CN110733983A - 一种塔吊安全控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的塔吊安全控制方法及控制系统，其中，视觉传感装置，通过拍照采集作业面的人员和吊运的吊物相关信息；通讯单元，用于实现视觉传感装置与信息处理单元的通讯连接；信息处理单元，用于处理视觉传感装置的相关信息，根据视觉传感装置的拍照信息，确定吊物的尺寸大小，根据吊物的尺寸大小确定危险区域，从而控制塔吊的安全运行。通过对驾驶员操作习惯的数据分析，将危险源提前削除，提高驾驶员的整体素质。

Description

一种塔吊安全控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种塔吊系统及其控制方法，具体而言，涉及一种塔吊安全控制系统及其控制方法。

背景技术

塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，建筑施工时对塔吊的依赖性越来越大。塔吊吊起的重物脱落会带来重大安全隐患，但因为塔吊吊钩距离作业面远，驾驶员无法用肉眼准确判断重物是否会给施工人员带来危险。如果施工人员一进入塔吊下方的危险区域就进行报警，使得施工人员迅速离开，并通知驾驶员注意操作避让，则可以减少伤亡，降低安全事故的发生率。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种塔吊安全控制系统及其控制方法。通过视觉传感装置收集塔吊作业面人员的情况，帮助驾驶员判断作业面人员是否正处在危险区域。通过计算机算法和图像数据融合，自动识别出危险区域大小，对作业面人员提出预警。通过对驾驶员操作习惯的数据分析，将危险源提前消除，提高驾驶员的整体素质。

具体地：本发明提供一种塔吊安全控制方法，包括：吊物识别，危险区域确定，人员识别：

吊物识别，用于确定实时图像中是否有吊物存在，计算得出吊物尺寸大小；

危险区域确定，根据吊物尺寸大小确定危险区域的范围；

人员识别，用于确定实时图像中是否有人员存在；

根据人员识别和危险区域确定情况，当判断有人员处在危险区域内或接近危险区域，并输出判断结果。

优选地，确定危险区域的方式为下述方式的任一种：

之一，根据吊物等效直径d1和吊物相对作业面的高度h2确定作业面的危险区域的直径d4；以吊物中心在作业面上的投影点为圆心、危险区域的直径d4为直径形成的面积范围即所述危险区域；

之二，以吊物中心在作业面上的投影点为圆心、吊物等效直径d1作为危险区域直径d4，其形成的面积范围即所述危险区域。

优选地，所述控制方法进一步基于所述吊物相对作业面的高度h2和所述危险区域直径d4确定预警区域直径d3，所述预警区域直径d3=d4+2§，所述§为常数，根据吊物相对作业面的高度h2确定；

以吊物中心在作业面上的投影点为圆心、预警区域直径d3为直径形成的面积范围即所述预警区域；

当判断作业面有人员处在预警区域内或接近预警区域，输出判断结果。

优选地，还包括根据风速、塔吊的摆动情况调整危险区域和预警区域，即在原确定的危险区域和预警区域时基础上增加一定的裕量。

优选地，还包括报警提示：当有人员处在或接近危险区域时，或有人员处在或接近预警区域时，报警提示司机采取相应安全操作。

优选地，还包括在有人员处在或接近危险区域的判断结果时发出的危险区域警报和在有人员处在或接近预警区域的判断结果时发出的预警区域警报，警报等级不同。

优选地，当报警提示司机采取相应操作提示无效时，会将提示信息发送到所述管理平台显示器。

优选地，还包括司机管理：对进行操作的驾驶员资格进行识别和记录司机是否在收到危险或预警警报时违规操作并将数据传送司机云端数据库；所述司机云端数据库是建立在远程的云端服务器，与各地区、各项目现场司机识别单元连接，实现项目现场数据向司机云端服务器的实时上传、收集并分析司机过往记录和行为次数，给工地管理人员提供管理依据。

