CN112799067A - 装船机溜筒防撞预警方法、装置、系统和预警设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种装船机溜筒防撞预警方法、装置、系统、预警设备和存储介质。所述方法包括：获取目标物在探测坐标系下的坐标信息、目标物的反射强度和目标物的径向距离；目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；将坐标信息转换至装船机溜筒所在的三维坐标系下，得到三维空间点云数组；根据三维空间点云数组在海平面上的投影，计算目标物与装船机溜筒的轴线的距离；根据距离，输出相应的警报信息；警报信息包括坐标信息、反射强度和径向距离。采用本方法能够在发生装船机溜筒碰撞前及时发出精准的防止装船机溜筒与船舱口碰撞的警报信息，提高装船机作业的效率。
Description
技术领域
本申请涉及工程控制技术领域，特别是涉及一种装船机溜筒防撞预警方法、装置、系统、预警设备和存储介质。
背景技术
装船机是一种用于散料码头装船作业时使用的大型散料机械。在工程作业过程中，装船机需要通过装船机溜筒及其附属设施相配合的方式来实现换舱、对舱等操作，因此装船机作业需要占用较大的作业空间。
在装船作业中，由于船型大小、装船机的整体的作业空间较小、距离估算不足以及指挥调度失误等因素的影响，装船机溜筒极易与船舱口发生碰撞，从而导致运转中断、船体损坏或装船机损坏等。传统技术中，在装船机溜筒碰撞船舱口后，通过在装船机溜筒周围设置的一圈纵向机械拉杆装置触发装船机急停，以保证不再产生碰撞。然而，目前的装船机溜筒防撞方式无法在发生装船机溜筒碰撞前及时发出精准的防止装船机溜筒与船舱口碰撞的警报信息，从而影响装船机作业的效率。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种装船机溜筒防撞预警方法、装置、系统、预警设备和存储介质，可以在发生装船机溜筒碰撞前及时发出精准的防止装船机溜筒与船舱口碰撞的警报信息，提高装船机作业的效率。
第一方面，提供了一种装船机溜筒防撞预警方法，所述方法包括：
获取目标物在探测坐标系下的坐标信息、目标物的反射强度和目标物的径向距离；目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；将坐标信息转换至装船机溜筒所在的三维坐标系下，得到三维空间点云数组；根据三维空间点云数组在海平面上的投影，计算目标物与装船机溜筒的轴线的距离；根据距离，输出相应的警报信息；警报信息包括坐标信息、反射强度和径向距离。
在其中一个实施例中，获取目标物在探测坐标系下的坐标信息、目标物的反射强度和目标物的径向距离的步骤，包括：获取雷达探测设备反馈的目标物的回波数据；对回波数据进行解析，并根据解析的结果生成坐标信息、反射强度和径向距离。
在其中一个实施例中，根据解析的结果生成坐标信息、反射强度和径向距离的步骤，包括：根据预设防撞检测区域，对解析的结果进行滤波处理后得到坐标信息、反射强度和径向距离。
在其中一个实施例中，坐标信息包括：目标物的X坐标位置和Y坐标位置。
在其中一个实施例中，警报信息还包括目标物的目标信息；上述方法还包括：获取目标信息；目标信息包括目标物的大小、方位角、来向目标径向速度、去向目标径向速度、横向速度和纵向速度中的一种或者多种信息。
在其中一个实施例中，根据距离，输出相应的警报信息的步骤，包括：根据距离确定目标物所在的预设提示区域；根据目标物所在的预设提示区域，输出相应的警报信息。
在其中一个实施例中，预设提示区域包括第一提示区域、第二提示区域以及第三提示区域；方法还包括以下步骤：将与装船机溜筒的轴线的距离小于第一预设阈值的区域确定为第一提示区域；将与装船机溜筒的轴线的距离大于第一预设阈值且小于第二预设阈值的区域确定为第二提示区域；将与装船机溜筒的轴线的距离大于第二预设阈值且小于第三预设阈值的区域确定为第三提示区域；其中，第一预设阈值小于第二预设阈值，且第二预设阈值小于第三预设阈值。
在其中一个实施例中，警报信息包括第一等级警报信息、第二等级警报信息以及第三等级警报信息；根据目标物所在的预设提示区域，输出相应的警报信息的步骤，包括：若目标物在第一提示区域内，则输出第一等级警报信息；若目标物在第二提示区域内，则输出第二等级警报信息；若目标物在第三提示区域内，则输出第三等级警报信息。
在其中一个实施例中，三维坐标系的原点位于装船机溜筒的轴线；三维坐标系的Z轴方向为装船机溜筒的轴线方向；三维坐标系的Y轴方向为装船机大臂方向。
第二方面，提供了一种装船机溜筒防撞预警装置，上述装置包括：获取模块、坐标转换模块、距离计算模块和警报模块；
