CN113220252A - 一种基于5g通信的无人起重机实时监测系统 - Google Patents

一种基于5g通信的无人起重机实时监测系统 Download PDF

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CN113220252A CN202110567153.4A CN202110567153A CN113220252A CN 113220252 A CN113220252 A CN 113220252A CN 202110567153 A CN202110567153 A CN 202110567153A CN 113220252 A CN113220252 A CN 113220252A
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Abstract

本发明公开了一种基于5G通信的无人起重机实时监测系统，用于解决现有的无人起重机监测系统不能对人起重机的监测数据进行分类并选取对应传输方式合理的进行数据传输，避免造成通信资源浪费的问题，包括信息采集模块、数据分析模块和通信传输模块；本发明通过对无人起重机的监测数据进行分类并合理的选取对应的通信传输方式传输至服务器，从而更好的监测必要的数据，避免造成通信资源浪费；实时监测模块实时获取服务器接收到的数据包并显示，通过字号调节单元对查看显示屏的人脸照片进行分析并调整显示屏对应显示的字号，从而根据工作人员的距离显示屏的远近合理的调整显示屏显示字体大小，方便工作人员监测查看。

Description

一种基于5G通信的无人起重机实时监测系统
技术领域
本发明涉及无人起重机数据监测技术领域，具体为一种基于5G通信的无人起重机实时监测系统。
背景技术
起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。又称天车，航吊，吊车。轮胎起重机的主要特点是:其行驶驾驶室与起重操纵室合二为一、是由履带起重机演变而成，将行走机构的履带和行走支架部分变成有轮胎的底盘，克服了履带起重机履带板对路面造成破坏的缺点，属于物料搬运机械。桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。随着科技的进步和5G通信的发展，衍生了无人起重机；
现有的无人起重机监测系统不能对人起重机的监测数据进行分类并选取对应传输方式合理的进行数据传输，避免造成通信资源浪费的问题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决现有的无人起重机监测系统不能对人起重机的监测数据进行分类并选取对应传输方式合理的进行数据传输，避免造成通信资源浪费的问题，而提出一种基于5G通信的无人起重机实时监测系统；本发明通过对无人起重机的监测数据进行分类并合理的选取对应的通信传输方式传输至服务器，从而更好的监测必要的数据，避免造成通信资源浪费；实时监测模块实时获取服务器接收到的数据包并显示，通过字号调节单元对查看显示屏的人脸照片进行分析并调整显示屏对应显示的字号，从而根据工作人员的距离显示屏的远近合理的调整显示屏显示字体大小，方便工作人员监测查看。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于5G通信的无人起重机实时监测系统，包括：
信息采集模块，用于实时采集无人起重机的设备数据并将其发送至数据分析模块；其中，设备数据包括无人起重机零部件的名称以及采集零部件名称对应的零件信息；
数据分析模块，用于对数据进行分类，具体步骤为：设定通信传输方式包括5G传输、4G传输和终端传输三种通信传输方式；每种通信传输方式均对应若干个数据传输数据的数据类型；将设备数据与三种通信传输方式的数据类型进行匹配，当设备数据中的数据匹配到对应的数据类型，则将该数据分类到通信传输方式下，将同一通信传输方式下的数据组成数据包，并将数据包和通信传输方式发送至通信传输模块；
通信传输模块，接收到数据包和通信传输方式后，通过对应通信传输方式将数据包发送至服务器内；
实时监测模块，用于实时获取服务器接收到的数据包并显示。
优选的，所述通信传输模块的具体传输步骤为：
S1：当接收到数据包和5G传输时，将数据包通过5G网络传输到服务器内；
S2：当接收到数据包和4G传输时，将数据包通过4G网络传输到服务器内；
