CN111392602B - 多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制系统及方法。所述系统包括设置在施工导轨架上的若干个升降设备、若干测距基站,以及一个总控机;所述升降设备上设置有分控机、定位基站、距离感应装置和报警装置;所述分控机包括信息收发单元、运行状态单元、信息处理单元、变频调速单元和启停控制单元。所述测距基站实时测量与定位基站之间的距离,并发送至总控机。总控机计算相邻升降设备之间的距离,并将相邻升降设备的运行状态数据、相邻升降设备之间的距离发送至分控机;分控机控制升降设备的启动、制动及升降速度,控制报警装置的工作状态。所述系统能有效保障升降设备运行安全,提高建筑机械设备自动化水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制系统及方法,属于建筑施工升降设备技术领域。
背景技术
沿导轨架进行垂直运输的机械设备是建筑工程施工中常用的工程装备,如施工升降机、电动升降平台等,此类机械设备依靠专门的操作人员进行升降控制,而由于这些设备无定位识别功能,操作人员只能依靠观察建筑结构的楼层标识来确定大概的楼层位置,设备的升降运行主要依靠人员监控,其智能化程度较低。此外,为了进一步提升此类设备的导轨架的运行效率,高效的满足建筑工程高低分区施工要求,国内外建筑工程项目也开始采用多级串联升降设备进行施工,即在建筑结构的不同高度区域,采用多个升降设备,共用导轨架进行升降,大大提升了流水搭接施工效率。但传统的多级升降设备缺乏定位与防碰撞系统,或者只有在设备进行升降运行时,只是简单的发出声光报警功能,无自动防碰撞系统,限制了各级升降设备智能在不同的高度分区工作,多级协同效应未能得到充分发挥,而自动防碰撞功能的缺失,仅仅依靠人工操作,极可能引发设备的相互碰撞而造成安全事故。
为了解决上述问题,本发明提出了多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制系统及方法,实现可识别共用导轨架串联升降的多个设备的运行高度与相互之间的位置距离,并自动根据相邻设备位置间距进行多级报警和减速制动,达到简化人工操作流程、确保设备运行安全、提高智能化操控水平等效果。
发明内容
本发明目的是解决传统多级串联升降设备的运行主要依靠人工操作与监控,运行定位与自动防碰撞系统缺失,智能化程度低的问题,提供一种多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制系统及方法,提高智能化操控水平和升降设备运行的安全性。
为解决以上技术问题,本发明包括如下技术方案:
一种多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制系统,所述系统包括:设置在施工导轨架上的若干个升降设备、若干测距基站,以及一个总控机;
所述升降设备上设置有分控机、定位基站、距离感应装置和报警装置;升降设备的顶部及底部均设置有距离感应装置,所述距离感应装置用于监测上下两个升降设备的垂直距离,并将距离数据发送至分控机;报警装置与分控机连接,报警装置用于接收分控机发出的信号指令,根据信号指令启动一级报警模式或二级报警模式;
所述分控机包括信息收发单元、运行状态单元、信息处理单元、变频调速单元和启停控制单元;所述信息收发单元用来与测距基站、总控机、距离感应装置之间的进行数据传输,并将接收到的信息发送至信息处理单元;所述信息处理单元,通过对接收的数据或指令进行处理后,向变频调速单元、启停控制单元发送动作指令;所述运行状态单元实时采集所在升降设备的电动机及减速器转向,形成升降设备的运行状态数据,并发送至信息处理单元;变频调速单元可根据信息处理单元发送的动作指令,控制升降设备的升降速度;启停控制单元根据信息处理单元发送的动作指令,控制升降设备的启动与制动;
所述定位基站向测距基站发送信号,测距基站实时测量与定位基站之间的距离,并将定位基站的识别信息及测距信息发送至总控机;
总控机接收测距基站和分控机发送的数据,计算相邻升降设备之间的距离;并将相邻升降设备的运行状态数据、与相邻升降设备之间的距离发送至各自升降设备的分控机;操作人员可通过总控机发送指令信号给各个分控机,远程监视和控制各个分控机的运行状态。
进一步,分控机设有相邻升降设备运行允许距离,当距离感应装置采集的相邻升降设备的间距小于运行允许距离时,分控机控制权优先于总控机,对升降设备进行紧急制动。
进一步,在每个升降设备的上、下边缘位置设置弹性缓冲装置,用于防止升降设备运行过程中,与相邻升降设备发生硬碰撞。
