CN113095142A - 用于工程设备的作业监控方法、系统及工程设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种用于工程设备的作业监控方法、系统及工程设备，工程设备包括多个支腿和图像采集设备，作业监控方法包括：在工程设备作业阶段，确定支腿的实际作业参数，其中实际作业参数包括位置和/或开度；将实际作业参数和当前的支撑模式所对应的作业参数进行对比；根据对比结果确定实际作业参数与当前的支撑模式是否匹配；在确定实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下输出和实际作业参数相关联的信号。本发明实施例借助视觉手段可视，且作业发生变化后通过告警上传视频保留证据，从技术上为管理人员提供一套高效可视化的作业安全管理解决方案。

Description

用于工程设备的作业监控方法、系统及工程设备
技术领域
本发明涉及工程设备技术领域，具体是用于工程设备的作业监控方法、系统及工程设备。
背景技术
随着工程机械设备的客户保有量逐步增加，设备拥有者不仅仅需配备操作者，还需额外配备管理员。由于施工工地位置的不相同导致作业环境的不同，设备管理者经常需要去不同作业现场去巡查以减少设备违规操作问题，以保障操作人员的设备生产和财产安全。
进一步对于具有臂架的工程设备，尤其是长臂架、高重心并在施工作业中伴随重心转移的工程设备，包含混凝土泵车，折臂消防车以及汽车起重机等移动式工程设备，通常采用支腿来保障稳定而充分的支撑跨距，降低设备发生倾翻等风险；因此，对支腿姿态的检测，是评估支撑安全性的重要保障，也是实现安全控制的重要前提。检测支腿支撑开度情况等情况非常有必要。这就需要一种系统和装置来辅助提升安全预警功能，降低维护成本，提高操作人员设备的运维效率。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于工程设备的作业监控方法、系统及工程设备。
为了实现上述目的，在本发明第一方面，作业监控方法包括：在工程设备作业阶段，确定支腿的实际作业参数，其中实际作业参数包括位置和/或开度；将实际作业参数和当前的支撑模式所对应的作业参数进行对比；根据对比结果确定实际作业参数与当前的支撑模式是否匹配；在确定实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下输出和实际作业参数相关联的信号。
在本申请实施例中，控制器进一步被配置成：识别第一图像中支腿的结构特征；确定与结构特征对应的像素点；根据像素点确定实际作业参数。
在本申请实施例中，控制器还被配置成：在工程设备开始作业之前，确定在所选择的支撑模式下支腿期望处于的支腿位置；获取在工程设备开始作业之前图像采集设备拍摄的工程设备的第二图像；根据第二图像检测包含支腿位置的预设范围内的障碍物，以确定支腿位置是否安全。
在本申请实施例中，还包括：障碍物检测装置；控制器还被配置成：在工程设备开始作业之前，确定在所选择的支撑模式下支腿期望处于的支腿位置；控制障碍物检测装置检测包含支腿位置的预设范围内的障碍物；获取障碍物检测装置的检测结果；以及根据检测结果确定支腿位置是否安全。
在本发明实施例中，控制器进一步被配置成：获取在工程设备完成作业后图像采集设备拍摄的工程设备的第三图像；根据第三图像确定支腿是否收回；在支腿未收回的情况下进行提示。
在本发明实施例中，还包括：上位机，被配置成接收来自控制器的工程设备在作业中的作业信息；以及显示作业信息，其中作业信息包括图像采集设备实时拍摄的第一图像、实际作业参数以及当前的支撑模式中的至少一者。
在本发明实施例中，还包括：还包括：上位机；控制器还被配置成在确定实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下，生成报警信息并将报警信息上传至远程管理平台，其中，报警信息包括第一图像；上位机被配置成记录报警信息。
本发明实施例还提供一种工程设备，包括根据上述任意一项的用于工程设备的作业监控系统。
另一方面，提供一种计算机可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于在被处理器执行时使得处理器能够执行根据上述的用于工程设备的作业监控方法。
通过上述技术方案，本发明方案结合工程设备施工作业的特点，根据在以往实践中客户的操作人员会为了便于现场工作，时常不顾安全铤而走险违规操作支腿，而监督管理人员却无法实时和随时跟踪现场状况，借助本申请所提供的方案可以轻松通过视觉手段监控作业支撑的规范性。通过作业前，作业中，作业完成后的不同监控方式，可以更加方便规范作业行为，特别是多地远距离施工现场作业需要监管时。如传统的传感器，比如接近开关或拉线传感器，操作人员可以随意拔掉传感器而不被管理员发现，本发明实施例借助视觉手段可视，且作业发生变化后通过告警上传视频保留证据。，另一方面，本发明方案在作业前通过将支撑模式下所期望的支腿位置可视化，操作人员可以通过观测支腿将要停留的位置，从而为支腿的合理支撑提供借鉴功能，辅助人为判断，避免操作人员反复挪动支腿以及工程设备，节省工程设备入场的准备时间从而提高作业就位效率，从而从技术上为管理人员提供一套高效可视化的作业安全管理解决方案。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1示出了支腿和工程设备连接的简易结构图；
