CN110805083A - 一种平地机施工现场人员安全防护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种平地机人员安全防护系统，包括环境监测模块、控制模块及执行机构，所述执行机构包括动力系统、前机架、后机架、推土板、刮刀、松土器；平地机周围的区域设定值x根据以下方式设定：工作区域：平地机施工现场区域；正在施工区域：平地机作业半径内区域；高危险区域：平地机作业半径内区域的前机架前后方、后机架前后方及驾驶室下方；工作区域x值<正在施工区域x值<高危险区域x值；进一步的，所述视频探测器的监测区域包括：驾驶员视觉盲区、平地机作业范围区域、平地机所在地面。
Description
技术领域
本发明属于工程机械安全防护领域，具体涉及一种平地机施工现场人员安全防护系统。
背景技术
工程机械广泛应用于工程施工的各种领域，具有作业效率高、施工速度快等优点，其中，平地机是一种具有代表性的道路和土方机械，其应用范围广、场地适应性好、能够灵活完成土方移动、地面刮平、坡面修整等多种施工任务。
随着社会的发展，工程机械的施工安全日益重要，以平地机为例，施工作业现场的安全主要包括以下几方面：
1、施工现场的人员安全，包括平地机驾驶员和现场其他人员的安全；
2、施工现场的设备安全，包括平地机、现场施工范围内的其他设备安全；
3、施工现场的环境安全，包括现场地基、周围建筑物和构筑物等安全。
对于平地机施工现场的人员安全，现有技术采取的技术措施主要是在平地机上安装摄像头，用于拍摄驾驶员视觉盲区的视频，并在驾驶室内的显示屏上显示拍摄到的视频，提供给驾驶员作为参考。
上述现有技术采取的技术措施有以下缺点：
1、视频包含较多信息，包含施工现场的环境、建筑等各种信息，并没有把人员信息提取出来重点处理；
2、施工现场的人员安全，很大程度依靠驾驶员的注意力集中和处置得当，而实际上平地机驾驶员的注意力主要在平地机作业机构及其作业过程控制，只有很小一部分注意力关注显示屏，因而并不能很好地保护现场施工人员的安全；
3、当施工现场即将发生安全事故时，平地机不能自动采取措施，以避免安全事故。
发明内容
本方案提供了一种平地机人员安全防护系统，能够采集并提取重点信息、实时识别现场人员、根据危险程度及时采取合适的措施，进而避免平地机施工现场人员安全事故的发生。本发明的技术方案如下：
一种平地机人员安全防护系统，包括环境监测模块、控制模块及执行机构，
所述环境监测模块与控制模块相联接，环境监测模块监测到的信号输入控制模块；所述控制模块与执行机构联接，控制模块发送执行信号给执行机构，用于对平地机进行操作控制；
所述执行机构包括动力系统、前机架、后机架、推土板、刮刀、松土器；
所述的环境监测模块包括视频探测器，用于探测和检测平地机周围的视频图像；
所述控制模块与云端服务器通过远程通讯装置保持连接，实现控制模块与云端服务器进行数据交换；
所述控制模块与云端服务器采集视频探测器的信号进行实时计算，得出平地机的安全状态值f；预先设定一个安全状态值f的触发值A，当安全状态值f≧A时，控制模块输出执行信号到执行机构，限制执行机构的运动速度不超过预先设定值B；
进一步的，所述安全状态值f的计算方法如下：
其中，x为平地机工作现场的区域设定值
v1为平地机行驶速度
S为平地机及其工作装置在行驶方向上到人的距离，
a为常数；b为预设值，其物理意义是平地机停止时到人的剩余距离，
v2为人员的移动速度，正向表示靠近危险区域，负向表示靠近低危险区域。
所述平地机周围的区域设定值x根据以下方式设定：
工作区域：平地机施工现场区域；
正在施工区域：平地机作业半径内区域；
高危险区域：平地机作业半径内区域的前机架前后方、后机架前后方及驾驶室下方；
工作区域x值<正在施工区域x值<高危险区域值；
进一步的，所述视频探测器的监测区域包括：驾驶员视觉盲区、平地机作业范围区域、平地机所在地面；
进一步的，所述平地机周围的区域设定值x为：
工作区域x＝2.5，正在施工区域x＝9，高危险区域x＝100；
进一步的，安全状态值f的触发值A＝75；
进一步的，限制执行机构的运动速度值B＝0。
本发明的原理如下：
1、系统组成和连接关系
在平地机上装有环境监测模块，所述的环境监测模块包括电磁波探测器、雷达探测器和视频探测器中的部分或全部。环境监测模块用于探测和检测平地机周围的视频图像、物体形状、物体的距离等信号。