其中，获取模块用于获取目标物在探测坐标系下的坐标信息、目标物的反射强度和目标物的径向距离；目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；坐标转换模块用于将坐标信息转换至装船机溜筒所在的三维坐标系下，得到三维空间点云数组；距离计算模块用于根据三维空间点云数组在海平面上的投影，计算目标物与装船机溜筒的轴线的距离；警报模块用于根据距离，输出相应的警报信息；警报信息包括坐标信息、反射强度和径向距离。
第三方面，提供了一种预警设备，该预警设备包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该计算机程序被该处理器执行时实现上述第一方面任一所述的装船机溜筒防撞预警方法。
第四方面，提供了一种装船机溜筒防撞预警系统，该系统包括：雷达探测设备和预警设备；雷达探测设备与预警设备通信连接；雷达探测设备用于获取目标物的回波数据；目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；预警设备用于获取雷达探测设备反馈的回波数据，还用于对回波数据进行解析，并根据解析的结果生成目标物在探测坐标系下的坐标信息、目标物的反射强度和目标物的径向距离；预警设备还用于将坐标信息转换至装船机溜筒所在的三维坐标系下，得到三维空间点云数组；预警设备还用于根据三维空间点云数组在海平面上的投影，计算目标物与装船机溜筒的轴线的距离；预警设备还用于根据距离，输出相应的警报信息；警报信息包括坐标信息、反射强度和径向距离。
在其中一个实施例中，雷达探测设备包括若干个雷达；各个雷达分别安装在装船机溜筒的安装平台的东南西北四面。
在其中一个实施例中，雷达数量为8个，分别为第一雷达、第二雷达、第三雷达、第四雷达、第五雷达、第六雷达、第七雷达和第八雷达；第一雷达、第三雷达、第五雷达和第七雷达在装船机溜筒垂直于海平面时，与装船机溜筒平行；第一雷达和第二雷达安装在装船机溜筒的东面；第二雷达与第一雷达成55°夹角；第三雷达和第四雷达安装在装船机溜筒的南面；第四雷达与第三雷达成55°夹角；第五雷达和第六雷达安装在装船机溜筒的西面；第六雷达与第五雷达成55°夹角；第七雷达和第八雷达安装在装船机溜筒的北面；第八雷达与第七雷达成55°夹角。
在其中一个实施例中，雷达为毫米波雷达。
第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面任一所述的装船机溜筒防撞预警方法。
上述装船机溜筒防撞预警方法、装置、系统、预警设备和存储介质，通过获取与装船机溜筒存在碰撞可能性物体即目标物在探测坐标系下的坐标信息、目标物的反射强度和目标物的径向距离，而后，将坐标信息转换至装船机溜筒所在的三维坐标系下，并得到三维空间点云数组，接着，根据三维空间点云数组在海平面上的投影，计算目标物与装船机溜筒的轴线的距离，从而根据目标物与装船机溜筒的轴线的距离，输出相应的警报信息。基于此，根据精确计算出的目标物与装船机溜筒的轴线之间的距离，输出相应的带有目标物的坐标信息、反射强度和径向距离的警报信息，从而在发生装船机溜筒碰撞前能够及时发出精准的防止装船机溜筒与船舱口碰撞的警报信息，提高了装船机溜筒在作业的稳定性和效率，降低了装船机溜筒在作业时的故障率。
附图说明
图1为一个实施例中装船机溜筒防撞预警方法的流程示意图；
图2为一个实施例中获取目标物在探测坐标系下的坐标信息、目标物的反射强度和目标物的径向距离的步骤流程示意图；
图3为一个实施例中根据距离，输出相应的警报信息的步骤流程示意图；
图4为另一个实施例中装船机溜筒防撞预警方法的流程示意图；
图5为一个实施例中目标物所在的预设提示区域，输出相应的警报信息的步骤流程示意图；
图6为一个实施例中装船机溜筒防撞预警装置的结构框图；
图7为一个实施例中预警设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
散料码头的装船作业过程，作为疏港的重要环节，其能够以快速、安全、可控的方式将货物输送至船舱，是评价一个散料码头货物转运能力的关键指标。装船机主要分为溜筒、臂架以及尾车等几大部分，其中装船机溜筒是装船机作业的重要部件，主要负责将煤炭引导进入货船的船舱内。在进行装船作业时，装船机溜筒需要在船舱口范围内频繁地进行前后左右移动，易与船的舱沿或舱盖发生碰撞，尤其是在夜晚、大雾、煤尘较大等视线不清的作业环境下，这种碰撞更容易发生。同时，装船机在作业时，需要装船机司机、舱口指挥员、中控调度员的相互协调，且需要实时与船方以及货方保持沟通，同时，装船过程中还需要按照一定的装舱顺序进行反复换舱或者对舱的操作。若在上述过程中任何一个环节出现协调失误，则大概率会产生装船机溜筒与船舱口发生碰撞，从而导致装船运转中断、船体损坏或装船机损坏等。传统技术中，在装船机溜筒出厂时，会在以装船机溜筒为圆心的一米处围绕溜筒周围安装一圈纵向机械拉杆，在装船机溜筒碰撞船舱口后，通过机械拉杆触发装船机急停，以保证不在产生碰撞。考虑到传统的装船机溜筒防撞方法无法在发生装船机溜筒碰撞前及时发出精准的防止装船机溜筒与船舱口碰撞的警报信息，从而影响装船机作业的效率。为了改善上述问题，本申请实施例提供了一种装船机溜筒防撞预警方法、装置、系统、预警设备和存储介质，该技术可应用于诸如装船机溜筒防撞进行监控预警的场合，以下对本申请实施例进行详细介绍。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种装船机溜筒防撞预警方法，本实施例以该方法应用于终端进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。本实施例中，该方法包括以下步骤：
