模块图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对吊车作业方法和装置进行更全面的描述。附图中给出了吊车作业方法和装置的首选实施例。但是，吊车作业方法和装置可以采用许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对吊车作业方法和装置的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在吊车作业方法和装置的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施例是，一种吊车作业方法包括：在吊装目标对象的作业区域设定多个标志物；测量目标对象分别与每一所述标志物的相对距离；采集吊装所述目标对象周围的环境场景信息；根据所述相对距离和所述环境场景信息，显示吊装场景图像；分别对多个所述标志物进行标定，以构建吊车作业安全的虚拟电子围栏，所述虚拟电子围栏显示于所述吊装场景图像中；于参照点采集所述吊车吊装所述目标对象的作业图像信息；获取于所述参照点采集所述作业图像信息的水平偏角和垂直俯仰角；于所述参照点处测量所述吊车吊装的所述目标对象的绝对距离，所述绝对距离为所述参照点与所述目标对象之间的距离；根据所述水平偏角、所述垂直俯仰角和所述绝对距离，获得所述目标对象的实时定位坐标；当所述实时定位坐标不于所述虚拟电子围栏中时，则进行报警；其中，所述参照点位于邻近所述吊车吊装所述目标对象的作业区域的位置。

一实施例的吊车作业方法用于吊车作业操作中。在本实施例中，吊车作业方法用于变电站现场的吊车作业操作中，如用于吊车吊装变压器作业操作，对吊车作业安全进行实时监控和定位，以保障变电站吊车作业安全，从而有效预防事故的发生，并提高工作效率。在其他实施例中，吊车作业方法也可以用于其他现场的吊车作业操作中。

如图1所示，在其中一个实施例中，吊车作业方法包括以下步骤的部分或全部。

S101，在吊装目标对象的作业区域设定多个标志物。

在本实施例中，在吊车吊装目标对象的作业区域设定多个标志物。在其中一个实施例中，每一所述标志物为安全警示桶。在其他实施例中，标志物还可以为黄色警示线或其他警示设备。在其中一个实施例中，标志物邻近障碍物或人员设置。具体地，障碍物可以是高压电线或电线杆等。目标对象可以是货物或变压器等。

S103，测量目标对象分别与每一所述标志物的相对距离。

在本实施例中，测量目标对象分别与每一所述标志物的相对距离，即采集目标对象分别与每一所述标志物的相对距离信息。在一实施例中，通过监测模块测量目标对象分别与每一所述标志物的相对距离。具体地，通过监测模块的超声波传感器模块分别与每一所述标志物的相对距离。在本实施例中，超声波传感器模块采用封装好的超声波模块，每个超声波模块可以有一个或多个超声波测距模块进行测距并求均值，得到该超声波模块测量得到的相对距离值。

在一实施例中，在测量目标对象分别与每一所述标志物的相对距离的步骤之前，将相对位置子系统挂设于吊车吊臂上，并将其中的多个监测模块可选择地分别放置于目标对象的四面或六面或吊臂上，即将其中的多个监测模块可选择地分别放置于吊装货物的四面或六面或吊臂上。

S105，采集吊装所述目标对象周围的环境场景信息。

在本实施例中，采集吊装所述目标对象周围的环境场景信息，即采集吊装目标对象周围的场景画面信息。在其中一个实施例中，通过相对实景采集模块采集吊装所述目标对象周围的环境场景信息。

S107，根据所述相对距离和所述环境场景信息，显示吊装场景图像。

在本实施例中，根据所述相对距离和所述环境场景信息，显示吊装场景图像。在其中一个实施例中，采用上位机终端根据所述相对距离和所述环境场景信息显示吊装场景图像，即以可视化形式呈现出来。

S109，分别对多个所述标志物进行标定，以构建吊车作业安全的虚拟电子围栏，所述虚拟电子围栏显示于所述吊装场景图像中。

在本实施例中，分别对多个所述标志物进行标定，以构建吊车作业安全的虚拟电子围栏，所述虚拟电子围栏显示于所述吊装场景图像中。在一实施例中，通过上位机终端分别对多个所述标志物进行标定，以构建吊车作业安全的虚拟电子围栏。

