CN113526355A - 一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统 - Google Patents

一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，涉及起重机工作区域人员防碰撞预警技术领域，具体为一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，包括桁架上的控制器内设有电路板，所述控制器的电路板上集成设有中央处理芯片、RFID读写器、红外距离传感器、距离对比模块、储存模块和PLC控制器，所述手环内的电路板上设有GPS定位模块和RFID电子标签。本发明中，RFID读写器与RFID电子标签的距离代表了行车与人之间的距离，以及RFID读写器的安全覆盖区域可分为预警距离R1和危险距离R2，当人和行车之间的距离小于预警距离R的时候将会触发语音报警器发出语音预警，当人和行车距离小于危险距离R的时候行车停止运行，同时摄像头会进行抓拍当前的场景。

Description

一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统
技术领域
本发明涉及起重机工作区域人员防碰撞预警技术领域，具体为一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统。
背景技术
在生产过程中，起重机作为必不可少的设备，由于使用频繁，现场环境复杂极易造成人身事故。行车吊运重物时，当另一不用钩头挂在吊索的小圈上时，因钩头粗不容易插牢在圈环内，在操作和振动、摆动时，由于离心惯性力的作用，而引起钩头脱出坠落伤人，由于某种原因，物体突然坠落，将地面的人员砸伤或砸死，这种事故一般是惨痛的，因为坠落的重物一般都是击中人的头部(立姿)或腰部(蹲姿)。在有行车的厂房，由于生产噪声的掩盖，地面人员往往听不到指挥信号或思想麻痹，不能迅速避让，因而导致物体坠落伤人。当起吊散装金属物体或工件时，若没有捆扎牢固，吊运或搬运过程中零星小件会脱落坠下，极易碰伤人。斜拉工件也可能发生较大事故，它与竖直起吊比较，斜拉物体时绳上的张力，一部分拉力分解到竖直方向提升物体，另一部分拉力分解到水平方向拉动物体。这样，绳上的负荷变化较大，在起吊同样重的物体时，绳上的张力加大了，增加了危险性。物体沿水平方向移动会产生突然摆动、振动，或造成撞击和断绳甚至翻车事故，特别是突然拉断了的钢绳会在较大范围内晃动伤人。设备带病运转，不仅缩短了起重设备的使用寿命或修理周期，更为严重的是设备在带病运转过程中，可以导致发生许多设备和人身事故。针对以上举例，研发一款人车防撞系统显得非常有必要。
蓝牙定位的方式基于RSSI（接收信号强度指示）和基于定位指纹，或者两者结合。基于距离最大的问题在于，室内环境复杂，而蓝牙作为2.4GHZ高频信号，会受到很大的干扰。加上室内的各种反射折射，手机所获取的RSSI值并没有太大的参考价值；而与此同时，为了提高定位精度，就不得不对RSSI值进行多次获取来平滑结果，这就意味着时延的增加。目前，市场上主流的蓝牙定位精度是70%的地段在2米以内，部分公司可以做到90%的地段在2米以内。目前市场上主流的蓝牙定位技术都是基于三角定位算法，通过获取周围蓝牙基站的信号强度，再通过其他的一些辅助方法比如加权平均算法，时间加权算法，惯性导航算法，卡尔曼滤波算法，高斯滤波算法等来计算出当前位置。
蓝牙定位需要部署蓝牙的信标，因此需要建设蓝牙的网络，相比之下网络建设的成本，网络维护的成本要增加不少。在定位精度上，和蓝牙信标的密度相关，精度1-5米左右。蓝牙系统的稳定性跟不上，在复杂的环境下很容易被干扰，特别是声音、其他信号，还有蓝牙设备的价格也很高的缺点，故此，提供一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，解决了上述背景技术中提出现有的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，包括桁架上的控制器内设有电路板，所述控制器的电路板上集成设有中央处理芯片、RFID读写器、红外距离传感器、距离对比模块、储存模块和PLC控制器，所述手环内的电路板上设有GPS定位模块和RFID电子标签，所述RFID电子标签利用电磁感应原理与RFID读写器实现数据传输，所述RFID读写器射频识别手环内RFID电子标签的位置，所述RFID读写器的输出端电连接有中央处理芯片，所述中央处理芯片的输出端还电连接有语音报警器、显示屏和提示灯。
可选的，所述GPS定位模块的输出端电连接有中央处理芯片，所述GPS定位模块采用北斗导航系统用于确定手环位置。
可选的，所述红外距离传感器的输出端电连接有距离对比模块，所述距离对比模块的输出端电连接有中央处理芯片，所述中央处理芯片的输入端连接有储存模块。