S3：当接收到数据包和终端传输时，向工作人员的手机终端发送位置获取指令并获取工作人员的实时位置，将工作人员的实时位置与无人起重机的位置进行距离差计算得到传输间距，将传输间距小于设定阈值的工作人员标记为初选人员；
发送初选人员对应的信息获取指令至服务器，并通过服务器获取初选人员的人员信息；
向初选人员的手机终端发送内存获取指令并获取初选人员手机终端的剩余内存并标记为N1；
将初选人员的入职时刻与当前时刻进行时间差计算获取得到初选人员的入职时长并标记为N2；
将初选人员的传输间距和传输基值标记为N3和N4；将初选人员的剩余内存、入职时长以及传输间距和传输基值进行归一化处理并取其数值；
利用公式
Figure BDA0003081318840000031
得到初选人员的终传值NC；其中，λ为修正因子，取值为0.8487；b1、b2、b3、b4均为预设比例系数；将终传值最大的初选人员标记为选中人员；
向选中人员的手机终端发送无人起重机的位置和终端传输指令，同时将发送无人起重机的位置和终端传输指令的时刻标记为传输开始时刻；
选中人员通过手机终端接收到无人起重机的位置和终端传输指令后，到达无人起重机的位置后与通信传输模块进行验证，验证成功后，通信传输模块与选中人员的手机终端建立蓝牙连接，然后将终端传输对应的数据包通过蓝牙传输至选中人员的手机终端，选中人员通过手机终端将终端传输对应的数据包通过蓝牙传输至服务器内，将服务器接收到终端传输对应的数据包的时刻标记为传输完成时刻，同时，选中人员的传输总次数增加一次。
优选的，所述服务器内还包括注册登录单元和传输分析单元；
所述注册登录单元用于工作人员通过手机终端提交人员信息进行注册并将注册成功的人员信息发送至服务器内，其中人员信息包括工作人员的姓名、年龄、手机号、入职时刻；
所述传输分析单元用于对工作人员进行传输基值分析，具体分析步骤为：
SS1：获取工作人员的传输总次数以及传输开始时刻和对应的传输完成时刻；
SS2：将传输开始时刻与传输完成时刻进行时间差计算得到单次传输时长并标记为T1；获取工作人员对应的传输间距N3；将传输间距和单次传输时长进行归一化处理并取其数值；
SS3：利用公式NQ＝T1×b5-(1/N3)×b6得到工作人员的单次传输值NQ；其中，b5和b6为预设比例系数；
SS4：将工作人员的所有单次传输值进行求和得到传输总值NF1；将传输总次数标记为NF2；提取传输总值和传输总次数的数值；
SS5：利用公式N4＝NF1+NF2得到工作人员的传输基值N4。
优选的，所述实时监测模块包括数据接收单元、人脸采集单元、显示屏和字号调节单元；
所述数据接收单元，用于接收数据包，并发送至显示屏内显示；
所述人脸采集单元用于采集在监控范围内，工作人员查看显示屏的人脸照片，并对人脸进行识别，当识别的结果为工作人员；则通过服务器获取工作人员的传输基值；当传输基值大于设定传输阈值时，人脸采集模块将工作人员的人脸照片发送至字号调节单元；
字号调节单元对人脸照片进行分析并调整显示屏对应显示的字号，具体步骤为：
V1：对人脸照片进行脸部轮廓识别，将识别到的脸部轮廓与工作人员的标准轮廓进行对比，分别选取脸部轮廓与标准轮廓的中心点，将两个中心点重合，以重合的中心点为圆心，向四周等角度分散若干条射线，射线分别与脸部轮廓和标准轮廓产生交点，计算两个交点之间的间距大小并标记为偏差距离；将所有的偏差距离由大到小进行排序，去除一个最大和一个最小的偏差距离，将剩余的偏差距离进行求和并取均值得到偏差均值，同时比对射线与脸部轮廓的交点与圆心的距离和射线与标准轮廓的交点与圆心的距离；
V2：当脸部轮廓的交点与圆心的距离大于标准轮廓的交点与圆心的距离时，则生成缩小指令；当脸部轮廓的交点与圆心的距离小于标准轮廓的交点与圆心的距离时，则生成放大指令；
V3：当比对结果为缩小指令和偏差均值时，则对偏差均值进行比对，设定有若干个缩小字号，每个缩小字号对应一个唯一的缩小范围；将偏差均值与所有缩小字号对应的缩小范围进行匹配，当偏差均值在缩小字号对应的缩小范围内，则将该缩小字号标记为显示字号；
V4：当比对结果为放大指令和偏差均值时，则对偏差均值进行比对，设定有若干个放大字号，每个放大字号对应一个唯一的放大范围；将偏差均值与所有放大字号对应的放大范围进行匹配，当偏差均值在放大字号对应的放大范围内，则将该放大字号标记为显示字号；