S111，于参照点采集所述吊车吊装所述目标对象的作业图像信息。

在本实施例中，于参照点采集所述吊车吊装所述目标对象的作业图像信息。在一实施例中，通过绝对位置子系统的绝对实景采集模块于参照点采集所述吊车吊装所述目标对象的作业图像信息。

S113，根据所述作业图像信息，判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置。

在本实施例中，根据所述作业图像信息，判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置。在一实施例中，通过上位机终端根据所述作业图像信息判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置。可以理解，在其中一个实施例中，步骤S113可以省略。

S117，获取于所述参照点采集所述作业图像信息的水平偏角和垂直俯仰角。

在本实施例中，获取于所述参照点采集所述作业图像信息的水平偏角和垂直俯仰角。在一实施例中，通过云台巡航模块获取云台的水平偏角和俯仰角信息，并以串口命令的方式进行全向云台转动的控制。在本实施例中，云台巡航模块为全向云台。

S119，于所述参照点处测量所述吊车吊装的所述目标对象的绝对距离。所述绝对距离为所述参照点与所述目标对象之间的距离。

在本实施例中，于参照点处测量吊车吊装的目标对象的绝对距离。在其中一个实施例中，用于测量所述吊车吊装的所述目标对象与参照点之间的绝对距离的测量设备位于参照点处，且能够直面所述吊车吊装所述目标对象的作业区域。在本实施例中，测量设备为激光测距模块。在其中一个实施例中，采用激光测距模块于参照点处测量吊车吊装的目标对象的绝对距离。可以理解，绝对距离为参照点与目标对象之间的距离。

在一实施例中，于所述参照点处测量所述吊车吊装的所述目标对象的绝对距离的步骤之前，还包括步骤：将绝对位置子系统放置于参照点处，即将绝对位置子系统放置于吊车作业区域的直面吊装作业的位置。

S121，根据所述水平偏角、所述垂直俯仰角和所述绝对距离，获得所述目标对象的实时定位坐标。

在本实施例中，根据所述水平偏角、所述垂直俯仰角和所述绝对距离，获得所述目标对象的实时定位坐标，即获得所述目标对象的实时虚拟定位坐标。

S123，当所述实时定位坐标不于所述虚拟电子围栏中时，则进行报警。

在本实施例中，当所述实时定位坐标不于所述虚拟电子围栏中时，则进行报警，使得吊车吊装作业能够保持在安全范围内，这样可以高效保障吊车作业在安全作业范围的同时，保障吊装货物与工作人员和周边障碍物的安全距离，使得吊车作业安全等级大大提高，工作效率提升。

其中，所述参照点位于邻近所述吊车吊装所述目标对象的作业区域的位置。

上述的吊车作业方法，目标对象可以是变压器或货物等。首先在吊车吊装目标对象的作业区域设定多个标志物，每一标志物可设定在作业区域邻近障碍物的位置；然后测量目标对象分别与每一标志物的相对距离；然后采集吊装目标对象周围的环境场景信息，如对目标对象周围的环境场景进行拍照采集；然后根据相对距离和环境场景信息显示吊装场景图像，即将目标对象的周围的环境场景信息和相对距离以可视化的形式呈现出来；然后分别对多个标志物进行标定，以构建吊车作业安全的虚拟电子围栏，虚拟电子围栏显示于吊装场景图像中，使吊装场景图像中显示有虚拟电子围栏；然后于参照点采集吊车吊装目标对象的作业图像信息，如在参照点对吊车吊装目标对象的作业图像信息进行拍摄采集；然后根据作业图像信息判断目标对象位于吊装场景图像中的位置，即将作业图像信息与吊装场景信息进行比较计算，以判断目标对象位于吊装场景图像中的位置；然后获取于参照点采集作业图像信息的水平偏角和垂直俯仰角；然后于参照点处测量吊车吊装的目标对象的绝对距离；然后根据水平偏角、垂直俯仰角和绝对距离，获得目标对象的实时定位坐标，该实时定位坐标随着吊车吊装目标对象移动的位置的不同而不同；最后当所述实时定位坐标不于所述虚拟电子围栏中时，即若实时定位坐标超出虚拟电子围栏，则进行报警以提醒工作人员停止操作，使得吊车吊装作业始终保持在安全范围内，保持吊车吊装作业与带电设备的安全距离，避免电网事故的发生，对减少不必要的财产损失或人员伤亡具有重要意义，实现吊车吊装过程安全高效，解决了传统吊装作业中通过人眼判断安全距离不准确且存在观测死角、存在极大的安全隐患及观测效率较低的问题。