优选地，还包括用于在操作人员进入驾驶室时，对其身份进行甄别分析，对非合适身份的操作人员进行报警，和/或拒绝执行非适格操作人员的操作。

另外本发明还提供一种塔吊安全控制系统，所述控制系统用于执行本发明任一所述的控制方法。

优选地，所述控制系统包括信息采集单元，所述信息采集单元包括视觉传感器，所述视觉传感器实时采集作业面人员和塔吊吊物的图像信息；

通讯单元，实现信息采集单元与信息处理单元的通讯连接；

信息处理单元，对所述视觉传感器采集的图像信息进行处理，根据所述图像信息计算所述吊物的尺寸大小；确定危险区域，并判断作业面是否有人员处在危险区域内或接近危险区域，并输出判断结果。

优选地，所述信息采集单元还包括塔吊状态传感器，用于检测塔吊的各种运行状态。

优选地，所述控制系统还包括警报单元，所述警报单元用于发出危险警报信息。

优选地，所述控制系统还包括司机识别单元和司机云端数据库，所述该司机识别单元通过所述通讯单元与所述信息处理单元通讯连接，所述司机识别单元安装在驾驶室内，对进行操作的驾驶员资格进行识别和记录司机是否在收到危险警报或预警警报时违规操作并将数据传送司机云端数据库；所述司机云端数据库是建立在远程的云端服务器，与各地区、各项目现场司机识别单元连接，实现项目现场数据向司机云端服务器的实时上传、收集并分析司机过往记录和违规行为次数，给工地管理人员提供管理依据

另外本发明还提供一种塔吊安全控制系统，包括：

信息采集单元，所述信息采集单元包括视觉传感器，所述视觉传感器实时采集作业面人员和塔吊吊物的图像信息并将图像信息通过通讯单元传送给信息处理单元处理；

通讯单元，实现信息采集单元与信息处理单元的通讯连接；

信息处理单元，对所述视觉传感器采集的图像信息进行处理，根据所述图像信息计算所述吊物的尺寸大小并确定危险区域；判断作业面是否有人员处在危险区域内或接近危险区域，并输出判断结果。

优选地，确定危险区域的方式为下述方式的任一种：

之一，根据吊物等效直径d1和吊物相对作业面的高度h2确定作业面的危险区域的直径d4；以吊物中心在作业面上的投影点为圆心、危险区域的直径d4为直径形成的面积范围即所述危险区域；

之二，以吊物中心在作业面上的投影点为圆心、吊物等效直径d1作为危险区域直径d4，其形成的面积范围即所述危险区域。

优选地，所述信息采集单元还包括塔吊状态传感器，所述塔吊状态传感器包括多个安装在塔吊不同位置上的高度传感器，用于采集视觉传感器相对作业面的高度H和视觉传感器相对吊物的高度h1;

所述通讯单元还实现塔吊状态传感器与信息处理单元的通讯连接；

所述信息处理单元还用于计算吊物相对作业面的高度h2，其中，h2=H-h1;

所述信息处理单元还基于所述吊物相对作业面的高度h2和所述危险区域直径d4确定预警区域直径d3，所述预警区域直径d3=d4+2§，所述§为常数，根据吊物相对作业面的高度h2确定；

以吊物中心在作业面上的投影点为圆心、预警区域直径d3为直径形成的面积范围即所述预警区域；

所述信息处理单元还判断作业面是否有人员处在预警区域内或接近预警区域，并输出判断结果。

优选地，信息处理单元还用于分析处理塔吊状态传感器的信息，并结合视觉传感器的信息，控制塔吊的安全运行；所述塔吊状态传感器包括风速传感器和幅度传感器，当塔吊状态传感器检测到风速较大，幅度传感器检测到塔吊有摆动时，根据风速、塔吊的摆动情况，对所述信息处理单元在原确定的危险区域和预警区域时基础上增加一定的裕量。

优选地，所述控制系统还包括警报单元，所述警报单元在收到所述信息处理单元输出的有人员处在或接近危险区域的判断结果时发出的危险区域警报和在收到所述信息处理单元输出的有人员处在或接近预警区域的判断结果时发出的预警区域警报，警报等级不同。