图2是根据本发明实施例的用于工程设备的监控系统的模块示意图；
图3是支腿在全支撑模式下的简易结构示意图；
图4是支腿在开度为50％的支撑模式下的简易结构示意图；
图5是根据本发明实施例所提供的用于工程设备的作业监控方法在作业前阶段的流程图；
图6示出了根据本发明实施例的用于工程设备的作业监控方法中的步骤S12涉及的识别区域；
图7是本发明实施例所提供的用于工程设备的作业监控方法在作业中的流程图；
图8是根据本发明实施例的用于工程设备的作业监控方法中的步骤S22的流程图；
图8a示出了根据本发明实施例的用于工程设备的作业监控方法中的步骤S22中涉及的结构特征；
图9示出了根据本发明实施例的用于工程设备的作业监控方法中的步骤S223中涉及的支腿和像素点的第一成像关系图(计算支腿位置)；
图10示出了根据本发明实施例的用于工程设备的作业监控方法中的步骤S223中涉及的支腿和像素点的第二成像关系图(计算开度)；
图11是本发明实施例所提供的用于工程设备的作业监控方法中作业后的流程图；
图12示出了根据本发明实施例的用于工程设备的作业监控方法中的步骤S31所涉及的工程设备所处状态的结构示意图；以及
图13是根据本发明实施例的用于工程设备的监控系统的框图。
附图标记说明
100、作业监控系统； 1、支腿；
2、工程设备； 101、支撑预规划模块；
1011、支撑模式选择模块； 1012、预估显示模块；
1013、障碍物检测模块； 201、作业参数检测模块；
202、支撑模式对比模块； 302、支撑收回提示模块；
11、图像采集设备； 12、控制器；
13、视频输入接口； 14、远程收发模块；
15、视频输出接口； 16、CAN总线接口；
17、设备近端； 18、控制器下位机；
19、远程管理平台。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
需要说明，本发明实施例中所有流向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对几何关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该流向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
请参阅图1，图1示出了支腿和工程设备连接的简易结构图；本领域人员应当理解，在工程设备2的作业中由于要求地面提供更大的支承力才能增加工程设备2作业能力，从而达到安全作业的目的。为了满足上述要求，重型工程机械支腿普遍设置有支撑机构(通常包括支腿1和垫板，垫板未标注)以给予工程设备2更好的稳定性，如减小地面压强防止工程设备2作业中倾斜，或者有效避免地面(尤其在非硬化地面，如泥土面)超载而下陷，导致工程设备2无法工作或引起安全事故等。
通过上述可知，支腿1的支撑姿态是关联到作业安全的重要因素，为了更好阐述本申请的技术方案，首先阐述现有技术获取支腿1的支撑姿态的监控方式，其中一种是通过激光测距传感器和/或拉线传感器直接测量支腿1所伸出的长度，或者通过油缸磁致伸缩唯一传感器和/或油缸内置拉线传感器通过间接的方式，对油缸的油量进行位移换算，从而获取支腿1所伸出的距离，以得到支腿1姿态。但是无论对于前者或者后者，在作业过程都缺范直观进行检测的手段，且存在操作人员可进行违规作业的可能性。如现有的工程设备2为了检测支腿1在支撑过程中是否安全，通过在作业现场设置点位的方式来检测支腿1是否已经在正确位置；或者采用专用位移传感器来检测支腿的连续性位移变化，选择响应的作业支撑模式，再通过控制器来反馈位置变化；但是在实际操作中存在缺陷，一方面是工程设备2在驻车时需反复移动位置才可获知支腿1的支撑位置是否合适支撑，另一方面存在一些操作人员可以通过拔出位移传感器等检测装置，而手动选择支撑方式从而躲避监控而违规作业，从而带来监控的不真实。
请参阅图2，由此，本发明实施例旨在提供一种更好地作业监控方式。具体来说对支腿1的姿态进行监控管理的方式。基于一个总的发明构思，本发明实施例首先提供一种用于工程设备的监控系统，该监控系统可以根据支腿1相对工程设备的作业前，作业中和作业后划分为以下模块：
作业前：支撑预规划模块101，包括支撑模式选择模块1011、预估显示模块1012、障碍物检测模块1013；
作业中：作业参数检测模块201、支撑模式对比模块202；
作业后：支撑收回提示模块302；