在其中一个实施例中，在判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置的步骤之后，所述吊车作业方法还包括步骤：将所述目标对象保持在所述吊装场景图像的中心位置，使目标对象始终位于吊装场景图像的中心位置，以便对目标对象进行标定及实现自动追踪，有利于后续快速获得实时定位坐标，并判定实时定位坐标是否位于虚拟电子围栏内，使吊车作业过程得到安全实时监控和定位保护。

在其中一个实施例中，所述判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置的步骤具体为：采用目标追踪算法判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置，以快速准确地在吊装场景图像中锁定并跟踪目标对象的位置，提高了目标对象的追踪效率。在一实施例中，通过上位机终端采用目标追踪算法判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置，即上位机终端采用目标追踪算法对绝对位置子系统回送的作业图像信息进行计算，以判断目标对象在吊装场景图像中的位置。

在其中一个实施例中，将所述目标对象保持在所述吊装场景图像的中心位置的步骤具体为：采用目标追踪算法判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置，并控制全向云台的转向，使目标对象保持在所述吊装场景图像的中心位置，即使目标对象始终保持在吊装场景图像的正中心。

在一实施例中，在吊车吊装目标对象的作业区域设定多个标志物的步骤具体为：在地面预估安全吊装作业区域的边界角落上分别放置多个标志物。在本实施例中，标志物的数目为三个，在其他实施例中，标志物的数目可以为三个以上。

在一实施例中，分别对多个所述标志物进行标定的步骤具体为：控制云台转动，以分别对多个所述标志物进行标定。在本实施例中，在控制云台转动的同时启动终端软件，以对多个标志物进行标定，从而自动构建起虚拟电子栅栏。

在一实施例中，在报警之后，吊车作业方法还包括步骤：对吊车吊装目标对象的位置进行辅助纠正，以免吊车继续动作而碰撞到障碍物或人员。在其中一个实施例中，通过按键或语音或远程控制的方式辅助纠正吊车吊装的目标对象返回至虚拟电子围栏中，以免吊车继续动作而碰撞到障碍物或人员，提高了吊车作业的安全性。

如图2所示，本申请还提供一种吊车作业装置。吊车作业装置包括相对位置监控子系统200、绝对位置监控子系统300以及上位机安全作业监控系统400。在本实施例中，相对位置监控子系统为相对位置监测模块。绝对位置监控子系统为绝对位置测距与追踪模块。上位机安全作业监控系统为上位机用户可视化系统终端。

如图3所示，在其中一个实施例中，相对位置监控子系统200包括第一电源模块210、监测模块220和相对子通信模块230。在其中一个实施例中，所述第一电源模块分别与所述监测模块、所述相对子控制器模块和所述相对子通信模块电连接，以对监测模块、所述相对子控制器模块和所述相对子通信模块进行供电。在一实施例中，第一电源模块为可充放电电池组，具有体积重量适宜、容量适中和可多次充放电等优点。在其中一个实施例中，所述监测模块用于采集吊装目标对象周围的环境场景信息，并测量所述目标对象与标志物的相对距离。在其中一个实施例中，所述监测模块与所述相对子通信模块通信连接。在一实施例中，相对子通信模块为无线网络设备，使相对位置子系统的数据全部通过无线传输给上位机安全作业监控系统。在本实施例中，相对子通信模块为路由器，使相对位置子系统的数据全部通过路由器所构建的局域网进行无线传输给上位机安全作业监控系统。