优选地，所述控制系统还包括监控平台，监控平台包括驾驶室吊钩可视化显示器、塔吊状态显示器和管理平台显示器，用于接收信息处理单元发出的控制指令并输出到管理平台显示器中，并报警提示司机采取相应安全操作。

优选地，所述相应安全操作为使塔吊减速直至安全停车。

优选地，当警报单元报警提示司机采取相应操作提示无效时，会将提示信息发送到所述管理平台显示器。

优选地，所述控制系统还包括司机识别单元和司机云端数据库，所述该司机识别单元通过所述通讯单元与所述信息处理单元通讯连接，所述司机识别单元安装在驾驶室内，对进行操作的驾驶员资格进行识别和记录司机是否在收到危险警报或预警警报时违规操作并将数据传送司机云端数据库；所述司机云端数据库是建立在远程的云端服务器，与各地区、各项目现场司机识别单元连接，实现项目现场数据向司机云端服务器的实时上传、收集并分析司机过往记录和违规行为次数，给工地管理人员提供管理依据。

优选地，当所述司机识别单元识别出塔吊操作人员不是具有适格身份的司机时，进行报警和/或拒绝执行非适格操作人员的操作。

优选地，司机识别单元还用于在操作人员进入驾驶室时，对其身份进行甄别分析，对非合适身份的操作人员进行报警，和/或拒绝执行非适格操作人员的操作。

优选地，视觉传感装置安装在塔吊的运动小车上。

另外本发明还提供一种塔吊安全控制方法，包括：信息采集过程，信息处理过程，控制输出过程；其中

（1）信息采集包括如下步骤：

A01：信息采集开始；

A02：对司机资格进行身份识别，如果身份识别结果司机为适格驾驶人，则进入下一步骤，否则返回到步骤A01；

A03：塔吊作业启动，采集塔吊吊物和作业面人员的图像信息以及塔吊运行状态信息；

A04：将采集到的上述信息传送给信息处理单元；

（2）信息处理包括如下步骤：

B01：信息处理开始；

B02：进行信息刷新对比；

B03：进行信息运算；

B04：进行特征甄选，获取吊物运行状态特征、作业面人员特征、以及危险区域、预警区域特征；

B05：是否存在风险的结果判断，如果存在风险，则进入控制输出过程，否则，塔吊安全作业，正常运行；

（3）控制输出过程包括如下步骤：

C01：控制输出开始；

C02：报警提示司机进行安全操作，对塔吊进行降速处理，若提示信息无效可发送后台APP或管理平台显示器；

C03：对塔吊进行降速处理的结果判断，如果还未安全，继续控制塔吊减速处理，如果已经安全，进入下一步骤；

C04：塔吊安全停车。

优选地，上述控制输出过程中，在控制塔吊降速安全停车的同时还记录司机是否在收到危险或预警警报时违规操作并记录违规行为次数。

优选地，上述塔吊安全作业控制方法，可采用上述控制系统实现。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 本发明的塔吊作业面人员安全检测系统示意图。

图2 本发明的云端司机数据库示意图。

图3 本发明的塔吊作业面人员安全检测系统主流程示意图。

图4 本发明的信息处理单元算法融合示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种结构，但这些结构不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一结构与另一结构。因此，下文论述的第一结构可称为第二结构而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

本申请不但提供一种塔吊的安全控制方法，还提供一种整体的作业方法及控制系统。在该些改进方案中，本申请给出了不同于现有技术的安全控制手段及控制方法。具体如下：

下面结合附图1-4对本发明中的具体实施方式的内容进行详细描述：

如图1所示，一种塔吊安全控制系统，包括：

信息采集单元，所述信息采集单元包括视觉传感器，所述视觉传感器实时采集作业面人员和塔吊吊物的图像信息并将图像信息通过通讯单元传送给信息处理单元处理；

通讯单元，实现信息采集单元与信息处理单元的通讯连接；

信息处理单元，对所述视觉传感器采集的图像信息进行处理，根据所述图像信息计算所述吊物的尺寸大小并确定危险区域；判断作业面是否有人员处在危险区域内或接近危险区域，并输出判断结果。