步骤102，获取目标物在探测坐标系下的坐标信息、目标物的反射强度和目标物的径向距离；
其中，目标物是一种与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体。例如，在装船机作业过程中，可能与装船机溜筒发生碰撞的舱沿、舱盖、洒落物或者雨雪粉尘等。探测坐标系是一种为了定量的描述目标物的位置及位置的变化，需要在探测设备参考系下上建立适当的坐标系。坐标信息为用于描述目标物与探测设备之间的位置及位置的变化关系的信息。
在其中一个实施例中，如图2所示，获取目标物在探测坐标系下的坐标信息、目标物的反射强度和目标物的径向距离的步骤，包括：
步骤202，获取雷达探测设备反馈的目标物的回波数据。
雷达探测设备是一种用于探测目标物且能反馈目标物的回波数据的电子设备。在其中一个实施例中，雷达探测设备可以但不限于通过发射电磁波对目标物进行照射并接受其回波，由此获得目标物至电磁波发射点的回波数据。
步骤204，对回波数据进行解析，并根据解析的结果生成坐标信息、反射强度和径向距离。
将获取的雷达探测设备反馈的目标物的回波数据进行解析处理，从而得到解析处理的结果；根据解析处理的结果即可生成坐标信息、反射强度和径向距离。
在其中一个实施例中，根据解析的结果生成坐标信息、反射强度和径向距离的步骤，包括：根据预设防撞检测区域，对解析的结果进行滤波处理后得到坐标信息、反射强度和径向距离。
其中，预设防撞检测区域是根据雷达探测设备的检测范围结合多次试验得到的滤波参数而预先确定的防撞检测区域。当得到解析的结果时，对解析的结果进行滤波处理，将在雷达探测设备的检测范围，但不在预设防撞检测区域的对应解析结果进行过滤排除，并生成坐标信息、反射强度和径向距离。因此，通过滤波处理可以过滤排除在预设防撞检测区域外的解析结果，减小了装船机溜筒防撞预警过程中的数据处理量，提升了装船机溜筒防撞预警的响应速度和整体效率。
在其中一个实施例中，上述滤波处理过程还可以将不符合预设雷达散射截面的范围的解析的结果进行过滤排除。其中，雷达散射截面(Radar Cross section，RCS)表示目标物在雷达波照射下所产生回波强度的一种物理量。例如，在预设防撞检测区域中经常出现的目标物有雪、雨、树枝、落叶等，但由于上述目标物存在与装船机溜筒碰撞的可能性，但雷达散射截面较低，不足以对装船机以及装船机溜筒的正常作业产生不利影响，也可以通过滤波处理进行过滤排除。因此，可以去除由于雨雪粉尘或者洒落物对装船机溜筒防撞预警过程的干扰，提高了装船机溜筒防撞预警过程的精确度和稳定性，降低了装船机溜筒防撞预警过程的误差率。
步骤104，将坐标信息转换至装船机溜筒所在的三维坐标系下，得到三维空间点云数组。
其中，在将坐标信息转换至装船机溜筒所在的三维坐标系下，通过三维点云数据处理技术中的各类算法即可得到三维空间点云数组。例如，三维点云数据处理技术中的各类算法可以但不限于是三维点云关键点提取算法、三维点云特征描述算法、三维点云配准算法以及三维点云的分割与分类算法等。
在一个具体的示例中，探测坐标系为以雷达为圆心的X1O1Y1坐标系，雷达探测范围内所有的目标物对应的坐标点均位于X1O1Y1坐标系内。雷达探测范围内所有的目标物对应的坐标点在X1O1Y1坐标系都有X1坐标、Y1坐标，并且假设Z1坐标为0。其中，将目标物在探测坐标系即X1O1Y1坐标系下的坐标转换到装船机溜筒所在的三维坐标系即O-XYZ坐标系下的具体过程是：首先，将X1O1Y1坐标系内所有点绕O-XYZ坐标系中的X轴向Z轴旋转角θ，得到第一步空间中的点；将第一步空间中的点再绕O-XYZ坐标系中的Z轴由X轴方向向Y轴方向转动角φ、绕Y轴由X轴向Z轴转动角λ，得到第二步空间中的点；将第二步空间的坐标点再通过绕O-XYZ坐标系中Z轴旋转一个整体角度ω，得到装船机溜筒所在的三维坐标系即O-XYZ坐标系下最终的坐标点。以上仅为示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。
在其中一个实施例中，坐标信息包括：目标物的径向距离、X坐标位置和Y坐标位置。因此，可以通过对全面的坐标信息中的相应信息进行三维坐标转换，从而得到准确的三维空间点云数组，提高了装船机溜筒防撞预警过程的精确度。
