CN110723666A - 一种塔式起重机实时监控系统及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塔式起重机实时监控系统及监控方法，所述监控系统包括图像传感器、应变传感器、加速度传感器、第一控制模块及第二控制模块，所述图像传感器配置于塔身、吊臂及吊钩，所述应变传感器配置于塔身及吊钩，所述加速度传感器配置于吊臂，所述图像传感器、应变传感器及加速度传感器接收的信号传输至信号接收器，所述信号接收器与第一控制模块及第二控制模块连接以控制塔式起重机的运行。本发明提供的一种塔式起重机实时监控系统及监控方法，其结构合理，通过设置不同控制权限的第一控制模块及第二控制模块解决塔吊信号工沟通不畅的问题，通过设置图像传感器实时采集现场作业图形解决塔吊视觉盲区的问题，有效提高塔吊运行的安全性。

Description

一种塔式起重机实时监控系统及监控方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，涉及一种塔式起重机实时监控系统及监控方法。

背景技术

建筑工程中，塔式起重机是建筑工地上必不可少的一种起重设备，又名“塔吊”，以一节一节的接长（高）（简称“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。塔式起重机一般都安装在建筑物的一侧，由于建筑物的遮挡，存在一定的视觉盲区。在视觉盲区，塔吊司机的吊装需要通过信号工的指挥操作来完成，由于没有直观的视觉判断，完全依赖人员操作经验，存在一定的安全隐含。

因此，亟需设计一种塔式起重机实时监控系统及监控方法，解决存在的技术问题。

发明内容

本发明的目的是至少一定程度上解决现有技术中存在的部分技术问题，提供的一种塔式起重机实时监控系统及监控方法，其结构合理，通过设置不同控制权限的第一控制模块及第二控制模块解决塔吊信号工沟通不畅的问题，通过设置图像传感器实时采集现场作业图形解决塔吊视觉盲区的问题，有效提高塔吊运行的安全性。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种塔式起重机实时监控系统，其包括图像传感器、应变传感器、加速度传感器、第一控制模块及第二控制模块，所述图像传感器配置于塔身、吊臂及吊钩，所述应变传感器配置于塔身及吊钩，所述加速度传感器配置于吊臂，所述图像传感器、应变传感器及加速度传感器接收的信号传输至信号接收器，所述信号接收器与第一控制模块及第二控制模块连接以控制塔式起重机的运行。

在一些实施例中，所述第一控制模块的控制权限高于第二控制模块的控制权限。

在一些实施例中，所述第一控制模块的数量为一个，所述第二控制模块的数量不少于两个。

在一些实施例中，所述图像传感器为CCD，其构建塔式起重机的周边环境并传输至第一控制模块及第二控制模块，所述第一控制模块及第二控制模块可视化显示塔吊周边环境。

在一些实施例中，所述吊臂上的图像传感器检测吊臂距离障碍物的距离，当检测吊臂距离障碍物的距离超过设定阈值，第一控制模块或第二控制模块控制吊臂停止移动。

在一些实施例中，所述吊钩上的图像传感器检测吊钩距离障碍物的距离，当检测吊钩距离障碍物的距离超过设定阈值，第一控制模块或第二控制模块控制吊钩停止移动。

在一些实施例中，所述应变传感器实时检测塔身及吊钩的承受的载荷，若塔身或吊钩承受载荷超过设定阈值，第一控制模块或第二控制模块控制塔吊停止运行。

在一些实施例中，所述加速度传感器实时检测塔身的摆动情况，当塔身摆动幅度超过设定阈值，第一控制模块或第二控制模块控制塔吊停止运行。

在一些实施例中，所述第一控制模块设置与物品吊装的起始位置，所述第二控制模块设置与物品吊装的终点位置，塔式起重机根据图像传感器、应变传感器及加速度传感器获取的信号，规划塔吊的运动轨迹。