其中，支撑模式选择模块1011可以不限定包含于支撑预规划模块101，其功能用于给与用户输入所选择的支撑模式，支撑模式即支腿支撑的方式，可以包括：支腿的开度、支腿位置、或者支腿伸长距离等，在本发明实施例所提供的可选地的方案中，支撑模式可以根据操作人员按照以往作业经验进行手动选择。在另一可选地的方案中，可以通过对环境进行图像识别，以综合工程设备当前的作业内容和作业环境而生成合理的支撑模式并对操作人员进行推荐，从而以供操作人员选择。如支撑模式选择模块1011可提供一信号输入页面，以供操作人员作为键值输入以甄选合理的支撑模式以使得支腿支撑工程设备。
请参阅图3以及图4，图3是支腿在全支撑模式下的简易结构示意图。图4是支腿在开度为50％的支撑模式下的简易结构示意图。其中本发明实施例所提到的“开度”可以定义为相比支腿在全部打开后的比例，如在支撑模式为全支撑模式时，定义支腿1的开度为100％即完全打开(是指代结构意义上所能开启的最大位置)；而对应非全支撑模式即支腿不完全打开，如支腿在开度为50％时支腿应该所在位置；此外支撑模式还可以包括其他非全支撑模式，如左支撑(左侧前后支腿100％完全打开，右侧非100％完全打开)，或者右支撑，前支撑模式等，该支撑模式可根据操作人员对工程设备进行具体的设定，其根据支腿在不同的作业环境可以起到对工程设备进行有效的支撑即可。因此本领域技术人员应当可以理解，在支撑模式上进行简单的改进，应当属于本发明实施例所涵盖的保护范围。
进一步地，预估显示模块1012可以在计算机或者微机上模拟并显示工程设备在所选择的支撑模式下，获取支腿将要位于的支腿位置。可以理解的是，在通过支撑模式选择模块1011输入支撑模式后，操作人员可以通过观测支腿所期望停留的位置，从而评估支腿支撑的合理性，提供借鉴功能辅助人为判断，避免操作人员反复挪动支腿以及工程设备，节省工程设备入场的准备时间以提高作业就位效率。
进一步地，障碍物检测模块1013可以通过雷达或者传感器的方式，在选择的模式所对应的支腿位置周围进行障碍物检测，如有障碍物则提示不可支撑。其与预估显示模块1012可以为支腿的合理支撑提供借鉴功能，辅助人为判断从而加快效率。
可以理解的是，针对支腿位置周围进行障碍物检测可以是检测包含支腿位置的预设范围内的障碍物，例如检测以支腿位置为中心在预设范围内的障碍物。该预设范围可以根据雷达所探测的范围视定或者根据图像进行识别分析，以确定支腿位置是否安全可靠，从而增加作业的稳定性。
在作业中(即支腿已经支撑工程设备后)，通过作业参数检测模块201以及支撑模式对比模块202对作业过程进行持续监控。在本发明实施例中，作业参数检测模块201用于获取工程设备的实时作业参数。获取作业参数的方式可以是通过激光、雷达等波束或者具有一定纹理结构的光照发射至所设定的目标位置，通过分析所接受的纹理形变(光测)或者测量波束的传播时间和波形，来判断物体的实际作业参数等。还可以通过对支腿的图像信息或者传感器检测的数据来获取实际作业参数，如在一些实施例中其可以是实时读取传感器所检测的作业参数予以实现，也可以是获取工程设备和支腿在作业过程的图像，并对图像进行识别分析以获取支腿的实际作业参数。实际作业参数可以包括支腿的位置(和以上的支撑位置不同，该位置是在作业中实际的支撑位置)和/或开度，还可以包括其他作业参数，具体可以根据支腿的使用情况进行设定。支撑模式对比模块202用于将实际作业参数和当前的支撑模式所对应的作业参数进行对比，以确定实际作业参数与当前的支撑模式是否匹配。例如，所选择的支撑模式下支腿的开度为50％，但是此时检测的实际开度为100％，即实际作业参数与当前的支撑模式不匹配。同时支撑模式对比模块202在确定实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下，判定操作人员存在违规使用的可能性，支撑模式对比模块202被触发进行输出相关联的信号，如报警提示，管理人员可参见报警提示以实现对作业过程中的监控。
更进一步地，在作业后(如工程设备作业完毕关闭运行后)，支撑收回提示模块302开始检测支腿是否处于收回状态，以防止操作人员遗忘收回支腿，从而对工程设备和作业环境造成不可逆的损害。其方式同样可以根据图像识别，或者设置霍尔开关或者接触传感器，以判断支腿在作业完成后是否为收回状态，支撑收回提示模块302还可以在检测到支腿未收回的情况下进行提示，其提示的方式可以是的任一种或者多种语音播报、蜂鸣器、灯光、以及在后台(上位机)中显示，和上述的支撑模式对比模块202触发进行报警同理，其旨在通过提示的方式以供管理方进行监控作业，以减少一些损害的发生，并提高工作效率，因此在本发明实施例中不予不强调提示的方式。
综上，本发明实施例提供的用于工程设备的监控系统，通过在工程设备作业前、作业中、作业后对支腿的支撑状态进行预模拟、监控、以及提示收回，以实现工程设备更为可靠高效的作业。
在以上总的发明构思的基础上，本发明实施例提供一种用于工程设备的作业监控方法。请参阅图5，在本发明实施例所提供的用于工程设备的作业监控方法在作业前阶段可以包括以下步骤。
步骤S11、在工程设备开始作业之前，确定在所选择的支撑模式下支腿期望处于的支腿位置；