可选的，所述中央处理芯片的输出端电连接有PLC控制器，所述PLC控制器的输出端电连接有制动模块，所述制动模块内设有与制动模块电连接的紧急制动模块，以及制动模块和紧急制动模块均与起重机的制动器相连接。
可选的，所述桁架上还设有与控制器同侧安装的语音报警器，以及摄像头，所述中央处理芯片通过API接口与摄像头实现数据传输，所述摄像头通过螺栓固定在桁架上，用于抓拍当前的场景。
可选的，所述中央处理芯片的输出端还电连接有数据传输模块，所述数据传输模块的输出端电连接有本地主机。
可选的，所述RFID读写器的安全覆盖区域可分为预警距离R和危险距离R。
本发明提供了一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，具备以下有益效果：
1、该用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统中，RFID读写器与RFID电子标签的距离代表了行车与人之间的距离，以及RFID读写器的安全覆盖区域可分为预警距离R1和危险距离R2，当人和行车之间的距离小于预警距离R的时候将会触发语音报警器发出语音预警，当人和行车距离小于危险距离R的时候行车停止运行，同时摄像头会进行抓拍当前的场景。
2、该用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统设置的GPS定位模块可借助北斗导航系统在显示屏上确定手环的位置，以及配合红外距离传感器检测手环与桁架之间的距离，通过距离对比模块对比储存模块内储存的安全距离，并校准GPS定位模块的定位精度，从而能够有效的提高安全程度。
3、该用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统中，手环进入预警距离R时，制动模块采用类似“点刹”的方式进行制动，手环进入危险距离R时，制动模块内的紧急制动模块对制动器完全制动。
4、该用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统设置的读写器与标签被安装或佩戴在行车或人员上，读写器与标签的距离代表了行车与人之间的距离，当距离小于设定的最小值，与读写器连接的报警器、标签均将发出报警实时提醒，防止行车与人之间发生碰撞；可以有效的降低起重机安全事故，减少人员事故的发生。
5、该用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统可以有效的降低起重机安全事故，减少人员事故的发生；系统不受粉尘影响，使用过程中只要设备不坏就不用维护，并具备自我诊断功能，系统发生故障时自动报警。
附图说明
图1为本发明的分布结构示意图；
图2为本发明的系统结构示意图。
图中：1、中央处理芯片；2、GPS定位模块；3、RFID电子标签；4、RFID读写器；5、红外距离传感器；6、距离对比模块；7、储存模块；8、PLC控制器；9、制动模块；10、紧急制动模块；11、语音报警器；12、显示屏；13、提示灯；14、数据传输模块；15、本地主机；16、摄像头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，包括桁架上的控制器内设有电路板，控制器的电路板上集成设有中央处理芯片1、RFID读写器4、红外距离传感器5、距离对比模块6、储存模块7和PLC控制器8，手环内的电路板上设有GPS定位模块2和RFID电子标签3，RFID电子标签3利用电磁感应原理与RFID读写器4实现数据传输，RFID读写器4射频识别手环内RFID电子标签3的位置，RFID读写器4的输出端电连接有中央处理芯片1，中央处理芯片1的输出端还电连接有语音报警器11、显示屏12和提示灯13，桁架上还设有与控制器同侧安装的语音报警器11，以及摄像头16，中央处理芯片1通过API接口与摄像头16实现数据传输，摄像头16通过螺栓固定在桁架上，用于抓拍当前的场景，可将手环被安装或佩戴在行车或人员上，RFID读写器4与RFID电子标签3的距离代表了行车与人之间的距离，以及RFID读写器4的安全覆盖区域可分为预警距离R1和危险距离R2，当人和行车之间的距离小于预警距离R1的时候将会触发语音报警器11发出语音预警，当人和行车距离小于危险距离R2的时候行车停止运行，同时摄像头16会进行抓拍当前的场景；
中央处理芯片1的输出端还电连接有数据传输模块14，数据传输模块14的输出端电连接有本地主机15，中央处理芯片1将检测距离以及抓拍的场景通过数据传输模块14传输至本地主机15，可实现远程监测。