V5：字号调节单元根据显示字号的字号大小调整显示屏内显示数据包字体的大小；使得显示屏内显示的字体大小与显示字号对应的大小相等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过信息采集模块实时采集无人起重机的设备数据并将其发送至数据分析模块；数据分析模块对数据进行分类，将同一通信传输方式下的数据组成数据包，并将数据包和通信传输方式发送至通信传输模块；通信传输模块接收到数据包和通信传输方式后，通过对应通信传输方式将数据包发送至服务器内；通过对无人起重机的监测数据进行分类并合理的选取对应的通信传输方式传输至服务器，从而更好的监测必要的数据，避免造成通信资源浪费；
2、本发明实时监测模块实时获取服务器接收到的数据包并显示，通过字号调节单元对查看显示屏的人脸照片进行分析并调整显示屏对应显示的字号，从而根据工作人员的距离显示屏的远近合理的调整显示屏显示字体大小，方便工作人员监测查看。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种基于5G通信的无人起重机实时监测系统，包括：
信息采集模块，用于实时采集无人起重机的设备数据并将其发送至数据分析模块；其中，设备数据包括无人起重机零部件的名称以及采集零部件名称对应的零件信息；
数据分析模块，用于对数据进行分类，具体步骤为：设定通信传输方式包括5G传输、4G传输和终端传输三种通信传输方式；每种通信传输方式均对应若干个数据传输数据的数据类型；将设备数据与三种通信传输方式的数据类型进行匹配，当设备数据中的数据匹配到对应的数据类型，则将该数据分类到通信传输方式下，将同一通信传输方式下的数据组成数据包，并将数据包和通信传输方式发送至通信传输模块；
通信传输模块，接收到数据包和通信传输方式后，通过对应通信传输方式将数据包发送至服务器内；
实时监测模块，用于实时获取服务器接收到的数据包并显示。
通信传输模块的具体传输步骤为：
S1：当接收到数据包和5G传输时，将数据包通过5G网络传输到服务器内；
S2：当接收到数据包和4G传输时，将数据包通过4G网络传输到服务器内；
S3：当接收到数据包和终端传输时，向工作人员的手机终端发送位置获取指令并获取工作人员的实时位置，将工作人员的实时位置与无人起重机的位置进行距离差计算得到传输间距，将传输间距小于设定阈值的工作人员标记为初选人员；
发送初选人员对应的信息获取指令至服务器，并通过服务器获取初选人员的人员信息；
向初选人员的手机终端发送内存获取指令并获取初选人员手机终端的剩余内存并标记为N1；
将初选人员的入职时刻与当前时刻进行时间差计算获取得到初选人员的入职时长并标记为N2；
将初选人员的传输间距和传输基值标记为N3和N4；将初选人员的剩余内存、入职时长以及传输间距和传输基值进行归一化处理并取其数值；
利用公式
Figure BDA0003081318840000071
得到初选人员的终传值NC；其中，λ为修正因子，取值为0.8487；b1、b2、b3、b4均为预设比例系数；将终传值最大的初选人员标记为选中人员；b1、b2、b3、b4的值分别为1.6、2.3、1.2、3.4；
向选中人员的手机终端发送无人起重机的位置和终端传输指令，同时将发送无人起重机的位置和终端传输指令的时刻标记为传输开始时刻；
选中人员通过手机终端接收到无人起重机的位置和终端传输指令后，到达无人起重机的位置后与通信传输模块进行验证，验证成功后，通信传输模块与选中人员的手机终端建立蓝牙连接，然后将终端传输对应的数据包通过蓝牙传输至选中人员的手机终端，选中人员通过手机终端将终端传输对应的数据包通过蓝牙传输至服务器内，将服务器接收到终端传输对应的数据包的时刻标记为传输完成时刻，同时，选中人员的传输总次数增加一次。
服务器内还包括注册登录单元和传输分析单元；
注册登录单元用于工作人员通过手机终端提交人员信息进行注册并将注册成功的人员信息发送至服务器内，其中人员信息包括工作人员的姓名、年龄、手机号、入职时刻以及距离显示屏0.5米处人脸的标准轮廓；
传输分析单元用于对工作人员进行传输基值分析，具体分析步骤为：
SS1：获取工作人员的传输总次数以及传输开始时刻和对应的传输完成时刻；
SS2：将传输开始时刻与传输完成时刻进行时间差计算得到单次传输时长并标记为T1；获取工作人员对应的传输间距N3；将传输间距和单次传输时长进行归一化处理并取其数值；
SS3：利用公式NQ＝T1×b5-(1/N3)×b6得到工作人员的单次传输值NQ；其中，b5和b6为预设比例系数；b5和b6为1.75、2.32；
SS4：将工作人员的所有单次传输值进行求和得到传输总值NF1；将传输总次数标记为NF2；提取传输总值和传输总次数的数值；