具体的：

这里的作业面可以是作业面也可以是楼面等其他作业面。

优选地，视觉传感装置为相机，安装在塔吊的运动小车上，用来对作业面的人员和吊运的材料进行拍照，实现人员和材料图像数据的采集，并将数据传送给计算机进行处理。本申请的作业面人员和吊物的图像可通过同一相机来完成，且两者可拍在同一照片上进行数据处理和识别。

优选地，信息采集单元还可以还包括塔吊状态检测，通讯单元还实现塔吊状态传感器与信息处理单元的通讯连接。塔吊状态传感器是基于塔吊外部状态的传感器，用于对塔吊的运行状态实时监控，如角度传感器，幅度传感器，重量传感器，风速传感器，位移传感器，高度传感器等，可以根据需要安装在塔吊的各个检测位置，实现对塔吊自身运行状态的实时监控和数据收集。当然，本实施例并不要求该些传感器全部具有，可以根据实际需要选择其中一种或多种，如高度传感器在本实施例是尤为重要的。优选地，考虑到吊钩不适合安装塔吊状态传感器，塔吊状态传感器包括多个安装在塔吊不同位置上的高度传感器，用于采集视觉传感器相对作业面的高度H和视觉传感器相对吊物的高度h1;由此信息处理单元还可以计算吊物相对作业面的高度h2，h2=H-h1。当塔吊状态传感器检测到风速较大，塔吊有摆动时，根据风速、塔吊的摆动情况，适当增加所述危险区域或预警区域的范围。

信息处理单元可以优选的，可以处理视觉传感装置，塔吊状态传感器，司机识别单元的相关信息；还可以根据视觉传感装置的拍照信息，确定吊物的尺寸大小以及分析处理塔吊状态传感器的信息，根据吊物的尺寸大小确定危险区域或进一步的根据吊物高度确定预警区域；以及判断否有人员处在危险区域或接近危险区域，从而控制塔吊的安全运行；此外，信息处理单元还用于分析司机识别单元的信息，从而控制塔吊的安全运行。

优选地，信息处理单元包括计算机和服务器，可通过服务器实现不同区域的塔吊安全系统的数据收集、存储、分析和远程控制。信息处理单元由计算机、工作站、超脑服务器等组成，用于处理图像数据，融合不同的视觉算法模型和塔吊状态传感器数据，将收集到的各种数据通过不同接口协议，转换为内部计算模型，最后输出相应的控制指令。

本申请的不安全区域分为两种，一种是危险区域，一种是预警区域。控制系统还包括警报单元，警报单元在收到所述信息处理单元输出的有人员处在或接近危险区域的判断结果时发出的危险区域警报和在收到所述信息处理单元输出的有人员处在或接近预警区域的判断结果时发出的预警区域警报，警报等级不同。

之一，根据吊物等效直径d1和吊物相对作业面的高度h2确定作业面的危险区域的直径d4；以吊物中心在作业面上的投影点为圆心、危险区域的直径d4为直径形成的面积范围即所述危险区域；

之二，以吊物中心在作业面上的投影点为圆心、吊物等效直径d1作为危险区域直径d4，其形成的面积范围即所述危险区域。

需说明的是，本申请中根据所述图像信息识别是否有吊物存在并计算所述吊物的尺寸大小并确定危险区域，并不意味着只根据所述图像信息计算所述吊物的尺寸大小确定危险区域。我们本申请该表达的含义并不排除还考虑其他的因素。对于上述两种确定危险区域的方式，本实施例以第一种方式为优选实施方式。