相应地,本发明还提供了一种多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制方法,所述方法采用权利要求1中的多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制系统,所述方法包括如下步骤:
步骤一:导轨架上安装有m个升降设备,每个升降设备上设置一个定位基站;在导轨架上由下而上依次间隔设置有n个测距基站;第i个升降设备的定位基站向测距基站发送信号,第j个测距基站测量与第i个升降设备的定位基站的距离Δhi j,并将测量数据发送至总控机;
第i个升降设备的距离感应装置测量与相邻升降设备的距离ΔHi1,并将测量数据发送至分控机;
分控机采集第i个升降设备的运行状态,将采集到的运行状态信息发送至总控机;
其中,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n;
步骤二:总控机接收测距基站、分控机发送的数据,计算定位基站位于导轨架上的高度,计算第i个升降设备与相邻升降设备之间的距离ΔHi2,并将与相邻设备之间的距离及相邻升降设备的运行状态发送至对应升降设备的分控机;
步骤三:第i个升降设备的分控机接收总控机发送的与相邻升降设备的距离ΔHi2、相邻设备的运行状态信息,并结合距离感应装置测量的所在升降设备与相邻升降设备之间的距离ΔHi1,以及所在升降设备的运行状态信息,从而通过变频调速单元、启停控制单元控制第i个升降设备的运行状态,并控制报警装置的工作状态。
进一步,步骤二中,总控机计算定位基站位于导轨架上的高度具体包括如下步骤:
其中,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n-1。
进一步,分控机中设置有相邻设备一级报警距离△Di(i=1,2,…,n),当分控机发现相邻设备之间的距离ΔHi小于△Di时,分控机向报警装置发出指令,使报警装置启动一级报警模式,其中,ΔHi=min(ΔHi1,ΔHi2)。
进一步,分控机设有相邻升降设备运行允许距离△di;步骤三中,分控机控制第i个升降设备的运行状态,并控制报警装置的工作状态,具体包括:
若第i个升降设备的相邻升降设备处于停止状态,当ΔHi小于等于△Di时,分控机通过变频调速单元降低第i个升降设备运行速度,第i个升降设备及相邻升降设备的报警装置启动一级报警模式;当ΔHi小于等于△di时,分控机通过启停控制单元控制第i个升降设备停止运行;
若第i个升降设备与相邻升降设备处于相向运行状态时,当ΔHi小于等于△Di时,第i个升降设备及相邻升降设备的分控机通过变频调速单元降低各自升降设备运行速度,使各自的报警装置启动一级报警模式;当ΔHi小于等于△di时,第i个升降设备及相邻升降设备的分控机通过启停控制单元控制各自升降设备停止运行;
若第i个升降设备跟随相邻升降设备同向运行时,当ΔHi小于等于△Di时,第i个升降设备及相邻升降设备的报警装置启动一级报警模式,分控机通过变频调速单元降低第i个升降设备运行速度,相邻设升降设备的运行速度不变;当ΔHi小于等于△di时,分控机通过启停控制单元控制第i个升降设备停止运行,相邻升降设备继续运行。
进一步,若第i个升降设备或相邻升降设备在运行中停止后,需要通过人工控制分控机启动所在升降设备运行,或通过人工控制总控机向分控机发送启动指令,启动相应升降设备运行。
本发明由于采用以上技术方案,使之与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果:本发明提供的多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制系统及方法,可精确识别各级升降设备在导轨架上的位置高度、运行方向和速度、相邻设备间距等系列状态信息,并根据相邻升降设备的距离和运行状态,实时向操作人员及监控人员发出不同级别的预警反馈,并适时的有针对性的选择设备进行自动减速和停机,可有效保障多级设备互不干扰进行升降作业,保障设备运行安全,提高建筑机械设备自动化智能化水平。
附图说明
图1为本发明中的两个相邻升降设备的位置距离示意图。
图中标号如下:
1-导轨架;2-第i个升降设备,21-定位基站;3-第i+1个升降设备;31-定位基站;4-总控机;5-第j个测距基站,6-第j+1个测距基站。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提供的多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制系统及方法作进一步详细说明。结合下面说明,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本实施例针对的是在一个施工导轨架上设置有上下间隔的若干个升降设备的情形。本实施例提供的一种多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制系统,所述系统包括设置在施工导轨架上的若干个升降设备、若干测距基站,以及一个总控机。所述升降设备上设置有分控机、定位基站、距离感应装置和报警装置。