作为本发明的另一方面，其还公开了一种塔式起重机实时监控方法，其包括以下步骤：

S1，塔式起重机上的图像传感器获取塔吊周边环境并在所述第一控制模块及第二控制模块可视化显示；

S2，应变传感器及加速度传感器实时获取塔吊的运行信息并反馈至第一控制模块及第二控制模块；

S3，塔式起重机根据图像传感器、应变传感器及加速度传感器获取的信号，规划塔吊的运动轨迹；

S4，若图像传感器检测吊臂或吊钩距离障碍物的距离超过设定阈值，第一控制模块或第二控制模块控制塔吊停止运行；

S5，若加速度传感器检测塔身摆动幅度超过设定阈值，第一控制模块或第二控制模块控制塔吊停止运行；

S6，若应变传感器检测塔身或吊钩承受载荷超过设定阈值，第一控制模块或第二控制模块控制塔吊停止运行。

本发明有益效果：

本发明提供的一种塔式起重机实时监控系统及监控方法，其结构合理，通过设置不同控制权限的第一控制模块及第二控制模块解决塔吊信号工沟通不畅的问题，通过设置图像传感器实时采集现场作业图形解决塔吊视觉盲区的问题，有效提高塔吊运行的安全性。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1是本发明所述一种塔式起重机实时监控系统的结构示意图；

图2是本发明所述塔式起重机实时监控系统的模块示意图；

图3是本发明所述一种塔式起重机实时监控方法的流程图。

附图中，各标号所代表的部件如下：

10.图像传感器；20.应变传感器；30.加速度传感器；40.第一控制模块；50.第二控制模块；60.信号接收器。

具体实施方式

图1至图3是本申请所述一种塔式起重机实时监控系统及监控方法的相关示意图，下面结合具体实施例和附图，对本发明进行详细说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

本发明所述一种塔式起重机实时监控系统的结构示意图，如图1及图2所示，塔式起重机实时监控系统包括图像传感器10、应变传感器20、加速度传感器30、第一控制模块40及第二控制模块50，所述图像传感器10配置于塔身、吊臂及吊钩，所述应变传感器20配置于塔身及吊钩，所述加速度传感器30配置于吊臂，所述图像传感器10、应变传感器20及加速度传感器30接收的信号传输至信号接收器60，所述信号接收器60与第一控制模块40及第二控制模块50连接以控制塔式起重机的运行。

作为本发明的一个实施例，所述第一控制模块40及第二控制模块50通过无线方式连接于信号接收器60，信号接收器60设置于塔身及吊臂上，因而，塔吊司机无需定岗于塔吊之吊臂的司机部位，吊车司机可在施工现场的其他位置，即，塔吊司机可以在施工现场的其他部位观测、知晓塔吊的运行情况，塔吊司机可以在施工现场的任务位置控制塔吊的运行，有效提高了操作的灵活性。

作为本发明的另一实施例，所述第一控制模块40的控制权限高于第二控制模块50的控制权限。即，第一控制模块40由塔吊司机使用，第二控制模块50在得到第一控制模块40授权后才可用于控制操作塔吊的运行。作为本实施例的一个方面，所述第一控制模块40的数量为一个，所述第二控制模块50的数量不少于两个。第二控制模块50可以设置于塔吊与建筑物距离较近的部位，即塔吊与建筑物容易发生干涉的部位，由作业人员实时监测塔吊的运行情况并实时将塔吊运行信息反馈至第一控制模块40，塔吊司机根据情况灵活授权第二控制模块50进行相关的操作，有效避免塔吊与建筑物或障碍物发生碰撞，提高塔吊作业的安全性。

本发明中，所述第二控制模块50不少于两个，第二控制模块50与第一控制模块40平行设置，即，第二控制模块50的控制权限是相同的，其都与第一控制模块40连接，在得到第一控制模块40的授权后，都可以控制操作塔吊动作。在一些实施例中，所述第二控制模块50也可分级串接，即第二控制模块50可以设置不同的控制权限，在得到较高控制权限的第二控制模块50的授权后，较低控制权限的第二控制模块50才可以控制操作塔吊动作。