如图4所示，上述吊物、人员的识别及吊物尺寸的确定、风险区域的确定，本申请给出了信息处理单元算法融合实施例，其利用信息处理单元的计算机将图像与数据库中的模型进行对比，有两种模型，分别是人体识别和吊物识别，用来实现对人体进行识别和对不同的吊物进行识别。人体识别主要通过分析拍的照片进行识别，判断是否有人在危险区域内。吊物识别，可根据图片比例与像素大小计算得出吊物直径，通过对比吊物在图片中的大小，和图片每个像素块所代表的大小（固定），计算得出吊物尺寸（如吊物等效直径d1）。根据吊物等效直径d1和视觉传感器距作业面的高度H进行视觉传感器调焦并确定视觉传感器视野直径d4；以吊物中心在作业面上的投影点为圆心、视觉传感器视野直径d4为直径形成的面积范围即所述危险区域。

如图4所示，可通过视觉传感器拍摄的画面，得到d1的大小，然后根据H和h1得到h2，得出d4的大小。

通过视觉传感器拍摄的画面，得到d1的大小，如根据图片比例与像素大小计算得出吊物等效直径，通过对比吊物在图片中的大小，和图片每个像素块所代表的大小，计算得出吊物尺寸（如吊物等效直径d1）,由于此时，是通过成像在平面上的相片计算出的尺寸，其为平面上的相对尺寸，即在作业面投影的相对尺寸，此时可用上述相片上两点相对的最大距离作为等效直径d1。计算吊物的d1并不限于上述方式，也可以如采用现有的双目摄像头，双目摄像头可以用来测距，可以测量拍摄物的位置，获得拍摄物的大小等参数，即可通过双目摄像头获取吊物任意两点的相对距离，从而得到吊物的等效直径d1。

d4为危险区域直径，即吊物的等效直径在作业面的投影直径，即视觉传感器相机需检测（拍摄）作业区的区域直径范围，基于安全考虑，其取值可与d1相同，也可使其取值稍大于d1。

可根据H，h1计算得到吊物与作业面之间的距离 h2 ，即h2=H-h1。即根据h2的大小确定d4。通常h2越大，d4相应取得越高,以保证一个安全区间，即d4=d1+D,其中D可以根据上述规律根据经验确定，也可取为0。如可在系统里设置h2与D的对应关系，具体计算时，根据上述对应关系获得。其中H为视觉传感器与作业面的距离，h1为视觉传感器与吊物的距离，可通过测距装置获得。如果视觉传感器为双目摄像头，则可通过双目摄像头直接获取上述距离。

本发明的视觉传感器其感测的范围即所述危险区域的范围（即其拍摄范围应当包含所述危险区域）。

图4中采集相机的高度，可通过测距装置获得，也可通过双目摄像头，通过拍摄作业面获得。相机调焦，图4示意出了调焦的方式，其示意出的是根据作业面需要拍摄的危险区域范围d4，距作业面的高度H，成像范围h3确定。本发明的成像范围h3固定，进而可根据吊物的图片在成像范围内所占的像素确定其大小尺寸。当然也可采用自动调焦的方式实现。本发明的检测是否有人员入侵的方式，可为间隔拍照加图像识别的方式实现。

进一步如图4所示，在危险区域外，本申请还设有预警区域，预警区域直径大于危险区域直径，危险等级小于危险区域。具体的，信息处理单元确定预警区域的方式为：基于吊物相对作业面的高度h2和所述危险区域直径d4确定预警区域，其中预警区域直径d3=d4+2§；其中§为常数，根据吊物相对作业面的高度h2确定；预警区域中心以吊物中心在作业面上的投影点为圆心、预警区域直径d3为直径形成的面积范围即所述预警区域；信息处理单元还判断作业面是否有人员处在预警区域内或接近预警区域，并输出判断结果。

由于预警区域为危险区域的范围外加一个安全阈值，因此，§即为一个设定值，本领域技术人员可根据具体情况具体设置，其设定时，可为固定值，如1m,0.5m等。也可根据吊物相对作业面的高度 h2 确定，如吊物越高，吊下来偏移越大，此时§设置的大一些。