在其中一个实施例中，在装船机溜筒所在的三维坐标系构建时，将三维坐标系的原点设置在装船机溜筒的轴线上，三维坐标系的Z轴方向设定为装船机溜筒的轴线方向，三维坐标系的Y轴方向设定为装船机大臂方向。由于三维坐标系的Z轴方向和三维坐标系的Y轴方向已经确定，而在三维坐标系中X轴、Y轴和Z轴两两垂直并相交，所以三维坐标系的X轴方向也已经确定。在本实施例中，通过在装船机溜筒附近建立适当的三维坐标系有利于提升装船机溜筒防撞预警的响应速度和整体效率。
步骤106，根据三维空间点云数组在海平面上的投影，计算目标物与装船机溜筒的轴线的距离。
将在装船机溜筒所在三维坐标系下得到的的三维空间点云数组向海平面方向进行投影，从而可以在以装船机溜筒的轴线向海平面方向投影成为圆心的二维空间下，计算得到各个目标物与装船机溜筒的轴线即圆心的距离。
步骤108，根据距离，输出相应的警报信息。
其中，根据目标物与装船机溜筒的轴线之间的距离，可以得知目标物与装船机溜筒的碰撞可能性大小，从而输出相应的警报信息。装船机的工作人员可以根据输出的警报信息对应完成相应的操作，从而防止装船机溜筒与目标物发生碰撞。
在其中一个实施例中，如图3所示，根据距离，输出相应的警报信息的步骤，包括：
步骤302，根据距离确定目标物所在的预设提示区域；
其中，预设提示区域是指预先设置的在装船机溜筒周边出现目标物时需自动提醒的区域。通过对雷达探测装置进行识别检测从而获得目标物在探测坐标系下的坐标信息，并将坐标信息转换至装船机溜筒所在的三维坐标系下，得到三维空间点云数组；根据三维空间点云数组在海平面上的投影，计算目标物与装船机溜筒的轴线的距离；即可通过目标物与装船机溜筒的轴线的距离确定该目标物所在的预设提示区域。在实际应用中，目标物所在的预设提示区域不同，则代表目标物在该预设提示区域对装船机溜筒所产生的安全威胁程度(或危急程度)不同。
步骤304，根据目标物所在的预设提示区域，输出相应的警报信息。
其中，警报信息是指用于提醒装船机溜筒周围出现存在碰撞可能性的目标物的信息。根据目标物与装船机溜筒的轴线的距离确定该目标物所在的预设提示区域后，即可根据该距离输出相应的警报信息。如上文所述，基于不同预设提示区域中的目标物所带来的安全威胁程度(或危急程度)不同，而根据目标物所在的预设提示区域，即可输出相应的警报信息。
在其中一个实施例中，上述方法还包括：获取目标信息；警报信息还包括目标物的目标信息；
其中，目标物的目标信息包括目标物的大小、方位角、来向目标径向速度、去向目标径向速度、横向速度和纵向速度中的一种或者多种信息。目标物的来向目标径向速度是指目标物运动速度在目标物向雷达运动的方向的速度分量。目标物的去向目标径向速度是指目标物运动速度在雷达向目标物运动的方向的速度分量。目标物的横向速度是指目标物横向穿过雷达辐射面的速度。目标物的纵向速度是指目标物纵向穿过雷达辐射面的速度。在其中一个实施例中，目标物的目标信息可以但不限于通过对雷达探测设备反馈的目标物的回波数据进行解析后生成。因此，装船机工作人员可以通过对警报信息中的坐标信息、目标物的反射强度、目标物的径向距离和目标物的目标信息进行分析后采取更具针对性的措施，从而提高了装船机溜筒防撞预警过程中产生的警报信息的运用效率、全面性和精确性，保障了装船机溜筒在装船机作业过程中的安全性。
基于此，上述装船机溜筒防撞预警方法，通过获取与装船机溜筒存在碰撞可能性物体即目标物在探测坐标系下的坐标信息、目标物的反射强度和目标物的径向距离，而后，将坐标信息转换至装船机溜筒所在的三维坐标系下，并得到三维空间点云数组，接着，根据三维空间点云数组在海平面上的投影，计算目标物与装船机溜筒的轴线的距离，从而根据目标物与装船机溜筒的轴线的距离，输出相应的带有目标物的坐标信息、反射强度和径向距离的警报信息。基于此，根据精确计算出的目标物与装船机溜筒的轴线之间的距离，输出相应的警报信息，从而在发生装船机溜筒碰撞前能够及时发出精准的防止装船机溜筒与船舱口碰撞的警报信息，提高了装船机溜筒在作业的稳定性和效率，降低了装船机溜筒在作业时的故障率。
在其中一个实施例中，预设提示区域包括第一提示区域、第二提示区域以及第三提示区域。其中，如图4所示，在步骤102之前还包括以下步骤：
步骤101a，将与装船机溜筒的轴线的距离小于第一预设阈值的区域确定为第一提示区域。
步骤101b，将与装船机溜筒的轴线的距离大于第一预设阈值且小于第二预设阈值的区域确定为第二提示区域。
步骤101c，将与装船机溜筒的轴线的距离大于第二预设阈值且小于第三预设阈值的区域确定为第三提示区域；其中，第一预设阈值小于第二预设阈值，且第二预设阈值小于第三预设阈值。
具体地，步骤101a、步骤101b以及步骤101c的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。