如图4所示，在其中一个实施例中，绝对位置监控子系统300包括第二电源模块310、激光测距模块320、绝对子通信模块330和绝对实景采集模块340。在其中一个实施例中，所述第二电源模块分别与所述激光测距模块、所述绝对子通信模块和所述绝对实景采集模块电连接，以对所述激光测距模块、所述绝对子通信模块和所述绝对实景采集模块进行供电。在本实施例中，绝对子通信模块为无线网络接入设备。具体地，绝对子通信模块为路由器，实现信号的无线传输。在一实施例中，第二电源模块为可充放电电池组，具有体积重量适宜、容量适中和可多次充放电等优点。

在其中一个实施例中，所述激光测距模块用于测量参照点与所述目标对象的绝对距离。在一实施例中，激光测距模块为集成的可选的激光测距设备，可以测得激光发出位置到所瞄准目标对象之间的距离，并可将数据回送给主通信模块。

在其中一个实施例中，所述绝对子通信模块分别与所述激光测距模块和所述绝对实景采集模块通信连接。在本实施例中，绝对实景采集模块通过网线直接与绝对子通信模块连接。在其中一个实施例中，所述绝对实景采集模块用于采集吊车吊装所述目标对象的作业图像信息。在一实施例中，绝对实景采集模块为图像采集模块。在本实施例中，绝对实景采集模块包括网络摄像机，使绝对实景采集模块所采集的图像数据可通过有线或无线传输至局域网内，供上位机终端读取，提高了图像采集速率。在其中一个实施例中，所述激光测距模块和所述绝对实景采集模块均用于设于所述参照点处。

如图5所示，在其中一个实施例中，上位机安全作业监控系统400包括第三电源模块410、主通信模块420和上位机终端430。在其中一个实施例中，所述第三电源模块分别与所述上位机终端和所述主通信模块电连接，以对上位机终端和主通信模块进行供电。在一实施例中，第三电源模块为可充放电电池组，具有体积重量适宜、容量适中和可多次充放电等优点。

在其中一个实施例中，所述主通信模块分别与所述上位机终端、所述相对子通信模块和所述绝对子通信模块通信连接。在本实施例中，上位机终端设备与主通信模块有线或无线的方式进行连接。在一实施例中，主通信模块为无线通信设备，可采用路由器分别与相对子通信模块、绝对子通信模块桥接，以构建无线局域网，为整个系统提供网络通信服务，提高了吊车作业装置的通信性能。

在其中一个实施例中，所述上位机终端用于根据所述相对距离和所述环境场景信息显示吊装场景图像。在其中一个实施例中，上位机终端还用于构建吊车作业安全的虚拟电子围栏。在其中一个实施例中，上位机终端还用于判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置。在其中一个实施例中，上位机终端还用于根据所述绝对距离获得所述目标对象的实时定位坐标。在一实施例中，上位机终端为用户数据可视化设备终端，集成安装有可视化软件系统。在本实施例中，上位机终端可以是PC机或嵌入式设备终端，包括吊车作业安全实时实景监控显示、障碍物预警、操作安全规范和电子围栏三维构建等功能。

在本实施例中，所述参照点位于邻近所述吊车吊装所述目标对象的作业区域的位置。将相对子通信模块、绝对子通信模块和主通信模块进行无线局域网的构建，使相对子通信模块、绝对子通信模块和主通信模块进行局域网内无线连接通信。