作为本发明的一个实施例，所述图像传感器10为CCD，其构建塔式起重机的周边环境并传输至第一控制模块40及第二控制模块50，所述第一控制模块40及第二控制模块50可视化显示塔吊周边环境。所述吊臂上的图像传感器10检测吊臂距离障碍物的距离，当检测吊臂距离障碍物的距离超过设定阈值，第一控制模块40或第二控制模块50控制吊臂停止移动；当图像传感器10检测吊臂距离障碍物的距离超过设定阈值，第一控制模块40或第二控制模块50控制塔吊停止运行。本发明中，吊臂距离障碍物设定阈值范围为400mm-800mm，优选地，所述设定阈值为500mm，在保证塔吊作业安全的前提下，提高塔吊作业的活动范围。

作为本实施例的一个方面，所述吊钩上的图像传感器10检测吊钩距离障碍物的距离，当检测吊钩距离障碍物的距离超过设定阈值，第一控制模块40或第二控制模块50控制吊钩停止移动；当图像传感器10检测吊臂或吊钩距离障碍物的距离超过设定阈值，第一控制模块40或第二控制模块50控制塔吊停止运行。本发明中，吊钩距离障碍物设定阈值范围为100mm-500mm，优选地，所述设定阈值为300mm，在保证塔吊作业安全的前提下，提高塔吊作业的活动范围。

作为本发明的一个方面，所述应变传感器20实时检测塔身及吊钩的承受的载荷，若塔身或吊钩承受载荷超过设定阈值，第一控制模块40或第二控制模块50控制塔吊停止运行。若应变传感器20检测塔身或吊钩承受载荷超过设定阈值，第一控制模块40或第二控制模块50控制塔吊停止运行。

本发明中，所述加速度传感器30实时检测塔身的摆动情况，当塔身摆动幅度超过设定阈值，第一控制模块40或第二控制模块50控制塔吊停止运行。由于塔吊一般较高，高空中的塔吊容易受大风影响，产生较大幅度的摆动，设置在塔身上的加速度传感器30可以实时检测塔身的摆动情况，当加速度传感器30检测塔身摆动幅度超过设定阈值，第一控制模块40或第二控制模块50控制塔吊停止运行。

作为本发明的一个实施例，所述第一控制模块40设置与物品吊装的起始位置，所述第二控制模块50设置与物品吊装的终点位置，塔式起重机根据图像传感器10、应变传感器20及加速度传感器30获取的信号，规划塔吊的运动轨迹。本申请中，所述第一控制模块40及第二控制模块50包括显示屏、吊钩操作旋钮、竖向位移粗调旋钮及竖向位移微旋钮，在第一控制模块40及第二控制模块50的显示屏上会显示塔吊安全作业半径，作业人员可根据显示屏上的显示的信息灵活操作塔吊动作。作为本实施例的一个方面，所述在第一控制模块40及第二控制模块50也可设置自动作业模式，塔吊根据信号接收器60获取的塔吊运行信息，在塔吊安全作业区域内自动运行塔吊作业。

本发明中，信号接收器60包括信号转换模块、信号过滤模块及信号增强模块，信号接收器60可将获取的干扰信号滤除，降低信号噪声，提高获取信号的准确性，保证第一控制模块40及第二控制模块50作业控制的安全性。

作为本实施例的一个方面，塔式起重机上配置的图形传感器10也可设置在无人机上，其盘旋于塔吊上空，使用更广阔的视角观测塔吊的运行情况并将信息映射至第一控制模块40及第二控制模块50。