如上文所述，第一预设阈值、第二预设阈值以及第三预设阈值为各个预设提示区域的边界距离。由于第一提示区域是指与装船机溜筒的轴线的距离小于第一预设阈值的区域，而第一预设阈值在各个预设阈值中最小，因此第一提示区域在各个预设提示区域中距离轨道最近，则说明当确定目标物在第一提示区域时，目标物给作业中的装船机溜筒带来的安全威胁程度(或危急程度)最高。以此类推，因为第一预设阈值、第二预设阈值以及第三预设阈值是依次增大，所以当目标物分别出现在第一提示区域、第二提示区域或第三提示区域时，目标物给作业中的装船机溜筒带来的安全威胁程度(或危急程度)也就是逐渐降低的。在本实施例中，通过对预设提示区域的划分可以更好的体现目标物在不同提示区域所带来的危险性，提高了装船机溜筒防撞预警方法的运用效率。
在一个具体的示例中，第一预设阈值为1米，第二预设阈值为1.6米，第三预设阈值为2米，以上仅为示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。
在其中一个实施例中，警报信息包括第一等级警报信息、第二等级警报信息以及第三等级警报信息。
在其中一个实施例中，警报信息包括第一等级警报信息、第二等级警报信息以及第三等级警报信息，如图5所示，根据目标物所在的预设提示区域，输出相应的警报信息的步骤包括：
步骤502，若目标物在第一提示区域内，则输出第一等级警报信息。
步骤504，若目标物在第二提示区域内，则输出第二等级警报信息。
步骤506，若目标物在第三提示区域内，则输出第三等级警报信息。
如上文所述，基于当目标物依次出现在第一提示区域、第二提示区域或第三提示区域时，目标物给装船机作业中装船机溜筒带来的安全威胁程度(或危急程度)是逐渐降低的；因此，输出的第一等级警报信息、第二等级警报信息以及第三等级警报信息依次所表示的危急程度也是逐渐降低的。在本实施例中，通过目标物所在的预设提示区域不同，输出相应等级的警报信息，有助于装船机的工作人员或相关人员对该警报信息采取针对性的保护措施，从而提高了装船机溜筒防撞的效率，保障了装船机溜筒在作业过程中的安全性。
应该理解的是，虽然图1-5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-5中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种装船机溜筒防撞预警装置，包括：获取模块601、坐标转换模块602、距离计算模块603和警报模块604，其中：
获取模块601用于获取目标物在探测坐标系下的坐标信息、目标物的反射强度和目标物的径向距离；目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；坐标转换模块602用于将坐标信息转换至装船机溜筒所在的三维坐标系下，得到三维空间点云数组；距离计算模块603用于根据三维空间点云数组在海平面上的投影，计算目标物与装船机溜筒的轴线的距离；警报模块604用于根据距离，输出相应的警报信息；警报信息包括坐标信息、反射强度和径向距离。
本申请实施例中提供的装船机溜筒防撞预警装置，可以实现上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在其中一个实施例中，获取模块601包括数据获取单元和数据处理单元。其中，数据获取单元用于获取雷达探测设备反馈的目标物的回波数据。数据处理单元用于对回波数据进行解析，并根据解析的结果生成坐标信息、反射强度和径向距离。
本申请实施例中提供的装船机溜筒防撞预警装置，可以实现上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在其中一个实施例中，数据处理单元包括滤波子单元，并用于根据预设防撞检测区域，对解析的结果进行滤波处理后得到坐标信息、反射强度和径向距离。
本申请实施例中提供的装船机溜筒防撞预警装置，可以实现上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在其中一个实施例中，坐标信息包括：目标物的X坐标位置和Y坐标位置。
本申请实施例中提供的装船机溜筒防撞预警装置，可以实现上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在其中一个实施例中，警报信息还包括目标物的目标信息；获取模块601还用于获取目标信息；目标信息包括目标物的大小、方位角、来向目标径向速度、去向目标径向速度、横向速度和纵向速度中的一种或者多种信息。
本申请实施例中提供的装船机溜筒防撞预警装置，可以实现上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在其中一个实施例中，警报模块604包括提示区域确定单元和警报输出单元；提示区域确定单元用于根据距离确定目标物所在的预设提示区域；警报输出单元用于根据目标物所在的预设提示区域，输出相应的警报信息。