如附图2所示，一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，GPS定位模块2的输出端电连接有中央处理芯片1，GPS定位模块2采用北斗导航系统用于确定手环位置，红外距离传感器5的输出端电连接有距离对比模块6，距离对比模块6的输出端电连接有中央处理芯片1，中央处理芯片1的输入端连接有储存模块7，GPS定位模块2可借助北斗导航系统在显示屏12上确定手环的位置，以及配合红外距离传感器5检测手环与桁架之间的距离，通过距离对比模块6对比储存模块7内储存的安全距离，并校准GPS定位模块2的定位精度，从而能够有效的提高安全程度。
可选的，中央处理芯片1的输出端电连接有PLC控制器8，PLC控制器8的输出端电连接有制动模块9，制动模块9内设有与制动模块9电连接的紧急制动模块10，以及制动模块9和紧急制动模块10均与起重机的制动器相连接，手环进入预警距离R1时，制动模块9采用类似“点刹”的方式进行制动，手环进入危险距离R2时，制动模块9内的紧急制动模块10对制动器完全制动。
综上，该用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，使用时，首先，可将手环被安装或佩戴在行车或人员上，RFID读写器4与RFID电子标签3的距离代表了行车与人之间的距离，以及RFID读写器4的安全覆盖区域可分为预警距离R1和危险距离R2，当人和行车之间的距离小于预警距离R1的时候将会触发语音报警器11发出语音预警，当人和行车距离小于危险距离R2的时候行车停止运行，同时摄像头16会进行抓拍当前的场景，接着，GPS定位模块2可借助北斗导航系统在显示屏12上确定手环的位置，以及配合红外距离传感器5检测手环与桁架之间的距离，通过距离对比模块6对比储存模块7内储存的安全距离，并校准GPS定位模块2的定位精度，从而能够有效的提高安全程度；
然后，手环进入预警距离R1时，制动模块9采用类似“点刹”的方式进行制动，手环进入危险距离R2时，制动模块9内的紧急制动模块10对制动器完全制动，接着，中央处理芯片1将检测距离以及抓拍的场景通过数据传输模块14传输至本地主机15，可实现远程监测。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，包括桁架上的控制器内设有电路板，所述控制器的电路板上集成设有中央处理芯片（1）、RFID读写器（4）、红外距离传感器（5）、距离对比模块（6）、储存模块（7）和PLC控制器（8），所述手环内的电路板上设有GPS定位模块（2）和RFID电子标签（3），其特征在于：所述RFID电子标签（3）利用电磁感应原理与RFID读写器（4）实现数据传输，所述RFID读写器（4）射频识别手环内RFID电子标签（3）的位置，所述RFID读写器（4）的输出端电连接有中央处理芯片（1），所述中央处理芯片（1）的输出端还电连接有语音报警器（11）、显示屏（12）和提示灯（13）。
2.根据权利要求1所述的一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，其特征在于：所述GPS定位模块（2）的输出端电连接有中央处理芯片（1），所述GPS定位模块（2）采用北斗导航系统用于确定手环位置。
3.根据权利要求1所述的一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，其特征在于：所述红外距离传感器（5）的输出端电连接有距离对比模块（6），所述距离对比模块（6）的输出端电连接有中央处理芯片（1），所述中央处理芯片（1）的输入端连接有储存模块（7）。
4.根据权利要求1所述的一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，其特征在于：所述中央处理芯片（1）的输出端电连接有PLC控制器（8），所述PLC控制器（8）的输出端电连接有制动模块（9），所述制动模块（9）内设有与制动模块（9）电连接的紧急制动模块（10），以及制动模块（9）和紧急制动模块（10）均与起重机的制动器相连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，其特征在于：所述桁架上还设有与控制器同侧安装的语音报警器（11），以及摄像头（16），所述中央处理芯片（1）通过API接口与摄像头（16）实现数据传输，所述摄像头（16）通过螺栓固定在桁架上，用于抓拍当前的场景。
6.根据权利要求1所述的一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，其特征在于：所述中央处理芯片（1）的输出端还电连接有数据传输模块（14），所述数据传输模块（14）的输出端电连接有本地主机（15）。
7.根据权利要求1所述的一种用于起重机工作区域人员防碰撞预警系统，其特征在于：所述RFID读写器（4）的安全覆盖区域可分为预警距离R1和危险距离R2。
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