CN110817765B - 一种叉车工作现场人员安全防护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种叉车人员安全防护系统,包括环境监测模块、控制模块及执行机构,所述执行机构包括起升机构、俯仰机构和行驶机构;环境监测模块对叉车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,叉车作业范围区域,叉车所在地面,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。

Description

一种叉车工作现场人员安全防护系统
技术领域
本发明属于工程机械安全防护领域,具体涉及一种叉车工作现场人员安全防护系统。
背景技术
叉车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,其应用范围广、场地适应性好、能够灵活完成物料搬运、转场、卸货等多种施工任务。
随着社会的发展,工程机械的施工安全日益重要,以叉车为例,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,包括叉车驾驶员和现场其他人员的安全;
2、施工现场的设备安全,包括叉车、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。
对于叉车施工现场的人员安全,现有技术采取的技术措施主要是在叉车上安装摄像头,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,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,而实际上驾驶员的注意力主要在叉车作业机构及其周围,只有很小一部分注意力关注显示屏;
3、当施工现场即将发生安全事故时,叉车不能自动采取措施,以避免安全事故。
发明内容
本方案提供了一种叉车人员安全防护系统,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,进而避免叉车施工现场人员安全事故的发生。本发明的技术方案如下:
一种叉车人员安全防护系统,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,用于对叉车进行操作控制;
所述执行机构包括起升机构、俯仰机构和行驶机构;
所述的环境监测模块包括视频探测器,用于探测和检测叉车周围的视频图像;
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,得出叉车的安全状态值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:
Figure BDA0002235126940000021
其中,a,b为加权系数,
x为叉车周围的区域设定值,
n为每个区域内的人员数量,
v1为叉车的行驶速度,
v2为距离最近人员的移动速度,正向表示靠近更危险区域,负向表示靠近更低危险区域。
所述叉车周围的区域设定值x根据以下方式设定:
工作区域:叉车施工现场区域;
正在施工区域:叉车作业半径内区域;
高危险区域:叉车作业半径内区域的底盘前后方、起升机构往复作业范围;
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、叉车作业范围区域、叉车所在地面;
进一步的,所述叉车周围的区域设定值x为:
工作区域x=1,正在施工区域x=8,高危险区域x=100;
进一步的,安全状态值f的触发值A=60;
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
在叉车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叉车周围的视频图像、物体形状、物体的距离等信号。
环境监测模块与叉车的控制模块相连接,环境监测模块监测到的信号输入控制模块。
叉车上装有控制模块,用于叉车的整机控制。控制模块用于叉车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叉车的安全防护。
为了实现叉车的安全防护,控制模块输出安全保护信号,用于控制模块对叉车进行操作控制,以提高叉车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
环境监测模块对叉车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,
叉车作业范围区域,
叉车所在地面,
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,用于操纵叉车的部件或整机动作,从而避免危险发生,提高叉车的安全性。
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,根据距离叉车的远近程度,把叉车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:叉车施工现场区域;
正在施工区域:叉车作业半径内区域;
高危险区域:叉车作业半径内区域的底盘前后方、起升机构往复作业范围。
上述高危险区域诗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。为上述区域设定区域值x;
综合本地结论信息和云端结论信息,控制模块输出上述区域内的人员数量n和每个人员的移动速度v。
根据区域设定值x、每个区域内的人员数量n和每个人员的移动速度v,控制模块按照如下方法计算安全状态值f(x,n,v1,v2):
Figure BDA0002235126940000051
其中,a,b为加权系数,
x为叉车周围的区域设定值,
n为每个区域内的人员数量,
v1为叉车的行驶速度,
v2为距离最近人员的移动速度,正向表示靠近更危险区域,负向表示靠近更低危险区域。
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(x,n,v1,v2)的触发值A,当安全状态值f(x,n,v1,v2)≧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。所述执行机构包括起升机构、俯仰机构和行驶机构。
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
在叉车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,用于探测和检测叉车周围的视频图像。
视频探测器与叉车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。
叉车上装有主控制器,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。
为了实现叉车的安全防护,主控制器输出安全保护信号给执行机构,用于主控制器对叉车进行操作控制,以提高叉车施工现场人员的安全性。所述执行机构包括起升机构、俯仰机构和行驶机构。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
视频探测器对叉车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,
叉车作业范围区域,
叉车所在地面,
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,用于操纵叉车的部件或整机动作,从而避免危险发生,提高叉车的安全性。
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,根据距离叉车的远近程度,把叉车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:叉车施工现场区域,即叉车的任何部分可能进入的范围;
正在施工区域:叉车当前所在的作业半径内区域;
高危险区域:叉车作业半径内区域的底盘前后方、起升机构往复作业范围。
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。为上述区域设定区域值x,设定工作区域x=1,正在施工区域x=8,高危险区域x=100;
根据本地人员信息识别的信息和调用云端服务器返回的信息,控制模块输出上述各区域内的人员数据,包括数量n和每个人员的移动速度v。
根据区域设定值x、每个区域内的人员数量n和每个人员的移动速度v,控制模块按照如下方法计算安全状态值f(x,n,v1,v2):
Figure BDA0002235126940000081
其中,a,b为加权系数,
x为叉车周围的区域设定值,
n为每个区域内的人员数量,
v1为叉车的行驶速度,
v2为距离最近人员的移动速度,正向表示靠近更危险区域,负向表示靠近更低危险区域。
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(x,n,v1,v2)的触发值A=60,当安全状态值f(x,n,v1,v2)≧60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。所述执行机构包括起升机构、俯仰机构和行驶机构。
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)

1.一种叉车人员安全防护系统,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,用于对叉车进行操作控制;
所述执行机构包括起升机构、俯仰机构和行驶机构;
所述的环境监测模块包括视频探测器,用于探测和检测叉车周围的视频图像;
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;
其特征在于,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,得出叉车的安全状态值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:
f(x,n,v1,v2)=
Figure 969158DEST_PATH_IMAGE001
其中,a,b为加权系数,
x为叉车周围的区域设定值,
n为每个区域内的人员数量,
v1为叉车的行驶速度,
v2为距离最近人员的移动速度,正向表示靠近更危险区域,负向表示靠近更低危险区域;
所述叉车周围的区域设定值x根据以下方式设定:
工作区域:叉车施工现场区域;
正在施工区域:叉车作业半径内区域;
高危险区域:叉车作业半径内区域的底盘前后方、起升机构往复作业范围;
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所述的叉车人员安全防护系统,其特征在于,所述叉车周围的区域设定值x为:
工作区域x=1,正在施工区域x=8,高危险区域x=100。
3.根据权利要求1所述的叉车人员安全防护系统,其特征在于,所述安全状态值f的触发值A=60。
4.根据权利要求1所述的叉车人员安全防护系统,其特征在于,所述限制执行机构的运动速度值B=0。
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