上述的吊车作业装置，目标对象可以是变压器或货物等。在吊装作业之前，在吊车吊装目标对象的作业区域设定多个标志物，每一标志物可设定在作业区域邻近障碍物的位置；然后通过监测模块测量目标对象分别与每一标志物的相对距离，并采集吊装目标对象周围的环境场景信息，如对目标对象周围的环境场景进行拍照采集；相对子通信模块将环境场景信息和相对距离传到主通信模块；然后相对距离和环境场景信息通过主通信模块传到上位机终端进行处理，上位机终端显示吊装场景图像，即将目标对象的周围的环境场景信息和相对距离以可视化的形式呈现出来；然后上位机终端分别对多个标志物进行标定，以构建吊车作业安全的虚拟电子围栏，虚拟电子围栏显示于吊装场景图像中，使吊装场景图像中显示有虚拟电子围栏；然后通过绝对实景采集模块于参照点采集吊车吊装目标对象的作业图像信息，如在参照点对吊车吊装目标对象的作业图像信息进行拍摄采集；然后上位机终端根据作业图像信息判断目标对象位于吊装场景图像中的位置，即将作业图像信息与吊装场景信息进行比较计算，以判断目标对象位于吊装场景图像中的位置；然后获取于参照点采集作业图像信息的水平偏角和垂直俯仰角；然后通过激光测距模块于参照点处测量吊车吊装的目标对象的绝对距离，由于激光测距模块和绝对实景采集模块均位于参照点处，以便定位坐标的计算获取；然后上位机终端根据绝对距离获得目标对象的实时定位坐标，该实时定位坐标随着吊车吊装目标对象移动的位置的不同而不同；最后上位机终端判定实时定位坐标是否位于虚拟电子围栏中，若否，即若实时定位坐标超出虚拟电子围栏，则进行报警以提醒工作人员停止操作，使得吊车吊装作业始终保持在安全范围内，保持吊车吊装作业与带电设备的安全距离，避免电网事故的发生，对减少不必要的财产损失或人员伤亡具有重要意义，实现吊车吊装过程安全高效，解决了传统吊装作业中通过人眼判断安全距离不准确且存在观测死角、存在极大的安全隐患及观测效率较低的问题。

上位机终端一方面将吊装目标对象的环境场景信息和相对距离以可视化的形式呈现出来，即显示吊装场景图像，另一方面将绝对位置子系统回送的作业图像信息通过算法判断被测物体在吊装场景图像的位置，并控制全向云台的转向，使得物体始终保持在吊装场景图像的正中心，同时结合云台的水平偏角和垂直俯仰角、激光测得的距离，构建吊车作业安全虚拟电子围栏和实时定位坐标，使得吊车吊装作业能够保持在安全范围内，以高效地保障吊车作业在安全作业范围的同时，保障目标对象与工作人员及周边障碍物的安全距离。

如图3所示，在其中一个实施例中，所述监测模块220包括相对实景采集模块222和超声波传感器模块224。所述相对实景采集模块用于采集吊装目标对象周围的环境场景信息。所述超声波传感器模块用于测量所述目标对象与标志物的相对距离。所述相对子通信模块分别与所述相对实景采集模块和所述超声波传感器模块通信连接，使得监测模块用于采集吊装目标对象周围的环境场景信息，并测量所述目标对象与标志物的相对距离。在本实施例中，相对实景采集模块可以采用网络摄像机或针孔摄像头，具有采集图像数据的作用。

如图3所示，在其中一个实施例中，所述相对位置监控子系统还包括相对子控制器模块240。所述相对子控制器模块分别与所述相对子通信模块和所述超声波传感器模块通信连接，使得所述相对子通信模块与所述超声波传感器模块通信连接。所述相对子控制器模块用于对所述相对距离的数据进行初步处理，以降低相对距离的数据噪音。在本实施例中，相对子控制器模块与所述相对子通信模块通过网线连接。在一实施例中，相对子控制器模块为核心板主控系统及外围扩展电路，以通过串口对超声波传感器模块进行读取数据，并通过网口传送数据。相对子控制器模块可以是AM3354控制芯片，在其他实施例中，相对子控制器模块还可以是其他型号的控制芯片。

在其中一个实施例中，所述监测模块的数目为多个，每一监测模块用于分别采集对应方向的所述环境场景信息，并测量所述目标对象与对应方向的所述标志物的相对距离，以获得多个不同方向对应的环境场景信息和标志物的相对距离，如此得到更加全面详细的吊装场景图像。在本实施例中，监测模块的数目可以为1至6个，根据需要进行布置。