步骤S12、检测包含支腿位置的预设范围内的障碍物，以确定支腿位置是否安全。
具体地，步骤S11即根据用户所选择的支撑模式来确定(例如在显示器上模拟预判)支腿所期望要处于的支腿位置，操作人员可以通过观测支腿将要停留的位置，从而为支腿的合理支撑提供借鉴功能，辅助人为判断，避免操作人员反复挪动支腿以及工程设备，节省工程设备入场的准备时间，提高作业就位效率；其中步骤S11中可选地采用图像采集设备对作业环境进行拍摄采集，在上位机中显示作业环境的图像(图像的采集视角最优为工程设备和支腿的环视画面)，其中，在本发明实施例中，图像定义为包括图片和影像；并在图像中模拟仿真支腿在所选择的支撑模式下将要架设的位置，操作人员可以在上位机上观测支腿在作业环境中位置，结合自身经验判断是否合适架立支腿。
请参阅图6，图6示出了根据本发明实施例的用于工程设备的作业监控方法中的步骤S12涉及的识别区域；在步骤S12的一个实施例中，可以通过对图像中的障碍物和支腿进行识别，从而判断障碍物和支腿的距离，以实现检测包含支腿位置的预设范围内的障碍物，具体如：
首先通过图像采集设备获取一帧或者多帧作业环境的图像；
确定所选择的支撑模式；
在图像中模拟支腿在支撑模式下所要抵达的支腿位置；
确定图像中的支腿位置，并在该支腿位置预设范围内(即图中的识别区域)进行障碍物识别；
当识别到有障碍物时，确定支腿位置为安全位置；反之当识别没有障碍物时，确定支腿位置为不安全位置并报警。
可以理解，可以通过先预设每个支撑模式下，支腿所要遍历落脚的位置，如在支撑模式A某一支腿下落脚位置为坐标区域a，在支撑模式B下落脚位置为坐标区域b，以在获取作业环境的图像，通过坐标建构确定图像中的支腿位置，继而根据该支腿位置所预设的预设范围进行障碍物识别(可以通过以支腿位置对图像进行裁剪，以保留识别区域的图像)，障碍物识别可根据预训练的识别模型予以实现，从而获取识别区域是否存在障碍物，继而根据是否存在障碍物这一信息，输出对应其映射的信号，如当识别没有障碍物时，输出：“1号位置支腿存在障碍物无法安全支撑，请人工确定”。管理人员即可通过人工确定或者更换支腿位置的方式，在短时间内获得合理的支腿位置，增加工程设备作业部署的效率。
通过以上的方式，通过对识别区域设定预设范围，即划分方法和尺度要求，从而节省CPU计算资源，减少算力，从而加快响应。
另一方面，本发明还提供步骤S12的另一实施例，也可在工程设备上设置雷达来对支腿位置周边进行探测；根据上述可知，基于在不同的支撑模式下，由于支腿的开度和伸长距离可能有所区分，从而导致支腿位置不同，那么在不同的支撑模式下雷达所需要探测的支腿位置也不同，本发明所提供的一种方式为：设置多个雷达，每个雷达调试好探测不同的支腿位置，并且每种支撑模式触发对应的雷达工作，当用户选择好支撑模式后，触发对应的雷达开始工作从而实现对不同的支腿位置预设的范围进行探测，以检测支腿位置的预设范围内的障碍物。具体如下：
确定所选择的支撑模式；
根据支撑模式匹配所需运作的雷达；
根据雷达检测包含支腿位置的预设范围内的障碍物；
当探测到有障碍物时，确定支腿位置为安全位置；反之当探测没有障碍物时，确定支腿位置为不安全位置并报警。
通过以上方式，在作业前操作人员可以通过观测支腿将要停留的位置，从而为支腿的合理支撑提供借鉴功能，辅助人为判断，避免操作人员反复挪动支腿以及工程设备，节省工程设备入场的准备时间从而提高作业就位效率。
请参阅图7，图7是本发明实施例所提供的用于工程设备的作业监控方法在作业中的流程图；进一步地，该作业监控方法还包括：
步骤S21、在工程设备作业阶段，确定支腿的实际作业参数，其中实际作业参数包括位置和/或开度；
步骤S22、将实际作业参数和当前的支撑模式所对应的作业参数进行对比；
步骤S23、根据对比结果确定实际作业参数与当前的支撑模式是否匹配；
步骤S24、在确定实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下输出和实际作业参数相关联的信号。
其中，上述所提到的术语“信号”的介质可以包括视频、图像、文字、语音、甚至蜂鸣、震动等；信号的执行端可以包括PC、移动终端、微机、可穿戴设备等。和实际作业参数的信号的内容可以是实际作业参数如开度、实际位置、或者支撑模式等。
可以理解，通过以上的方式获得实际作业参数后和所选择的支撑模式中的作业参数进行匹配，从而实现对作业中进行实时监控。步骤S21至步骤S24在上述实施例已经阐述，本方法实施例具体阐述通过图像获取实际作业参数的方式，如下：
请参阅图8，图8是本发明实施例所提供的用于工程设备的作业监控方法中步骤S22的流程图；根据图像确定支腿的实际作业参数包括：
步骤S221、获取工程设备在作业过程中图像采集设备拍摄的工程设备的图像；
步骤S222、识别图像中支腿的结构特征；
步骤S223、确定与结构特征对应的像素点；
步骤S224、根据像素点确定实际作业参数。