以视觉传感器照相机为例：如图4所示意，L为相机焦距，h3为相片高度，d1为吊物等效直径，d4为相机应拍摄的范围，也可称为视野直径,即为吊物的等效直径在作业面的投影直径，用于拍摄上述范围，以确定是否有人员在上述范围内活动。

d5为可能引起危险的危险区域直径（本实施例中等于d4，也可略大于d4），h1为相机到吊物的距离，h2为吊物到作业面（如作业面）的距离，H=h1+h2，也就是确定预警区域所需的作业面的高度h2根据H=h1+h2，通过测H、h1实现。

本发明的吊物的等效直径d1是指吊物实体在任意两点间的最大距离或指吊物在作业面上的投影的任意两点间的最大距离。

针对危险区域也好，预警区域也好，信息处理单元输出结果一方面是警报信息，另一方面是塔吊的控制，如控制塔吊转速减小，直至消除风险，如果不能消除风险，塔吊停机，以实现塔吊的安全运行。为此，述控制系统还包括警报单元，所述警报单元在收到所述信息处理单元输出的有人员处在或接近危险区域的判断结果时发出的危险区域警报和在收到所述信息处理单元输出的有人员处在或接近预警区域的判断结果时发出的预警区域警报，警报等级可以不同。

本申请为实现塔吊的安全运行控制，控制系统还包括司机识别单元，用于对操作的人员进行识别和对司机的操作过程进行记录；信息处理单元还用于分析司机识别单元的信息，并结合视觉传感装置的信息，分析司机是否有引起危险操作的行为；并记录司机的上述行为，进行统计分析，甄别司机是否合格。司机识别单元，通过人脸识别、指纹识别或其他人体特征识别，对进行操作的驾驶员资格进行识别和记录，同时数据会接入云端数据库。

通讯单元通过无线或有线的方式实现信息的传递。通讯单元主要由无线网桥，无线路由，网线等组成。用于实现数据的传输，包括将视觉传感装置采集的图像数据，塔吊状态传感器，驾驶员资质数据，经过分析对比处理后的融合图像数据与各网关，计算机间相互传输通信。

优选地，控制系统还包括监控平台，包括驾驶室吊钩可视化显示器，塔吊状态显示器和管理平台显示器、APP等，用于接收信息处理单元发出的控制指令并输出到显示器中，同时根据报警等级的不同进行声光报警动作并报警提示司机采取相应安全操作。

如图2所示，示意出了云端司机数据库的信息，其中，云服务器存储有地区A，B，……N的信息，及上述地区的司机的相关信息。云端司机数据库，这是建立在远程的云端服务器，通过云端服务器实现数据收集、数据存储、数据分析、数据远程控制。云服务器，是建立在远程云端的服务器，通过无线通讯与各地区、各项目现场智能设备连接，实现数据的实时上传、收集；再通过系统分析司机过往记录，给工地管理人员提供管理依据。

如图3所示，另外本发明还提供一种可实施在上述系统的塔吊安全控制方法，包括：吊物识别，危险区域确定，人员识别；吊物识别，用于确定实时图像中是否有吊物存在，计算得出吊物大小尺寸；

危险区域确定，根据吊物大小尺寸和一个安全范围确定危险区域的范围；

人员识别，用于确定实时图像中是否有人员存在；

根据人员识别和危险区域确定情况，判断是否有人员处在危险区域内或接近危险区域。

其中，人员识别：通过图片素材训练人员存在算法，算法部署在计算机中，实际工作时，系统接收到实时图像，再将图像放入算法模型中进行对比，最后算法模型会给出结果，确认实时图像中是否有人存在。

吊物识别：通过图片素材训练吊物大小算法，算法部署在计算机中，实际工作时，系统接收到实时图像，再将图像放入算法模型中进行对比和计算，最后算法模型会给出结果，确认实时图像中是否有吊物存在，同时会通过内部计算得出吊物大小尺寸。