SS5：利用公式N4＝NF1+NF2得到工作人员的传输基值N4。
实时监测模块包括数据接收单元、人脸采集单元、显示屏和字号调节单元；
数据接收单元，用于接收数据包，并发送至显示屏内显示；
人脸采集单元用于采集在监控范围内，工作人员查看显示屏的人脸照片，并对人脸进行识别，当识别的结果为工作人员；则通过服务器获取工作人员的传输基值；当传输基值大于设定传输阈值时，人脸采集模块将工作人员的人脸照片发送至字号调节单元；
字号调节单元对人脸照片进行分析并调整显示屏对应显示的字号，具体步骤为：
V1：对人脸照片进行脸部轮廓识别，将识别到的脸部轮廓与工作人员的标准轮廓进行对比，分别选取脸部轮廓与标准轮廓的中心点，将两个中心点重合，以重合的中心点为圆心，向四周等角度分散若干条射线，射线分别与脸部轮廓和标准轮廓产生交点，计算两个交点之间的间距大小并标记为偏差距离；将所有的偏差距离由大到小进行排序，去除一个最大和一个最小的偏差距离，将剩余的偏差距离进行求和并取均值得到偏差均值，同时比对射线与脸部轮廓的交点与圆心的距离和射线与标准轮廓的交点与圆心的距离；
V2：当脸部轮廓的交点与圆心的距离大于标准轮廓的交点与圆心的距离时，则生成缩小指令；当脸部轮廓的交点与圆心的距离小于标准轮廓的交点与圆心的距离时，则生成放大指令；
V3：当比对结果为缩小指令和偏差均值时，则对偏差均值进行比对，设定有若干个缩小字号，每个缩小字号对应一个唯一的缩小范围；将偏差均值与所有缩小字号对应的缩小范围进行匹配，当偏差均值在缩小字号对应的缩小范围内，则将该缩小字号标记为显示字号；
V4：当比对结果为放大指令和偏差均值时，则对偏差均值进行比对，设定有若干个放大字号，每个放大字号对应一个唯一的放大范围；将偏差均值与所有放大字号对应的放大范围进行匹配，当偏差均值在放大字号对应的放大范围内，则将该放大字号标记为显示字号；
V5：字号调节单元根据显示字号的字号大小调整显示屏内显示数据包字体的大小；使得显示屏内显示的字体大小与显示字号对应的大小相等。
上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；
本发明在使用时，通过信息采集模块实时采集无人起重机的设备数据并将其发送至数据分析模块；数据分析模块对数据进行分类，将设备数据与三种通信传输方式的数据类型进行匹配，当设备数据中的数据匹配到对应的数据类型，则将该数据分类到通信传输方式下，将同一通信传输方式下的数据组成数据包，并将数据包和通信传输方式发送至通信传输模块；通信传输模块，接收到数据包和通信传输方式后，通过对应通信传输方式将数据包发送至服务器内；通过对无人起重机的监测数据进行分类并合理的选取对应的通信传输方式传输至服务器，从而更好的监测必要的数据，避免造成通信资源浪费；实时监测模块实时获取服务器接收到的数据包并显示，通过字号调节单元对查看显示屏的人脸照片进行分析并调整显示屏对应显示的字号，从而根据工作人员的距离显示屏的远近合理的调整显示屏显示字体大小，方便工作人员监测查看。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种基于5G通信的无人起重机实时监测系统，其特征在于，包括：
信息采集模块，用于实时采集无人起重机的设备数据并将其发送至数据分析模块；其中，设备数据包括无人起重机零部件的名称以及采集零部件名称对应的零件信息；
数据分析模块，用于对数据进行分类，具体步骤为：设定通信传输方式包括5G传输、4G传输和终端传输三种通信传输方式；每种通信传输方式均对应若干个数据传输数据的数据类型；将设备数据与三种通信传输方式的数据类型进行匹配，当设备数据中的数据匹配到对应的数据类型，则将该数据分类到通信传输方式下，将同一通信传输方式下的数据组成数据包，并将数据包和通信传输方式发送至通信传输模块；
通信传输模块，接收到数据包和通信传输方式后，通过对应通信传输方式将数据包发送至服务器内；
实时监测模块，用于实时获取服务器接收到的数据包并显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G通信的无人起重机实时监测系统，其特征在于，所述通信传输模块的具体传输步骤为：
S1：当接收到数据包和5G传输时，将数据包通过5G网络传输到服务器内；
S2：当接收到数据包和4G传输时，将数据包通过4G网络传输到服务器内；