本申请实施例中提供的装船机溜筒防撞预警装置，可以实现上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在其中一个实施例中，预设提示区域包括第一提示区域、第二提示区域以及第三提示区域；装船机溜筒防撞预警装置还包括提示区域确定模块；提示区域确定模块用于将与装船机溜筒的轴线的距离小于第一预设阈值的区域确定为第一提示区域，还用于将与装船机溜筒的轴线的距离大于第一预设阈值且小于第二预设阈值的区域确定为第二提示区域，还用于将与装船机溜筒的轴线的距离大于第二预设阈值且小于第三预设阈值的区域确定为第三提示区域；其中，第一预设阈值小于第二预设阈值，且第二预设阈值小于第三预设阈值。
本申请实施例中提供的装船机溜筒防撞预警装置，可以实现上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在其中一个实施例中，警报信息包括第一等级警报信息、第二等级警报信息以及第三等级警报信息。警报输出单元包括第一警报输出子单元、第二警报输出子单元和第三警报输出子单元。其中，第一警报输出子单元用于若目标物在第一提示区域内，则输出第一等级警报信息。第二警报输出子单元用于若目标物在第二提示区域内，则输出第二等级警报信息。第三警报输出子单元用于若目标物在第三提示区域内，则输出第三等级警报信息。
关于装船机溜筒防撞预警装置的具体限定可以参见上文中对于装船机溜筒防撞预警方法的限定，在此不再赘述。上述装船机溜筒防撞预警装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种预警设备，该预警设备可以是终端，其内部结构图可以如图7所示。该预警设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该预警设备的处理器用于提供计算和控制能力。该预警设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该预警设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种装船机溜筒防撞预警方法。该预警设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该预警设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是预警设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，还提供了一种预警设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，还提供了一种装船机溜筒防撞预警系统，该系统包括雷达探测设备和预警设备。其中，雷达探测设备与预警设备通信连接。
雷达探测设备用于获取目标物的回波数据。预警设备用于获取雷达探测设备反馈的回波数据，还用于对回波数据进行解析，并根据解析的结果生成目标物在探测坐标系下的坐标信息、目标物的反射强度和目标物的径向距离。预警设备还用于将坐标信息转换至装船机溜筒所在的三维坐标系下，得到三维空间点云数组。预警设备还用于根据三维空间点云数组在海平面上的投影，计算目标物与装船机溜筒的轴线的距离。预警设备还用于根据距离输出相应的警报信息；警报信息包括坐标信息、反射强度和径向距离。
其中，雷达探测设备是一种用于探测目标物且能反馈目标物的回波数据的电子设备，而目标物是指与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体。在其中一个实施例中，雷达探测设备通过CanBus通信协议完成与预警设备的通信连接。因此，提高了装船机溜筒防撞预警系统中雷达探测设备与预警设备的通信效率和设备的互换性，也就提升了装船机溜筒防撞预警系统的运行效率。
基于此，在上述装船机溜筒防撞预警系统中，通过雷达探测设备获取目标物的回波数据并反馈至预警设备中；预警设备接收到回波数据后进行解析处理，并根据解析的结果生成目标物在探测坐标系下的坐标信息、目标物的反射强度和目标物的径向距离，同时通过坐标转换和距离计算得到目标物与装船机溜筒的轴线距离，最终根据该距离输出相应的警报信息，装船机的工作人员或相关人员对该警报信息采取针对性的保护措施，从而提高了装船机溜筒防撞的效率，保障了装船机溜筒在作业过程中的安全性。
在其中一个实施例中，雷达探测设备包括若干个雷达；各个雷达分别安装在装船机溜筒的安装平台的东南西北四面。因此，装船机溜筒防撞预警系统可以通过多个雷达获得全面的目标物的回波数据，从而提高了计算出来的目标物与装船机溜筒的轴线距离的准确度，也就提升了装船机溜筒防撞预警系统的稳定性。