可以理解，即具体提供一种通过图像获取实际作业参数的方式，在通过图像采集设备获取工程设备在作业过程中图像采集设备拍摄的工程设备的图像后，通过对图像进行分析来获取支腿的实际作业参数，在本发明实施例中，“结构特征”可以包括几何参数，如对应的结构特征的长、宽、高和外形轮廓等，根据图像中所显示的像素点，以及支腿自身的结构特征，可以根据目标区域定位、结构特征提取、以及状态识别并综合成像规律从而确定支腿的实际作业参数。
请参阅图8a，图8a示出了根据本发明实施例的用于工程设备的作业监控方法中的步骤S22中涉及的结构特征；具体以实际作业参数以支腿的开度和支腿的位置进行阐述。识别图像中支腿的结构特征，如通过视觉识别手段提取并识别图像中特征1和特征2，也可以同时具备两个特征，如特征3才可确定对象识别正确，具体根据支腿所设计的结构特征的复杂程度而定，其中视觉识别手段为图像特征提取和深度学习识别方法确定。在获取到和结构特征对应的像素点后，可以根据像素点对应的位置确定支腿的实际作业参数。
可以理解，前述所提到的术语“视觉识别手段”依存视觉处理主机系统，可为Linux实时系统，运行内置目标识别和跟踪算法，如YOLO，FasterRCNN等算法，实现实时处理图像和识别支腿的结构特征，当通过图像计算得到实际距离和支撑支腿实际开度大小后，可以为上述计算方法宏观原理补充。
在一实施例中，可以根据双目测距原理对图像采集设备进行标定，继而根据图像采集设备所成像的像素点和支腿的结构特征进行立体匹配，获取支腿的位置。
在另一实施例中，也可以无需采用图像采集设备，通过采用雷达及雷达测距原理测量支腿的位置。
请参阅图9，本发明实施例以图像采集设备(摄像头)采用单目测距为例，在支腿已经支撑后，通过拍摄的图像中所呈现支腿的结构特征，即支腿支撑到位后油缸通过单目测距手段进行目标检测识别和位置跟踪支撑盘位置，如本发明实施例以特征3才可确定对象识别正确为例，根据特征3所成像的像素点所在区域宽为B2以及高为H2、以及原始就已经获知的特征3的宽B1、高H1(已知量)，根据B2和B1以及H2和H1所反映的比例关系，以及图像采集设备的相关位置(已知量)，从而通过视觉处理主机计算出支腿相对图像采集设备具体所在的位置L，即实际作业参数中的位置；
进一步地请参阅图10以及图12，假设O2为摄像头的光心，P点、Q点为工程车辆的支腿的结构特征中某一线段的两个端点，P1点、Q1点为对应P点、Q点在图像采集设备中成像平面所成的像的两个端点，A为摆动支腿的旋转中心或伸缩支腿的起始点，O1为像主点位置(摄影中心与成像平面的垂线与像平面的交点)，O1O2为摄像头的焦距，可从摄像头参数中获取。根据以上所知数据，结合成像原理和几何关系，由如下公式即可计算出支腿的开度α。计算步骤如下：
Figure BDA0002976884140000141
其中，在公式(1)中，P1Q2为P1点至Q2点的距离，通过P1点至O1点的距离，以及O1点至O2点的距离，结合勾股定理可得。
Figure BDA0002976884140000142
在公式(2)中，PO2为P点至O2点的距离，P1Q1为P1点至Q1点的距离，PQ为P点至Q点的距离，根据P1Q2和P1Q1的比例关系，结合相似三角形定理，从而求得PO2。
Figure BDA0002976884140000143
在公式(3)中，OP为O点至P点的距离，OO2为O点至O2点的距离，根据图示结合勾股定理可得OP。
Figure BDA0002976884140000144
Figure BDA0002976884140000145
α＝180-θ…………公式(6)
在公式(4)至公式(6)中，根据在成像中的几何关系，即三角形OAP的三边OA、OP以及AP，根据余弦定理可求得开度α，对于上述的公式，图示已经给出了对应的技术启示，根据本领域技术人员的基础计算能力以及推理能力应当理解，因此在此处不一一解释。
进一步地，和实际作业参数相关联的信号包括报警信号，在获取到支腿在作业中实际的开度和位置后，继而将作业中的开度和位置和操作人员所选择的支撑模式(如全支撑，左支撑，右支撑，前支撑)所需的开度和位置进行对比，若在实际的开度和位置和所需的开度和位置不相符的情况下，在设备近端和远程管理平台记录违规使用报警信息，报警信息具体可以包括选择的支撑模式，实际的支腿1的开度，以及当前图像采集设备所拍摄的图像，并将其均上传至远程管理平台进行监控。
其中，对于以上所提到的设备近端，可以理解为工程设备上的显示器或者其他报警设备，远程管理平台指代后台如上位机或者云端，从而实现远程和进程的监控。
请参阅图11，图11是本发明实施例所提供的用于工程设备的作业监控方法中作业后的流程图；图12示出了根据本发明实施例的用于工程设备的作业监控方法中的步骤S31所涉及的工程设备所处状态的结构示意图。作业监控方法还包括：
步骤S31、在工程设备作业完成之后，检测支腿是否收回；
步骤S32、在检测到支腿未收回的情况下进行提示。