所述定位基站设置于每个升降设备贴近所述导轨架的部位上,跟随升降设备运行。所述测距基站间隔设置在所述导轨架上,上下相邻的测距基站的覆盖范围有重叠区域,且所有测距基站的信号组合后能够覆盖整个导轨架。定位基站随升降设备运行过程中,测距基站可以实时测出与定位基站的距离,测距基站将测距信息、定位基站编号等信息发送至总控机。
作为举例,导轨架上安装有m个升降设备,每个升降设备上设置一个定位基站;且导轨架上设置有由下而上依次间隔设置的n个测距基站,且为了方便介绍,将测距基站等间距设置,间距为ΔH。第i个定位基站测出与最近的第j个测距基站的距离为第j个测距基站在导轨架上的高度为H。第i个定位基站与第j+1个测距基站的测量距离为当时,第i个定位基站位于第j个测距基站的下方,此时,第i个定位基站的高度为H+ΔH;当时,第i个定位基站位于第j个测距基站的上方,此时,第i个定位基站的高度为H+ΔH。其中,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n。
距离感应装置设置在每个升降设备的顶部和底部,包括测量模块和信号发送模块。测量模块可通过超声波或红外感应技术,实时监测与相邻升降设备之间的距离。信号发送模块将对应的升降设备的编号及距离信息发送至分控机。
所述分控机包括信息收发单元、运行状态单元、信息处理单元、变频调速单元和启停控制单元。所述信息收发单元用来接收和发送与总控机、距离感应装置之间的数据信息,并将接收到的信息发送至信息处理单元。所述信息处理单元,通过对接收的数据或指令的筛分、计算、判定等处理后,向变频调速单元、启停控制单元发送动作指令。所述运行状态单元实时采集所在升降设备的电动机及减速器转向,并将其转化为自身升降设备的运行状态信息数据,并发送至信息处理单元,升降设备的运行状态信息包括上升、下降和停止等状态。变频调速单元可根据信息处理单元发送的动作指令,控制升降设备的升降速度。启停控制单元根据信息处理单元发送的动作指令,控制升降设备的启动与制动。
报警装置由信号接收器和警报器组成,每个升降设备均设置1个独立的报警装置;报警装置与分控机连接,可接收分控机发出的信号指令,根据信号内容发出相应的声、光警报。作为举例,报警装置有两级报警模式,一级报警模式为声音+闪烁警报,二级报警模式为闪烁警报。优选为,在每个升降设备的上、下边缘位置设置弹性缓冲装置,弹性缓冲装置是由弹性材料制成的机械式缓冲器,主要用来防止相邻设备在运行过程中发生硬碰撞。
所述总控机由服务器模块、显示模块、信号收发模块组成,用来供操作人员监视与控制设备的运行状态。总控机接收测距基站和分控机发送的各个升降设备的运行状态信息数据,直观的显示给操作人员,同时还将相邻升降设备的运行状态数据发送至各自升降设备的分控机,从而使单个升降设备的可以根据上下相邻的升降设备运行状态做出相应的动作反馈。操作人员可通过总控机发送指令信号给各个分控机,从而远程监视和控制各个分控机的运行状态。
需要说明的是,分控机内设置有相邻升降设备运行允许距离△di,当距离感应装置检测到相邻升降设备的距离小于运行允许距离△di时,分控机获得相对于总控机的优先控制权,对升降设备进行紧急制动。
实施例二
本实施例提供的一种多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制方法,运用实施例一中的多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制系统。所述方法包括如下步骤:
步骤一:导轨架上安装有m个升降设备,每个升降设备上设置一个定位基站;在导轨架上由下而上依次间隔设置有n个测距基站;第i个升降设备的定位基站向测距基站发送信号,第j个测距基站测量与第i个升降设备的定位基站的距离Δhi j,并将测量数据发送至总控机;
第i个升降设备的距离感应装置测量与相邻升降设备的距离ΔHi1,并将测量数据发送至分控机;
分控机采集第i个升降设备的运行状态,将采集到的运行状态信息发送至总控机;
其中,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n。