在其中一个实施例中，雷达探测设备中的每一个雷达都设置独立的ID，从而使得预警设备可以对雷达探测设备中各个雷达反馈的回波数据进行明确的区分，从而提升了装船机溜筒防撞预警系统的运行效率。
在其中一个实施例中，雷达数量为8个，分别为第一雷达、第二雷达、第三雷达、第四雷达、第五雷达、第六雷达、第七雷达和第八雷达。第一雷达和第二雷达安装在装船机溜筒的东面；第三雷达和第四雷达安装在装船机溜筒的南面；第五雷达和第六雷达安装在装船机溜筒的西面；第七雷达和第八雷达安装在装船机溜筒的北面；第一雷达、第三雷达、第五雷达和第七雷达在装船机溜筒垂直于海平面时，与装船机溜筒平行；第二雷达与第一雷达成55°夹角；第四雷达与第三雷达成55°夹角；第六雷达与第五雷达成55°夹角；第八雷达与第七雷达成55°夹角。
在一个具体示例中，雷达的检测角度为120°，在装船机溜筒的安装平台的东南西北四面分别安装了两台雷达；其中，东南西北每一面中都存在一台雷达即第一雷达、第三雷达、第五雷达和第七雷达的方向在装船机溜筒垂直于海平面时，与装船机溜筒平行；东南西北每一面中的另一台雷达即第二雷达、第四雷达、第六雷达和第八雷达与同一面中相应的雷达成55°夹角，从而东南西北每一面的两台雷达的监测辐射范围出现55°交集，可以形成相对于装船机溜筒平行方向角度为185°的检测辐射范围，因此使得雷达探测设备可以形成包含与装船机溜筒平行方向以及垂直方向的检测辐射范围的雷达波发射面。以上仅为示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。
在本实施例中，装船机溜筒防撞预警系统可以通过上述8个雷达的不同角度设置获得全面的目标物的回波数据，从而提高了计算出来的目标物与装船机溜筒的轴线距离的准确度，也就提升了装船机溜筒防撞预警系统的稳定性。
在其中一个实施例中，雷达探测设备可以但不限于是毫米波雷达。
其中，毫米波雷达是一种工作在毫米波波段探测的雷达。通常毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)的。毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。因此，通过在装船机溜筒防撞预警系统中设置种类为毫米波雷达的雷达探测设备，可以避免因装船机所处环境的复杂天气的影响而降低了计算出来的目标物与装船机溜筒的轴线距离的准确度，提升了装船机溜筒防撞预警系统的稳定性和输出的警报信息的精确度，保障了装船机溜筒在作业过程中的安全性。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上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申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (16)
1.一种装船机溜筒防撞预警方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标物在探测坐标系下的坐标信息、所述目标物的反射强度和所述目标物的径向距离；所述目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；
将所述坐标信息转换至所述装船机溜筒所在的三维坐标系下，得到三维空间点云数组；
根据所述三维空间点云数组在海平面上的投影，计算所述目标物与所述装船机溜筒的轴线的距离；
根据所述距离，输出相应的警报信息；所述警报信息包括所述坐标信息、所述反射强度和所述径向距离。
2.根据权利要求1所述的装船机溜筒防撞预警方法，其特征在于，所述获取目标物在探测坐标系下的坐标信息、所述目标物的反射强度和所述目标物的径向距离的步骤，包括：
获取雷达探测设备反馈的所述目标物的回波数据；
对所述回波数据进行解析，并根据所述解析的结果生成所述坐标信息、所述反射强度和所述径向距离。
3.根据权利要求2所述的装船机溜筒防撞预警方法，其特征在于，所述根据所述解析的结果生成所述坐标信息、所述反射强度和所述径向距离的步骤，包括：
根据预设防撞检测区域，对所述解析的结果进行滤波处理后得到所述坐标信息、所述反射强度和所述径向距离。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的装船机溜筒防撞预警方法，其特征在于，所述坐标信息包括：所述目标物的X坐标位置和Y坐标位置。
5.根据权利要求1所述的装船机溜筒防撞预警方法，其特征在于，所述警报信息还包括所述目标物的目标信息；所述方法还包括：
获取所述目标信息；所述目标信息包括所述目标物的大小、方位角、来向目标径向速度、去向目标径向速度、横向速度和纵向速度中的一种或者多种信息。