在一实施例中，目标对象可以邻近障碍物或人员设置。不同方向放置的监测模块分别检测相应方向的标志物的相对距离和环境场景信息，即不同方向放置的监测模块分别检测相应方向的障碍物或人员的相对距离和环境场景信息。每一监测模块的超声波传感器模块与相对子控制器模块通过串口连接。相对子控制器模块与所述相对子通信模块通过网线连接。每一监测模块的相对实景采集模块通过网线与相对子通信模块连接。在一实施例中，每一监测模块为一个监测子模块，监测子模块包括超声波传感器模块及相对实景采集模块。每一个监测子模块用于分别采集对应方向的障碍物或人员的相对距离和环境场景信息。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述绝对位置监控子系统还包括绝对子控制器模块350，所述绝对子控制器模块分别与所述绝对子通信模块和所述激光测距模块连接，使得所述绝对子通信模块和所述激光测距模块通信连接。所述绝对子控制器模块用于对所述绝对距离的数据进行读取和初步处理，以控制激光测距模块测距并减少绝对距离的数据噪音。在本实施例中，绝对子控制器模块通过网口与其他设备进行数据的通信传输。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述绝对位置监控子系统还包括云台巡航模块360，所述云台巡航模块与所述绝对子控制器模块连接。在本实施例中，云台巡航模块和激光测距模块均通过串口与绝对子控制器模块连接。在一实施例中，绝对子控制器模块为核心板主控系统及外围扩展电路，以通过串口对激光测距模块和云台巡航模块分别进行数据的读取，并通过网口传送数据。绝对子控制器模块可以是AM3354控制芯片，在其他实施例中，绝对子控制器模块还可以是其他型号的控制芯片。

在其中一个实施例中，所述云台巡航模块用于设于所述参照点处，以测量于所述参照点采集所述作业图像信息的水平偏角和垂直俯仰角。在其中一个实施例中，绝对子控制器模块通过云台巡航模块获取云台的水平偏角和垂直俯仰角信息。在其中一个实施例中，所述上位机终端还用于根据所述水平偏角和所述垂直俯仰角获得所述实时定位坐标，使上位机终端根据绝对距离、水平偏角和垂直俯仰角获得目标对象的实时定位坐标，这样获得的实时定位坐标的精度更准确。

在其中一个实施例中，所述激光测距模块、所述绝对实景采集模块和所述云台巡航模块同轴设置，并通过绝对子通信模块将作业图像信息，无线回送给上位机安全作业系统。由于激光测距模块、绝对实景采集模块和云台巡航模块同轴设置，使激光测距模块、绝对实景采集模块和云台巡航模块均具有相同的水平偏角和垂直俯仰角，减少了上位机终端的计算简易度。

在开始吊装时，先通过上位机终端调整云台巡航模块使得目标对象在吊装场景的画面中心，然后标定目标对象；然后开始自动追踪，以对吊车作业安全实时监控和定位保护。在上位机终端的可视化系统界面中，可看到吊装全程的实景与安全提示，吊装工作人员根据主控画面即可高效安全完成吊装作业。当出现预警时，吊车作业装置可自动启动预警应急提示与处理，保障吊装过程安全高效。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种吊车作业方法，其特征在于，包括：

在吊装目标对象的作业区域设定多个标志物；

测量目标对象分别与每一所述标志物的相对距离；

采集吊装所述目标对象周围的环境场景信息；

根据所述相对距离和所述环境场景信息，显示吊装场景图像；

分别对多个所述标志物进行标定，以构建吊车作业安全的虚拟电子围栏，所述虚拟电子围栏显示于所述吊装场景图像中；

于参照点采集所述吊车吊装所述目标对象的作业图像信息；获取于所述参照点采集所述作业图像信息的水平偏角和垂直俯仰角；

于所述参照点处测量所述吊车吊装的所述目标对象的绝对距离，所述绝对距离为所述参照点与所述目标对象之间的距离；

根据所述水平偏角、所述垂直俯仰角和所述绝对距离，获得所述目标对象的实时定位坐标；

当所述实时定位坐标不于所述虚拟电子围栏中时，则进行报警；

其中，所述参照点位于邻近所述吊车吊装所述目标对象的作业区域的位置。

2.根据权利要求1所述的吊车作业方法，其特征在于，在于参照点采集所述吊车吊装所述目标对象的作业图像信息之前，以及于参照点采集所述吊车吊装所述目标对象的作业图像信息之后，所述吊车作业方法还包括步骤：