环境监测模块与平地机的控制模块相连接，环境监测模块监测到的信号输入控制模块。
平地机上装有控制模块，用于平地机的整机控制。控制模块用于平地机安全状态信息和过程数据的接收、存储、处理和输出。
控制模块与云端服务器通过远程通讯装置保持连接，实现控制模块与云端服务器进行数据交换。控制模块与云端服务器共同承担平地机的安全防护。
为了实现平地机的安全防护，控制模块输出安全保护信号，用于控制模块对平地机进行操作控制，以提高平地机和施工现场的安全性。
2、本方案所述的安全防护系统的工作原理
环境监测模块对平地机周围的环境进行实时监测，主要监测区域包括：
驾驶员视觉盲区，
平地机作业范围区域，
平地机所在地面，
环境监测模块的实时数据输入到控制模块后，控制模块对环境监测数据进行处理，调用人形识别模块，并进行本地实时运算，获得初步的本地结论信息，包括不同区域的人员数量及其移动速度；同时，控制模块通过与云端服务器的通讯，将这些环境监测数据和初步计算结论发送到云端服务器，同时接收云端服务器发来的云端结论信息。本地结论信息和云端结论信息描述了下列与安全相关的信息：
监测区域内的人员数量；
监测区域内的人员位置；
监测区域内人员的移动速度；
综合本地结论信息和云端结论信息，控制模块输出执行信号。执行信号发送给对应的执行机构，用于操纵平地机的部件或整机动作，从而避免危险发生，提高平地机的安全性。
3、本方案工作过程中采用的控制方法
通过预先定义和设定的方式，根据距离平地机的远近程度，把平地机周围的区域划分为几个逐层包含的区域，区域划分方式为：
工作区域：平地机施工现场区域；
正在施工区域：平地机作业半径内区域；
高危险区域：平地机作业半径内区域的前机架前后方、后机架前后方及驾驶室下方。
上述高危险区域是正在施工区域的一部分，正在施工区域是工作区域的一部分；
综合本地结论信息和云端结论信息，控制模块输出平地机行驶速度v1、高危险区域内最近人员的移动速度v2和平地机到人员的距离S。
控制模块按照如下方法计算安全状态值f(v1,v2,S)：
其中，x为平地机工作现场的区域设定值
v1为平地机行驶速度
S为平地机及其工作装置在行驶方向上到人的距离，
a为常数；b为预设值，其物理意义是平地机停止时到人的剩余距离，
v2为人员的移动速度，正向表示靠近危险区域，负向表示靠近低危险区域。
上述计算方法，可以等价修改为其他形式的计算方法。其他等价计算方法也在本发明的保护范围之内。
预先设定一个安全状态值f(v1,v2,S)的触发值A，当安全状态值f(v1,v2,S)≧A时，控制模块输出安全保护信号到执行机构，限制执行机构的运动速度不超过预先设定值B。执行机构包括动力系统、前机架、后机架、推土板、刮刀、松土器。
附图说明
图1是本发明各模块的连接关系示意图
图2是本发明的控制方法流程图
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案：
1、系统组成和连接关系
在平地机上装有环境监测模块，所述的环境监测模块采用视频探测器，用于探测和检测平地机周围的视频图像。
视频探测器与平地机的控制模块通过控制总线相连接，视频探测器监测到的信号通过控制总线输入控制模块。
平地机上装有主控制器，作为控制模块，主控制器通过控制总线与远程通讯装置相连接，远程通讯装置通过无线通讯与云端服务器保持连接和数据交换。
为了实现平地机的安全防护，主控制器输出安全保护信号给执行机构，用于主控制器对平地机进行操作控制，以提高平地机施工现场人员的安全性。所述执行机构包括动力系统、前机架、后机架、推土板、刮刀、松土器。上述各模块的连接关系如图1所示。
2、本方案所述的安全防护系统的工作原理
视频探测器对平地机周围的环境进行实时监测，主要监测区域包括：
驾驶员视觉盲区，
平地机作业范围区域，
平地机所在地面，
视频探测器的实时数据输入到主控制器后，主控制器对环境监测数据进行处理，调用人形识别模块，并进行本地实时运算，获得初步的本地结论信息，包括不同区域的人员数量及其移动速度；同时，主控制器通过与云端服务器的通讯，将这些环境监测数据部分或全部发送到云端服务器，同时接收云端服务器发来的云端结论信息。本地结论信息和云端结论信息的内容描述了下列与安全相关的信息：