可以理解，在完成作业阶段后，即作业模式从作业状态变为行驶状态后(车辆物理选择开关切换行驶状态和作业状态)，再次对支腿位置识别和开度进行计算，有支腿打开即通过显示屏和声光报警提醒操作人员收回支腿，并在显示屏进行未收回报警且显示“某侧支腿打开，请收回提示”。
在一个实施例中，其检测的方式同理可以根据图像识别，或者设置霍尔开关或者接触传感器，以判断支腿在作业完成后是否属于收回状态，并在检测到支腿未收回的情况下进行提示，其提示的方式可以是的任一种或者多种语音播报、蜂鸣器、灯光、以及在后台(上位机)中显示，和上述的支撑模式对比模块触发进行报警同理，其旨在通过提示的方式以供管理方完成监控作业，以减少设备损害的发生，减少管理成本提高工作效率。
需要说明的是，示意图仅示出了部分支腿以起到示例作用，并不限定本发明实施例中支腿的数量、连接关系、排列关系、展开方式等。支腿的数量可以是四个，但是对于复杂作业环境可以适应性变化，展开方式可以是伸缩式或者旋转式，本领域技术人员应当理解，在以上基础上作出的变化，属于本发明实施例所涵盖的保护范围内。
进一步地，作业监控方法还包括：将工程设备在作业中的作业信息输出至上位机，以通过上位机实时显示作业信息；其中，作业信息包括图像采集设备实时拍摄的图像、实际作业参数以及当前的支撑模式中的至少一者。
可以理解，通过建立远程管理平台，将图像采集设备的图像输出接口通过物联网将作业信息实时上传至远程管理平台，上位机可以包括PC、电视墙、移动终端的任一种，通过上位机连接远程管理平台，在上位机读取并显示相关作业信息的图像，可以方便管理人员在远程进行监控，从而无需在作业现场，增加管理人员的监管效率。特别是应用于多地远距离施工现场作业在需要监管时，从技术上为管理人员提供高效可视化的作业安全管理方式。
上位机还可通过远程管理平台下发相关指令，如控制工程设备停止作业、继续作业等，从而实现远程控制和监察，以实时对作业现场进行管理监督。
更进一步地，在确定实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下进行报警包括：在确定实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下，生成报警信息并将报警信息上传至远程管理平台，以供上位机记录报警信息；其中，报警信息包括图像。
该方式主要是采用将报警信息上传的方式，在确定实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下触发式的识别与安全告警上传图像，减少物联网平台存储消耗，同时远程视频保留也作为事故发生后问责证据，以避免管理方的人为监管遗漏。
综上，本发明方案结合工程设备施工作业的特点，根据在以往实践中客户的操作人员会为了便于现场工作，时常不顾安全铤而走险违规操作支腿，而监督管理人员却无法实时和随时跟踪现场状况，借助本申请所提供的方案可以轻松通过视觉手段监控作业支撑的规范性，通过作业前，作业中，作业完成后的不同监控方式，可以更加方便规范作业行为，特别是多地远距离施工现场作业需要监管时。如传统的传感器，比如接近开关或拉线传感器，操作人员可以随意拔掉传感器而不被管理员发现，本发明实施例借助视觉手段可视，且作业发生变化后通过告警上传视频保留证据，从技术上为管理人员提供一套高效可视化的作业安全管理解决方案。
基于以上的总发明构思，请参阅图13，本发明实施例还提供一种用于工程设备2的作业监控系统100，工程设备2包括或者设置有多个支腿(图未示出)以用于支撑工程设备2，作业监控系统100包括：
图像采集设备11，用于拍摄工程设备2的图像；
控制器12，被配置成：获取工程设备2在作业过程中图像采集设备拍摄的工程设备2的第一图像；根据第一图像确定支腿的实际作业参数，其中实际作业参数包括位置和/或开度；将实际作业参数和当前的支撑模式所对应的作业参数进行对比；根据对比结果确定实际作业参数与当前的支撑模式是否匹配；在确定实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下进行报警。
在一个具体的方案中，该作业监控系统100可以包括两路或四路图像采集设备11(摄像头)以及连接视频输入接口13，以将图像采集设备11所采集的图像输入至控制器12，控制器12获取图像后并进行以上实施例提供的方式处理，控制器12的一端连接有视频输出接口15，视频输出接口15通过连接设备近端17(本地视频显示)，以显示经由控制器12处理的视频。同时控制器12一端连接远程收发模块14，并通过物联网平台连接远程管理平台19(远程终端显示)，控制器12另一端连接CAN总线接口16以及控制器下位机18。
其中，图像采集设备11可安装在工程设备2的侧面，亦可安装在工程设备2的臂架上方，视频输入接口13为图像采集设备11的接入接口，可为AHD或CVBS模拟接口，也可以为LVDS的数字接口；通过设备近端17在本地视频显示可显示控制器处理后的拼接视频，且可模拟支腿位置的辅助线，并可对支腿位置进行障碍物检测；远程收发模块14可为4G或5G等移动制式通信模组；物联网平台为接收传输视频和告警视频上传的服务器端和中转端；CAN总线接口16为与控制器下位机18进行总线数据交互，实现信息交换，如支撑模式选择或支撑位置的数据(如支腿的开度)。远程管理平台19可通过网链连接上位机，上位机可以为PC端、移动终端、或者其他终端设备。从而可以通过上位机远程观测图像采集设备11所拍摄的图像，以实现实时监控功能。