步骤二:总控机接收测距基站、分控机发送的数据,计算定位基站位于导轨架上的高度,计算第i个升降设备与相邻升降设备之间的距离ΔHi2,并将与相邻设备之间的距离及相邻升降设备的运行状态发送至对应升降设备的分控机。
作为举例,如图1所示,总控机4计算第i个升降设备2与相邻的第i+1个升降设备3之间的距离ΔHi,并将该距离数据分别发送至第i、i+1个升降设备的分控机;还将第i个升降设备的运行状态发送至第i+1个升降设备的分控机,将第i+1个升降设备的运行状态发送至第i个升降设备的分控机。
作为举例,如图1所示,第i个定位基站2测出与最近的第j个测距基站5的距离为与第j+1个测距基站6的测量距离为第j个测距基站5在导轨架1上的高度为已知数Hj,第j个测距基站5与第j+1个测距基站6的间距为已知数
其中,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n-1。
步骤三:第i个升降设备的分控机接收总控机发送的与相邻升降设备的距离ΔHi2、相邻设备的运行状态信息,采集距离感应装置测量的所在升降设备与相邻升降设备之间的距离ΔHi1,采集所在升降设备的运行状态信息,从而通过变频调速单元、启停控制单元控制第i个升降设备的运行状态,并控制报警装置的工作状态。
如实施例一所述,报警装置有两级报警模式,一级报警模式和二级报警模式。分控机控制报警装置工作状态的方式为:当分控机判定与相邻的升降设备同向运行且距离逐渐减少时,分控机向报警装置发出指令,使报警装置启动二级报警模式;分控机中设置有相邻设备一级报警距离△Di(i=1,2,…,n),当分控机发现相邻设备之间的距离ΔHi小于△Di时,分控机向报警装置发出指令,使报警装置启动一级报警模式,其中,ΔHi=min(ΔHi1,ΔHi2)。需要说明的是,ΔHi2与第i个定位基站的高度以及相邻的升降设备的定位基站的高度有关,如图1所示,第i+1升降设备位于第i个升降设备的上方,第i个升降设备的高度为Hi,第i+1个升降设备的高度为Hi+1,升降设备的高度为HS,定位装置安装在各自升降装置中的高度相同,则:
ΔHi2=Hi+1-Hi-HS。
分控机控制升降设备的运行状态的方式为:分控机内设置有相邻升降设备运行允许距离△di,若ΔHi>△di,则升降设备可以相向运行,否则只能同向运行。
若第i个升降设备的相邻升降设备处于停止状态,当ΔHi小于等于△Di时,分控机通过变频调速单元降低第i个升降设备运行速度,第i个升降设备及相邻升降设备的分控机使报警装置启动一级报警模式;当ΔHi小于等于△di时,分控机通过启停控制单元控制第i个升降设备停止运行。
若第i个升降设备与相邻升降设备处于相向运行状态时,当ΔHi小于等于△Di时,第i个升降设备及相邻升降设备的分控机通过变频调速单元降低各自升降设备运行速度,使各自的报警装置启动一级报警模式;当ΔHi小于等于△di时,第i个升降设备及相邻升降设备的分控机通过启停控制单元控制各自升降设备停止运行。
若第i个升降设备跟随相邻升降设备同向运行时,当ΔHi小于等于△Di时,第i个升降设备及相邻升降设备的分控机使报警装置启动一级报警模式,分控机通过变频调速单元降低第i个升降设备运行速度,相邻设升降设备的运行速度不变;当ΔHi小于等于△di时,分控机通过启停控制单元控制第i个升降设备停止运行,相邻升降设备继续运行。
优选的实施方式为,若第i个升降设备或相邻升降设备在运行中停止后,需要通过人工控制分控机启动所在升降设备运行,或人工通过总控机向分控机发送启动指令,启动相应升降设备运行。
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发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制系统,其特征在于,所述系统包括:设置在施工导轨架上的若干个升降设备、若干测距基站,以及一个总控机;
所述升降设备上设置有分控机、定位基站、距离感应装置和报警装置;升降设备的顶部及底部均设置有距离感应装置,所述距离感应装置用于监测上下两个升降设备的垂直距离,并将距离数据发送至分控机;报警装置与分控机连接,报警装置用于接收分控机发出的信号指令,根据信号指令启动一级报警模式或二级报警模式;
所述分控机包括信息收发单元、运行状态单元、信息处理单元、变频调速单元和启停控制单元;所述信息收发单元用来与测距基站、总控机、距离感应装置之间的进行数据传输,并将接收到的信息发送至信息处理单元;所述信息处理单元,通过对接收的数据或指令进行处理后,向变频调速单元、启停控制单元发送动作指令;所述运行状态单元实时采集所在升降设备的电动机及减速器转向,形成升降设备的运行状态数据,并发送至信息处理单元;变频调速单元可根据信息处理单元发送的动作指令,控制升降设备的升降速度;启停控制单元根据信息处理单元发送的动作指令,控制升降设备的启动与制动;