同时，本发明还公开了一种塔式起重机实时监控方法，其作业流程图，如图3所示，塔式起重机实时监控包括以下步骤：

S1，塔式起重机上的图像传感器10获取塔吊周边环境并在所述第一控制模块40及第二控制模块50可视化显示；

S2，应变传感器20及加速度传感器30实时获取塔吊的运行信息并反馈至第一控制模块40及第二控制模块50；

S3，塔式起重机根据图像传感器10、应变传感器20及加速度传感器30获取的信号，规划塔吊的运动轨迹；

S4，若图像传感器10检测吊臂或吊钩距离障碍物的距离超过设定阈值，第一控制模块40或第二控制模块50控制塔吊停止运行；

S5，若加速度传感器30检测塔身摆动幅度超过设定阈值，第一控制模块40或第二控制模块50控制塔吊停止运行；

S6，若应变传感器20检测塔身或吊钩承受载荷超过设定阈值，第一控制模块40或第二控制模块50控制塔吊停止运行。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明提供的一种塔式起重机实时监控系统及监控方法，其结构合理，通过设置不同控制权限的第一控制模块及第二控制模块解决塔吊信号工沟通不畅的问题，通过设置图像传感器实时采集现场作业图形解决塔吊视觉盲区的问题，有效提高塔吊运行的安全性。

本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种塔式起重机实时监控系统，其特征在于，包括图像传感器、应变传感器、加速度传感器、第一控制模块及第二控制模块，所述图像传感器配置于塔身、吊臂及吊钩，所述应变传感器配置于塔身及吊钩，所述加速度传感器配置于吊臂，所述图像传感器、应变传感器及加速度传感器接收的信号传输至信号接收器，所述信号接收器与第一控制模块及第二控制模块连接以控制塔式起重机的运行。

2.根据权利要求1所述的塔式起重机实时监控系统，其特征在于，所述第一控制模块的控制权限高于第二控制模块的控制权限。

3.根据权利要求1所述的塔式起重机实时监控系统，其特征在于，所述第一控制模块的数量为一个，所述第二控制模块的数量不少于两个。

4.根据权利要求1所述的塔式起重机实时监控系统，其特征在于，所述图像传感器为CCD，其构建塔式起重机的周边环境并传输至第一控制模块及第二控制模块，所述第一控制模块及第二控制模块可视化显示塔吊周边环境。

5.根据权利要求4所述的塔式起重机实时监控系统，其特征在于，所述吊臂上的图像传感器检测吊臂距离障碍物的距离，当检测吊臂距离障碍物的距离超过设定阈值，第一控制模块或第二控制模块控制吊臂停止移动。

6.根据权利要求4所述的塔式起重机实时监控系统，其特征在于，所述吊钩上的图像传感器检测吊钩距离障碍物的距离，当检测吊钩距离障碍物的距离超过设定阈值，第一控制模块或第二控制模块控制吊钩停止移动。

7.根据权利要求1所述的塔式起重机实时监控系统，其特征在于，所述应变传感器实时检测塔身及吊钩的承受的载荷，若塔身或吊钩承受载荷超过设定阈值，第一控制模块或第二控制模块控制塔吊停止运行。

8.根据权利要求1所述的塔式起重机实时监控系统，其特征在于，所述加速度传感器实时检测塔身的摆动情况，当塔身摆动幅度超过设定阈值，第一控制模块或第二控制模块控制塔吊停止运行。

9.根据权利要求1所述的塔式起重机实时监控系统，其特征在于，所述第一控制模块设置与物品吊装的起始位置，所述第二控制模块设置与物品吊装的终点位置，塔式起重机根据图像传感器、应变传感器及加速度传感器获取的信号，规划塔吊的运动轨迹。

10.一种塔式起重机实时监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，塔式起重机上的图像传感器获取塔吊周边环境并在所述第一控制模块及第二控制模块可视化显示；

S2，应变传感器及加速度传感器实时获取塔吊的运行信息并反馈至第一控制模块及第二控制模块；

S3，塔式起重机根据图像传感器、应变传感器及加速度传感器获取的信号，规划塔吊的运动轨迹；

S4，若图像传感器检测吊臂或吊钩距离障碍物的距离超过设定阈值，第一控制模块或第二控制模块控制塔吊停止运行；

S5，若加速度传感器检测塔身摆动幅度超过设定阈值，第一控制模块或第二控制模块控制塔吊停止运行；

S6，若应变传感器检测塔身或吊钩承受载荷超过设定阈值，第一控制模块或第二控制模块控制塔吊停止运行。

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