6.根据权利要求1所述的装船机溜筒防撞预警方法，其特征在于，所述根据所述距离，输出相应的警报信息的步骤，包括：
根据所述距离确定所述目标物所在的预设提示区域；
根据所述目标物所在的预设提示区域，输出相应的警报信息。
7.根据权利要求6所述的装船机溜筒防撞预警方法，其特征在于，所述预设提示区域包括第一提示区域、第二提示区域以及第三提示区域；所述方法还包括以下步骤：
将与所述装船机溜筒的轴线的距离小于第一预设阈值的区域确定为所述第一提示区域；
将与所述装船机溜筒的轴线的距离大于所述第一预设阈值且小于第二预设阈值的区域确定为所述第二提示区域；
将与所述装船机溜筒的轴线的距离大于所述第二预设阈值且小于第三预设阈值的区域确定为所述第三提示区域；
其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值，且所述第二预设阈值小于所述第三预设阈值。
8.根据权利要求7所述的装船机溜筒防撞预警方法，其特征在于，所述警报信息包括第一等级警报信息、第二等级警报信息以及第三等级警报信息；所述根据所述目标物所在的预设提示区域，输出相应的警报信息的步骤，包括：
若所述目标物在所述第一提示区域内，则输出所述第一等级警报信息；
若所述目标物在所述第二提示区域内，则输出所述第二等级警报信息；
若所述目标物在所述第三提示区域内，则输出所述第三等级警报信息。
9.根据权利要求1所述的装船机溜筒防撞预警方法，其特征在于，所述三维坐标系的原点位于所述装船机溜筒的轴线，所述三维坐标系的Z轴方向为所述装船机溜筒的轴线方向；所述三维坐标系的Y轴方向为装船机大臂方向。
10.一种装船机溜筒防撞预警装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取目标物在探测坐标系下的坐标信息、所述目标物的反射强度和所述目标物的径向距离；所述目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；
坐标转换模块，用于将所述坐标信息转换至所述装船机溜筒所在的三维坐标系下，得到三维空间点云数组；
距离计算模块，用于根据所述三维空间点云数组在海平面上的投影，计算所述目标物与所述装船机溜筒的轴线的距离；
警报模块，用于根据所述距离，输出相应的警报信息；所述警报信息包括所述坐标信息、所述反射强度和所述径向距离。
11.一种预警设备，包括存储器和和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至9中任一项所述的方法的步骤。
12.一种装船机溜筒防撞预警系统，其特征在于，所述系统包括：雷达探测设备和预警设备；所述雷达探测设备与所述预警设备通信连接；
所述雷达探测设备用于获取目标物的回波数据；所述目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；
所述预警设备用于获取所述雷达探测设备反馈的所述回波数据，还用于对所述回波数据进行解析，并根据所述解析的结果生成所述目标物在探测坐标系下的坐标信息、所述目标物的反射强度和所述目标物的径向距离；所述预警设备还用于将所述坐标信息转换至所述装船机溜筒所在的三维坐标系下，得到三维空间点云数组；所述预警设备还用于根据所述三维空间点云数组在海平面上的投影，计算所述目标物与所述装船机溜筒的轴线的距离；所述预警设备还用于根据所述距离，输出相应的警报信息；所述警报信息包括所述坐标信息、所述反射强度和所述径向距离。
13.根据权利要求12所述的装船机溜筒防撞预警系统，其特征在于，所述雷达探测设备包括若干个雷达；各个所述雷达分别安装在所述装船机溜筒的安装平台的东南西北四面。
14.根据权利要求13所述的装船机溜筒防撞预警系统，其特征在于，所述雷达数量为8个，分别为第一雷达、第二雷达、第三雷达、第四雷达、第五雷达、第六雷达、第七雷达和第八雷达；
所述第一雷达、所述第三雷达、所述第五雷达和所述第七雷达在所述装船机溜筒垂直于海平面时，与所述装船机溜筒平行；
所述第一雷达和所述第二雷达安装在所述装船机溜筒的东面；所述第二雷达与所述第一雷达成55°夹角；
所述第三雷达和所述第四雷达安装在所述装船机溜筒的南面；所述第四雷达与所述第三雷达成55°夹角；
所述第五雷达和所述第六雷达安装在所述装船机溜筒的西面；所述第六雷达与所述第五雷达成55°夹角；
所述第七雷达和所述第八雷达安装在所述装船机溜筒的北面；所述第八雷达与所述第七雷达成55°夹角。
15.根据权利要求11所述的装船机溜筒防撞预警系统，其特征在于，所述雷达为毫米波雷达。
16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至9中任一项所述的方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210514 |