根据高度数据和吊物大小尺寸，系统计算得出危险区域大小，再融合人员识别情况，输出人员是否在危险区域的结果。

优选地，还包括警告提示，当判断有人员处在危险区域内或接近危险区域时，发出警告提示。可通过定向喇叭在建筑工地的部署，发出警告信息。

优选地，还包括当判断有人员处在危险区域内时，控制塔吊减速或停止运行。

优选地，还包括司机识别，通过司机识别确定预操作塔吊者是否是适格的操作者，并记录司机的操作行为。根据司机的操作行为记录司机的违章行为，并对其进行统计。还包括在操作人员进入驾驶室时，通过司机识别单元对其身份进行甄别分析，对非合适身份的操作人员进行报警，和/或拒绝执行非适格操作人员的操作。

优选地，还包括塔吊运行信息采集，用于采集塔吊的运行信息。

下面结合图3所示，具体描述实施本申请提供安全作业控制实施例。

过程如下：包括：信息采集过程，信息处理过程，控制输出过程；

其中

（1）信息采集包括如下步骤：

A01：信息采集开始；

A02：对司机资格进行身份识别，如果身份识别结果司机为适格驾驶人，则进入下一步骤，否则返回到步骤A01；

A03：塔吊作业启动，采集塔吊吊物和作业面人员的图像信息以及塔吊运行状态信息；

A04：将采集到的上述信息传送给信息处理单元；

(2)信息处理包括如下步骤：

B01：信息处理开始；

B02：进行信息刷新对比；通过刷新对比，可判断图像是否有变化，得出变化信息。

B03：进行信息运算；可以为前后的信息比较，数据分析。

B04：进行特征甄选，获取吊物运行状态特征、作业面人员特征、以及危险区域、预警区域特征；

其中的特征甄选如可选的为通过图像识别的方式进行甄选，即从获取的图像中，甄选出需要关注的对象。如甄选出本发明中的中吊物，作业面人员等，而忽略掉无关的信息，如杂物等。

B05：是否存在风险的结果判断，如果存在风险，则进入控制输出过程，否则，塔吊安全作业，正常运行；

(3)控制输出过程包括如下步骤：

C01：控制输出开始；

C02：报警提示司机进行安全操作，对塔吊进行降速处理，若提示信息无效可发送后台APP或管理平台显示器；

C03：对塔吊进行降速处理的结果判断，如果还未安全，继续控制塔吊减速处理，如果已经安全，进入下一步骤；

C04：塔吊安全停车。

进一步可选的，后面还可以包括一步骤：

C05：在控制塔吊降速安全停车的同时还记录司机是否在收到危险或预警警报时违规操作并记录违规行为次数。

有益效果：

本发明具有至少以下有益效果：

本发明通过视觉传感装置收集塔吊作业面的人员情况，帮助驾驶员判断作业面人员是否正处在危险区域。通过计算机算法和图像数据融合，自动识别出危险区域大小，对作业面人员提出预警。通过对驾驶员操作习惯的数据分析，将危险源提前消除，从而提高驾驶员的整体素质。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (14)

1.一种塔吊安全控制方法，包括：吊物识别，危险区域确定，人员识别；其特征在于：

吊物识别，用于确定实时图像中是否有吊物存在，计算得出吊物尺寸大小；

危险区域确定，根据吊物尺寸大小确定危险区域的范围；

人员识别，用于确定实时图像中是否有人员存在；

根据人员识别和危险区域确定情况，当判断有人员处在危险区域内或接近危险区域，并输出判断结果。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：确定危险区域的方式为下述方式的任一种：

之一，根据吊物等效直径d1和吊物相对作业面的高度h2确定作业面的危险区域的直径d4；以吊物中心在作业面上的投影点为圆心、危险区域的直径d4为直径形成的面积范围即所述危险区域；

之二，以吊物中心在作业面上的投影点为圆心、吊物等效直径d1作为危险区域直径d4，其形成的面积范围即所述危险区域。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述控制方法进一步基于所述吊物相对作业面的高度h2和所述危险区域直径d4确定预警区域：