S3：当接收到数据包和终端传输时，向工作人员的手机终端发送位置获取指令并获取工作人员的实时位置，将工作人员的实时位置与无人起重机的位置进行距离差计算得到传输间距，将传输间距小于设定阈值的工作人员标记为初选人员；
发送初选人员对应的信息获取指令至服务器，并通过服务器获取初选人员的人员信息；
向初选人员的手机终端发送内存获取指令并获取初选人员手机终端的剩余内存并标记为N1；
将初选人员的入职时刻与当前时刻进行时间差计算获取得到初选人员的入职时长并标记为N2；
将初选人员的传输间距和传输基值标记为N3和N4；将初选人员的剩余内存、入职时长以及传输间距和传输基值进行归一化处理并取其数值；
利用公式得到初选人员的终传值NC；
向选中人员的手机终端发送无人起重机的位置和终端传输指令，同时将发送无人起重机的位置和终端传输指令的时刻标记为传输开始时刻；
选中人员通过手机终端接收到无人起重机的位置和终端传输指令后，到达无人起重机的位置后与通信传输模块进行验证，验证成功后，通信传输模块与选中人员的手机终端建立蓝牙连接，然后将终端传输对应的数据包通过蓝牙传输至选中人员的手机终端，选中人员通过手机终端将终端传输对应的数据包通过蓝牙传输至服务器内，将服务器接收到终端传输对应的数据包的时刻标记为传输完成时刻，同时，选中人员的传输总次数增加一次。
3.根据权利要求2所述的一种基于5G通信的无人起重机实时监测系统，其特征在于，所述服务器内还包括注册登录单元和传输分析单元；
所述注册登录单元用于工作人员通过手机终端提交人员信息进行注册并将注册成功的人员信息发送至服务器内，其中人员信息包括工作人员的姓名、年龄、手机号、入职时刻；
所述传输分析单元用于对工作人员进行传输基值分析，具体分析步骤为：
SS1：获取工作人员的传输总次数以及传输开始时刻和对应的传输完成时刻；
SS2：将传输开始时刻与传输完成时刻进行时间差计算得到单次传输时长并标记为T1；获取工作人员对应的传输间距N3；将传输间距和单次传输时长进行归一化处理并取其数值；
SS3：利用公式得到工作人员的单次传输值NQ；
SS4：将工作人员的所有单次传输值进行求和得到传输总值NF1；将传输总次数标记为NF2；提取传输总值和传输总次数的数值；
SS5：利用公式N4＝NF1+NF2得到工作人员的传输基值N4。
4.根据权利要求1所述的一种基于5G通信的无人起重机实时监测系统，其特征在于，所述实时监测模块包括数据接收单元、人脸采集单元、显示屏和字号调节单元；
所述数据接收单元，用于接收数据包，并发送至显示屏内显示；
所述人脸采集单元用于采集在监控范围内，工作人员查看显示屏的人脸照片，并对人脸进行识别，当识别的结果为工作人员；则通过服务器获取工作人员的传输基值；当传输基值大于设定传输阈值时，人脸采集模块将工作人员的人脸照片发送至字号调节单元；
所述字号调节单元对人脸照片进行分析并调整显示屏对应显示的字号。
5.根据权利要求4所述的一种基于5G通信的无人起重机实时监测系统，其特征在于，字号调节单元的具体步骤为：
V1：对人脸照片进行脸部轮廓识别，将识别到的脸部轮廓与工作人员的标准轮廓进行对比，分别选取脸部轮廓与标准轮廓的中心点，将两个中心点重合，以重合的中心点为圆心，向四周等角度分散若干条射线，射线分别与脸部轮廓和标准轮廓产生交点，计算两个交点之间的间距大小并标记为偏差距离；将所有的偏差距离由大到小进行排序，去除一个最大和一个最小的偏差距离，将剩余的偏差距离进行求和并取均值得到偏差均值，同时比对射线与脸部轮廓的交点与圆心的距离和射线与标准轮廓的交点与圆心的距离；
V2：当脸部轮廓的交点与圆心的距离大于标准轮廓的交点与圆心的距离时，则生成缩小指令；当脸部轮廓的交点与圆心的距离小于标准轮廓的交点与圆心的距离时，则生成放大指令；
V3：当比对结果为缩小指令和偏差均值时，则对偏差均值进行比对，设定有若干个缩小字号，每个缩小字号对应一个唯一的缩小范围；将偏差均值与所有缩小字号对应的缩小范围进行匹配，当偏差均值在缩小字号对应的缩小范围内，则将该缩小字号标记为显示字号；
V4：当比对结果为放大指令和偏差均值时，则对偏差均值进行比对，设定有若干个放大字号，每个放大字号对应一个唯一的放大范围；将偏差均值与所有放大字号对应的放大范围进行匹配，当偏差均值在放大字号对应的放大范围内，则将该放大字号标记为显示字号；
V5：字号调节单元根据显示字号的字号大小调整显示屏内显示数据包字体的大小；使得显示屏内显示的字体大小与显示字号对应的大小相等。
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