所述定位基站向测距基站发送信号,测距基站实时测量与定位基站之间的距离,并将定位基站的识别信息及测距信息发送至总控机;
总控机接收测距基站和分控机发送的数据,计算相邻升降设备之间的距离;并将相邻升降设备的运行状态数据、与相邻升降设备之间的距离发送至各自升降设备的分控机;操作人员可通过总控机发送指令信号给各个分控机,远程监视和控制各个分控机的运行状态。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,
分控机设有相邻升降设备运行允许距离,当距离感应装置采集的相邻升降设备的间距小于运行允许距离时,分控机控制权优先于总控机,对升降设备进行紧急制动。
3.如权利要求1所述的系统,其特征在于,
在每个升降设备的上、下边缘位置设置弹性缓冲装置,用于防止升降设备运行过程中,与相邻升降设备发生硬碰撞。
4.一种多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制方法,其特征在于,所述方法采用权利要求1中的多级串联升降设备的运行定位与防碰撞控制系统,所述方法包括如下步骤:
步骤一:导轨架上安装有m个升降设备,每个升降设备上设置一个定位基站;在导轨架上由下而上依次间隔设置有n个测距基站;第i个升降设备的定位基站向测距基站发送信号,第j个测距基站测量与第i个升降设备的定位基站的距离并将测量数据发送至总控机;
第i个升降设备的距离感应装置测量与相邻升降设备的距离ΔHi1,并将测量数据发送至分控机;
分控机采集第i个升降设备的运行状态,将采集到的运行状态信息发送至总控机;
其中,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n;
步骤二:总控机接收测距基站、分控机发送的数据,计算定位基站位于导轨架上的高度,计算第i个升降设备与相邻升降设备之间的距离ΔHi2,并将与相邻设备之间的距离及相邻升降设备的运行状态发送至对应升降设备的分控机;
步骤三:第i个升降设备的分控机接收总控机发送的与相邻升降设备的距离ΔHi2、相邻设备的运行状态信息,并结合距离感应装置测量的所在升降设备与相邻升降设备之间的距离ΔHi1,以及所在升降设备的运行状态信息,从而通过变频调速单元、启停控制单元控制第i个升降设备的运行状态,并控制报警装置的工作状态。
6.如权利要求4所述的方法,其特征在于,分控机中设置有相邻设备一级报警距离△Di(i=1,2,…,n),当分控机发现相邻设备之间的距离ΔHi小于△Di时,分控机向报警装置发出指令,使报警装置启动一级报警模式,其中,ΔHi=min(ΔHi1,ΔHi2)。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,分控机设有相邻升降设备运行允许距离△di;
步骤三中,分控机控制第i个升降设备的运行状态,并控制报警装置的工作状态,具体包括:
若第i个升降设备的相邻升降设备处于停止状态,当ΔHi小于等于△Di时,分控机通过变频调速单元降低第i个升降设备运行速度,第i个升降设备及相邻升降设备的报警装置启动一级报警模式;当ΔHi小于等于△di时,分控机通过启停控制单元控制第i个升降设备停止运行;
若第i个升降设备与相邻升降设备处于相向运行状态时,当ΔHi小于等于△Di时,第i个升降设备及相邻升降设备的分控机通过变频调速单元降低各自升降设备运行速度,使各自的报警装置启动一级报警模式;当ΔHi小于等于△di时,第i个升降设备及相邻升降设备的分控机通过启停控制单元控制各自升降设备停止运行;
若第i个升降设备跟随相邻升降设备同向运行时,当ΔHi小于等于△Di时,第i个升降设备及相邻升降设备的报警装置启动一级报警模式,分控机通过变频调速单元降低第i个升降设备运行速度,相邻设升降设备的运行速度不变;当ΔHi小于等于△di时,分控机通过启停控制单元控制第i个升降设备停止运行,相邻升降设备继续运行。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,
若第i个升降设备或相邻升降设备在运行中停止后,需要通过人工控制分控机启动所在升降设备运行,或通过人工控制总控机向分控机发送启动指令,启动相应升降设备运行。
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2020
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