监测区域内的人员数量；
监测区域内的人员位置；
监测区域内人员的移动速度和方向；
综合本地结论信息和云端结论信息，主控制器输出执行信号。执行信号发送给对应的执行机构，用于操纵平地机的部件或整机动作，从而避免危险发生，提高平地机的安全性。
3、本方案工作过程中采用的控制方法
本方案的控制方法流程图如图2所示，通过预先定义和设定的方式，根据距离平地机的远近程度，把平地机周围的区域划分为三个逐层包含的区域，区域划分方式为：
工作区域：平地机施工现场区域，即平地机的任何部分可能进入的范围；
正在施工区域：平地机当前所在的作业半径内区域；
高危险区域：平地机作业半径内区域的前机架前后方、后机架前后方及驾驶室下方。
上述高危险区域是正在施工区域的一部分，正在施工区域是工作区域的一部分。
综合本地结论信息和云端结论信息，控制模块输出平地机行驶速度v1、高危险区域内最近人员的移动速度v2和平地机到人员的距离S。
控制模块按照如下方法计算安全状态值f(v1,v2,S)：
其中，x为平地机工作现场的区域设定值
v1为平地机行驶速度
S为平地机及其工作装置在行驶方向上到人的距离，
a为常数；b为预设值，其物理意义是平地机停止时到人的剩余距离，
v2为人员的移动速度，正向表示靠近危险区域，负向表示靠近低危险区域。
上述计算方法，可以等价修改为其他形式的计算方法。其他等价计算方法也在本发明的保护范围之内。
预先设定一个安全状态值f(v1,v2,S)的触发值A,A＝平地机的额定制动减速度，可以根据车辆的实际参数进行设置，当安全状态值f(v1,v2,S)≧A时，主控制器输出安全保护信号到执行机构，限制执行机构的运动速度不超过预先设定值B，本实施例取B＝0。执行机构包括动力系统、前机架、后机架、推土板、刮刀、松土器。
以上是对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种平地机人员安全防护系统，其特征在于，包括环境监测模块、控制模块及执行机构，
所述环境监测模块与控制模块相联接，环境监测模块监测到的信号输入控制模块；所述控制模块与执行机构联接，控制模块发送执行信号给执行机构，用于对平地机进行操作控制；
所述执行机构包括动力系统、前机架、后机架、推土板、刮刀、松土器；
所述的环境监测模块包括视频探测器，用于探测和检测平地机周围的视频图像；
所述控制模块与云端服务器通过远程通讯装置保持连接，实现控制模块与云端服务器进行数据交换；
所述控制模块与云端服务器采集视频探测器的信号进行实时计算，得出平地机的安全状态值f；预先设定一个安全状态值f的触发值A，当安全状态值f≧A时，控制模块输出执行信号到执行机构，限制执行机构的运动速度不超过预先设定值B；
所述安全状态值f的计算方法如下：
其中，x为平地机工作现场的区域设定值
v1为平地机行驶速度
S为平地机及其工作装置在行驶方向上到人的距离，
a为常数；b为预设值，其物理意义是平地机停止时到人的剩余距离，
v2为人员的移动速度，正向表示靠近危险区域，负向表示靠近低危险区域；
所述平地机周围的区域设定值x根据以下方式设定：
工作区域：平地机施工现场区域；
正在施工区域：平地机作业半径内区域；
高危险区域：平地机作业半径内区域的前机架前后方、后机架前后方及驾驶室下方；
工作区域x值<正在施工区域x值<高危险区域x值。
2.根据权利要求1所述的平地机人员安全防护系统，其特征在于，安全状态值f的触发值A＝平地机的额定制动减速度。
3.根据权利要求1所述的平地机人员安全防护系统，其特征在于，所述平地机周围的区域设定值x为：
工作区域x＝2.5，正在施工区域x＝9，高危险区域x＝100。
4.根据权利要求1所述的平地机人员安全防护系统，其特征在于，限制执行机构的运动速度值B＝0。
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| CN201910980828.0A CN110805083A (zh) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | 一种平地机施工现场人员安全防护系统 |
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