在本发明实施例中，控制器12可以具备有多路视频360°拼接视频处理，并预支撑辅助线显示，还包含视频远程传输输出功能和告警识别上传等功能，此外还具备视觉识别功能，该主机的视觉识别功能主要是对两侧，即设备支腿位置同侧的结构特征进行目标识别和跟踪。
为了检测障碍物，在一实施例中，控制器12还被配置成：在工程设备2开始作业之前，确定在所选择的支撑模式下支腿将处于的支腿位置；获取在工程设备2开始作业之前图像采集设备拍摄的工程设备2的第二图像；根据第二图像检测包含支腿位置的预设范围内的障碍物，以确定支腿位置是否安全。可以理解，通过以上方式，在作业前操作人员可以通过观测支腿将要停留的位置，从而为支腿的合理支撑提供借鉴功能，辅助人为判断，避免操作人员反复挪动支腿以及工程设备2，节省工程设备2入场的准备时间，提高作业就位效率。
在另一实施例中，该监控系统100还可以包括障碍物检测装置(图未示)；控制器12还被配置成：在工程设备22开始作业之前，确定在所选择的支撑模式下支腿将处于的支腿位置；控制障碍物检测装置检测包含支腿位置的预设范围内的障碍物；获取障碍物检测装置的检测结果；以及根据检测结果确定支腿位置是否安全。其中，障碍物检测装置可以是雷达、结构光发射装置、声波发射装置等。
控制器12进一步被配置成：识别第一图像中支腿的结构特征；确定与结构特征对应的像素点；根据像素点确定实际作业参数。继而将作业中的实际作业参数和操作人员所选择的支撑模式(全支撑，左支撑，右支撑，前支撑)进行对比，通过实际作业参数去匹配所选择的支撑模式预设的作业参数，在实际作业参数和支撑模式不匹配的情况下，在设备近端17和远程管理平台19记录违规使用报警信息，并通过上位机观测以进行监控，其中，实际作业参数具体可以有操作人员所选择的支撑模式，实际的支腿的开度。
控制器12进一步被配置成：获取在工程设备22完成作业后图像采集设备拍摄的工程设备22的第三图像；根据第三图像确定支腿是否收回；在支腿未收回的情况下进行提示。即在完成作业阶段后，再次对支腿位置识别和支腿的开度进行计算，有支腿打开即通过显示屏和声光报警提醒操作人员收回支腿，以避免由于人工疏忽对工程设备或者支腿带来不可逆的损害。
以上控制器12所被配置的步骤在上述其他实施例中已经阐述，在此不重复阐述。
控制器12的示例可以包括但不限于可编码的微机、PC端、单片机或者通过数字/模拟信号电路所代替。
本领域技术人员也应当理解，如果将本发明方法或者清洗装置、经过简单变化、在其上述方法增添功能进行组合、或者在其装置上进行替换，如各组件进行型号材料上的替换、使用环境进行替换、各组件几何关系进行简单替换等；或者将其所构成的产品一体设置；或者可拆卸设计；凡组合后的组件可以组成具有特定功能的方法/设备/装置，用这样的方法/设备/装置替代本发明的方法和装置均同样落在本发明的保护范围内。
装置还包括存储器，上述用于工程设备的作业监控方法可作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调节内核参数来针对餐具图像控制燃气热水器的喷臂对餐具进行清洗。
存储器可以包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种机器可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现用于工程设备的作业监控方法。
本发明实施例提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行用于工程设备的作业监控方法。
本发明实施例还提供了一种工程设备，包括上述实施例中描述的用于工程设备的作业监控系统。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、物联网接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种用于工程设备的作业监控方法，其特征在于，所述工程设备包括多个支腿和图像采集设备，所述作业监控方法包括：
在所述工程设备作业阶段，确定所述支腿的实际作业参数，其中所述实际作业参数包括位置和/或开度；
将所述实际作业参数和当前的支撑模式所对应的作业参数进行对比；
根据对比结果确定所述实际作业参数与当前的支撑模式是否匹配；
在确定所述实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下输出和所述实际作业参数相关联的信号。
2.根据权利要求1所述的作业监控方法，其特征在于，所述确定所述支腿的实际作业参数包括：
获取所述工程设备在作业过程中图像采集设备拍摄的所述工程设备的图像；