所述预警区域直径d3=d4+2§，所述§为常数，根据吊物相对作业面的高度h2确定；

以吊物中心在作业面上的投影点为圆心、预警区域直径d3为直径形成的面积范围即所述预警区域；

当判断作业面有人员处在预警区域内或接近预警区域，输出判断结果。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：还包括根据风速、塔吊的摆动情况调整危险区域和预警区域，即在原确定的危险区域和预警区域时基础上增加一定的裕量。

5.根据权利要求3，4任一项所述的控制方法，其特征在于：还包括在有人员处在或接近危险区域的判断结果时发出的危险区域警报和在有人员处在或接近预警区域的判断结果时发出的预警区域警报，警报等级不同。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：还包括司机管理：对进行操作的驾驶员资格进行识别和记录司机是否在收到危险或预警警报时违规操作并将数据传送司机云端数据库；所述司机云端数据库是建立在远程的云端服务器，与各地区、各项目现场司机识别单元连接，实现项目现场数据向司机云端服务器的实时上传、收集并分析司机过往记录和行为次数，给工地管理人员提供管理依据。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：还包括用于在操作人员进入驾驶室时，对其身份进行甄别分析，对非合适身份的操作人员进行报警，和/或拒绝执行非适格操作人员的操作。

8.一种塔吊安全控制系统，其特征在于：所述控制系统用于执行权利要求1-7任一所述的控制方法。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于：所述控制系统包括信息采集单元，所述信息采集单元包括视觉传感器，所述视觉传感器实时采集作业面人员和塔吊吊物的图像信息；

通讯单元，实现信息采集单元与信息处理单元的通讯连接；

信息处理单元，对所述视觉传感器采集的图像信息进行处理，根据所述图像信息计算所述吊物的尺寸大小；确定危险区域，并判断作业面是否有人员处在危险区域内或接近危险区域，并输出判断结果。

10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于：所述信息采集单元还包括塔吊状态传感器，用于检测塔吊的各种运行状态。

11.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于：

所述控制系统还包括警报单元，所述警报单元用于发出危险警报信息。

12.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括司机识别单元和司机云端数据库，所述该司机识别单元通过所述通讯单元与所述信息处理单元通讯连接，所述司机识别单元安装在驾驶室内，对进行操作的驾驶员资格进行识别和记录司机是否在收到危险警报或预警警报时违规操作并将数据传送司机云端数据库；所述司机云端数据库是建立在远程的云端服务器，与各地区、各项目现场司机识别单元连接，实现项目现场数据向司机云端服务器的实时上传、收集并分析司机过往记录和违规行为次数，给工地管理人员提供管理依据。

13.一种如权利要求8-12任一所述的控制系统的塔吊安全作业控制方法，包括：信息采集过程，信息处理过程，控制输出过程；其特征在于：其中

（1）信息采集包括如下步骤：

A01：信息采集开始；

A02：对司机资格进行身份识别，如果身份识别结果司机为适格驾驶人，则进入下一步骤，否则返回到步骤A01；

A03：塔吊作业启动，采集塔吊吊物和作业面人员的图像信息以及塔吊运行状态信息；

A04：将采集到的上述信息传送给信息处理单元；

信息处理包括如下步骤：

B01：信息处理开始；

B02：进行信息刷新对比；

B03：进行信息运算；

B04：进行特征甄选，获取吊物运行状态特征、作业面人员特征、以及危险区域、预警区域特征；

B05：判断是否存在风险，如果存在风险，则进入控制输出过程，否则，塔吊安全作业，正常运行；

控制输出过程包括如下步骤：

C01：控制输出开始；

C02：报警提示司机进行安全操作，对塔吊进行降速处理，若提示信息无效可发送后台APP或管理平台显示器；

C03：对塔吊进行降速处理的结果判断，如果还未安全，继续控制塔吊减速处理，如果已经安全，进入下一步骤；

C04：塔吊安全停车。

14.如权利要求13所述的塔吊安全作业控制方法，包括：在控制塔吊降速安全停车的同时还记录司机是否在收到危险或预警警报时违规操作并记录违规行为次数。

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