根据所述作业图像信息，判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置。

3.根据权利要求2所述的吊车作业方法，其特征在于，在判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置的步骤之后，所述吊车作业方法还包括步骤：

将所述目标对象保持在所述吊装场景图像的中心位置。

4.一种吊车作业装置，其特征在于，包括：

相对位置监控子系统，包括第一电源模块、监测模块和相对子通信模块，所述第一电源模块分别与所述监测模块、所述相对子控制器模块和所述相对子通信模块电连接，所述监测模块用于采集吊装目标对象周围的环境场景信息，并测量所述目标对象与标志物的相对距离，所述监测模块与所述相对子通信模块通信连接；

绝对位置监控子系统，包括第二电源模块、激光测距模块、绝对子通信模块和绝对实景采集模块；所述第二电源模块分别与所述激光测距模块、所述绝对子通信模块和所述绝对实景采集模块电连接；所述激光测距模块用于测量参照点与所述目标对象的绝对距离；所述绝对子通信模块分别与所述激光测距模块和所述绝对实景采集模块通信连接；所述绝对实景采集模块用于采集吊车吊装所述目标对象的作业图像信息；所述激光测距模块和所述绝对实景采集模块均用于设于所述参照点处；以及

上位机安全作业监控系统，包括第三电源模块、主通信模块和上位机终端，所述第三电源模块分别与所述上位机终端和所述主通信模块电连接，所述主通信模块分别与所述上位机终端、所述相对子通信模块和所述绝对子通信模块通信连接，所述上位机终端用于根据所述相对距离和所述环境场景信息显示吊装场景图像、及构建吊车作业安全的虚拟电子围栏、及判断所述目标对象位于所述吊装场景图像中的位置、及根据所述绝对距离获得所述目标对象的实时定位坐标；

其中，所述参照点位于邻近所述吊车吊装所述目标对象的作业区域的位置。

5.根据权利要求4所述的吊车作业装置，其特征在于，所述监测模块包括相对实景采集模块和超声波传感器模块，所述相对实景采集模块用于采集吊装目标对象周围的环境场景信息，所述超声波传感器模块用于测量所述目标对象与标志物的相对距离，所述相对子通信模块分别与所述相对实景采集模块和所述超声波传感器模块通信连接。

6.根据权利要求5所述的吊车作业装置，其特征在于，所述相对位置监控子系统还包括相对子控制器模块，所述相对子控制器模块分别与所述相对子通信模块和所述超声波传感器模块连接，使得所述相对子通信模块与所述超声波传感器模块通信连接；所述相对子控制器模块用于对所述相对距离的数据进行读取和初步处理。

7.根据权利要求5所述的吊车作业装置，其特征在于，所述监测模块的数目为多个，每一监测模块用于分别采集对应方向的所述环境场景信息，并测量所述目标对象与对应方向的所述标志物的相对距离。

8.根据权利要求4所述的吊车作业装置，其特征在于，所述绝对位置监控子系统还包括绝对子控制器模块，所述绝对子控制器模块分别与所述绝对子通信模块和所述激光测距模块通信连接，使得所述绝对子通信模块和所述激光测距模块通信连接，所述绝对子控制器模块用于对所述绝对距离的数据进行初步处理。

9.根据权利要求4所述的吊车作业装置，其特征在于，所述绝对位置监控子系统还包括云台巡航模块，所述云台巡航模块与所述绝对子控制器模块连接，所述云台巡航模块用于设于所述参照点处，以测量于所述参照点采集所述作业图像信息的水平偏角和垂直俯仰角；所述上位机终端还用于根据所述水平偏角和所述垂直俯仰角获得所述实时定位坐标。

10.根据权利要求9所述的吊车作业装置，其特征在于，所述激光测距模块、所述绝对实景采集模块和所述云台巡航模块同轴设置。