识别所述图像中所述支腿的结构特征；
确定与所述结构特征对应的像素点；
根据所述像素点确定所述实际作业参数。
3.根据权利要求1所述的作业监控方法，其特征在于，所述作业监控方法还包括：
在所述工程设备开始作业之前，确定在所选择的支撑模式下所述支腿期望处于的支腿位置；
检测包含所述支腿位置的预设范围内的障碍物，以确定所述支腿位置是否安全。
4.根据权利要求1所述的作业监控方法，其特征在于，所述作业监控方法还包括：
在所述工程设备作业完成之后，检测所述支腿是否收回；
在检测到所述支腿未收回的情况下进行提示。
5.根据权利要求1所述的作业监控方法，其特征在于，所述作业监控方法还包括：
将所述工程设备在作业中的作业信息输出至上位机，以通过所述上位机实时显示所述作业信息；
其中，所述作业信息包括所述图像采集设备实时拍摄的图像、所述实际作业参数以及当前的支撑模式中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的作业监控方法，其特征在于，所述实际作业参数相关联的信号包括报警信息，所述在确定所述实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下输出和所述实际作业参数相关联的信号包括：
在确定所述实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下，生成报警信息并将所述报警信息上传至远程管理平台，以供所述远程管理平台记录所述报警信息；
其中，所述报警信息包括所述图像。
7.一种用于工程设备的作业监控系统，其特征在于，所述工程设备包括多个支腿，所述作业监控系统包括：
控制器，被配置成：
确定所述支腿的实际作业参数，其中所述实际作业参数包括位置和/或开度；
将所述实际作业参数和当前的支撑模式所对应的作业参数进行对比；
根据对比结果确定所述实际作业参数与当前的支撑模式是否匹配；
在确定所述实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下输出和所述实际作业参数相关联的信号。
8.根据权利要求7所述的作业监控系统，其特征在于，所述作业监控系统包括：
图像采集设备，用于拍摄所述工程设备的图像；
所述控制器进一步被配置成：
获取所述工程设备在作业过程中图像采集设备拍摄的所述工程设备的第一图像；
识别所述第一图像中所述支腿的结构特征；
确定与所述结构特征对应的像素点；
根据所述像素点确定所述实际作业参数。
9.根据权利要求7所述的作业监控系统，其特征在于，所述控制器还被配置成：
在所述工程设备开始作业之前，确定在所选择的支撑模式下所述支腿期望处于的支腿位置；
获取在所述工程设备开始作业之前所述图像采集设备拍摄的所述工程设备的第二图像；
根据所述第二图像检测包含所述支腿位置的预设范围内的障碍物，以确定所述支腿位置是否安全。
10.根据权利要求7所述的作业监控系统，其特征在于，还包括：
障碍物检测装置；
所述控制器还被配置成：
在所述工程设备开始作业之前，确定在所选择的支撑模式下所述支腿期望处于的支腿位置；
控制所述障碍物检测装置检测包含所述支腿位置的预设范围内的障碍物；
获取所述障碍物检测装置的检测结果；以及
根据所述检测结果确定所述支腿位置是否安全。
11.根据权利要求7所述的作业监控系统，其特征在于，所述控制器进一步被配置成：
获取在所述工程设备完成作业后所述图像采集设备拍摄的所述工程设备的第三图像；
根据所述第三图像确定所述支腿是否收回；
在所述支腿未收回的情况下进行提示。
12.根据权利要求7所述的作业监控系统，其特征在于，还包括：
远程管理平台，被配置成接收来自所述控制器的所述工程设备在作业中的作业信息；以及
通过上位机连接远程管理平台并显示所述作业信息，其中所述作业信息包括所述图像采集设备实时拍摄的第一图像、所述实际作业参数以及当前的支撑模式中的至少一者。
13.根据权利要求7所述的作业监控系统，其特征在于，还包括：
远程管理平台；
所述实际作业参数相关联的信号包括报警信息，所述控制器被配置成在确定所述实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下输出和所述实际作业参数相关联的信号包括被配置成：
在确定所述实际作业参数与当前的支撑模式不匹配的情况下，生成报警信息并将所述报警信息上传至所述远程管理平台，其中，所述报警信息包括所述第一图像；
所述远程管理平台被配置成记录所述报警信息。
14.一种工程设备，其特征在于，包括根据权利要求7至13中任意一项所述的用于工程设备的作业监控系统。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于在被处理器执行时使得处理器能够执行根据权利要求1至6中任意一项所述的用于工程设备的作业监控方法。
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