CN114370153A - 一种爬架智能控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种爬架智能控制系统及方法,系统包括爬架状态参数获取子系统、爬架状态参数分组子系统、爬架状态分析子系统以及爬架参数调整子系统。爬架状态参数获取子系统用于获取所述爬架处于运动状态时的多个监测参数；爬架状态参数分组子系统将所述多个监测参数按照不同的预定时间周期进行分组，得到多个分组监测参数集；所述爬架状态分析子系统针对每个分组监测参数集包括的监测参数进行趋势预测分析，预测出爬架在预定时间段内的安全性稳定系数；所述爬架参数调整子系统基于所述安全性稳定系数，对所述爬架的运动参数进行调整。本发明能够对应处于不同高度范围内的爬架的运动状态计算出不同的对应安全性稳定系数，从而准确调控其状态。
Description
技术领域
本发明属于工程控制技术领域，尤其涉及一种爬架智能控制系统及方法。
背景技术
爬架，又称为提升架，依照动力来源主要分为液压式、电动式、人力手拉式。它是近年来开发的新型脚手架系统，主要应用于高层建筑施工的外防护，使工人能够沿着建筑物往上攀升或者下降。随着我国城市建设发展，建筑施工技术的不断发展，附着式升降脚手架工艺技术及组合铝合金模板施工技术日趋成熟，尤其在高层建筑中应用较多，已逐渐发展成建筑施工领域的主要施工技术。
现代化建筑的主要特点之一就是高层建筑，尤其是在城市建设中，建筑物一般都高达几十层。因此在高层建筑施工过程中，传统脚手架的使用充满了危险。爬架是区别于传统脚手架的新型设备，爬架通过增添动力爬升系统和设备，实现了爬架沿着建筑墙体自动上升，无需反复拆卸爬架体系，因而使用方便快捷安全。
申请号为 CN202011324116.2的中国发明专利申请提出一种建筑行业用便于调节的爬架，包括竖梁、横梁和导轨，爬架还包括活动脚踏板组件和坠落物体承接组件；其中脚踏板在多根竖梁之间灵活调节高度，实现脚踏板安装高度调节；通过设置承接网板，能够承接掉落的工具，避免工具砸伤下方操作人员，提高爬架的施工安全性；通过将承接网板与固定轴转动连接并通过活动钩承接，能够实现承接网板与脚踏板的活动连接；将活动钩从承托轴上拆卸掉，承接网板和活动钩均在重力作用下自由垂下，并且承接网板和活动钩均位于脚踏板正下方，能够避免爬架在提升过程中承接网板与墙体上突出区域发生碰撞，确保爬架顺利爬升。
然而，伴随着我国城市现代化进程，外形新颖的超大型建筑越来越多地以地标性建筑标签伫立在各个城市，伴随而来的是结构的复杂化。变曲率建筑也越来越多地挑战着传统的规则建筑，也需要对应的超高层多区间状态变化爬架，然而，如何对这些多区间状态变化爬架进行智能化状态检测和控制，以确保整个高度范围内爬架均处于安全阈值状态，现有技术并未给出有效的技术方案。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种爬架智能控制系统及方法,系统包括爬架状态参数获取子系统、爬架状态参数分组子系统、爬架状态分析子系统以及爬架参数调整子系统。爬架状态参数获取子系统用于获取所述爬架处于运动状态时的多个监测参数；爬架状态参数分组子系统将所述多个监测参数按照不同的预定时间周期进行分组，得到多个分组监测参数集；爬架状态分析子系统，针对每个分组监测参数集包括的监测参数进行趋势预测分析，预测出爬架在预定时间段内的安全性稳定系数；爬架参数调整子系统，基于所述安全性稳定系数，对所述爬架的运动参数进行调整。
具体来说，在本发明的第一个方面，提供一种爬架智能控制系统，所述智能控制系统包括爬架状态参数获取子系统、爬架状态参数分组子系统、爬架状态分析子系统以及爬架参数调整子系统；
其中，所述爬架状态参数获取子系统用于获取所述爬架处于运动状态时的多个监测参数，所述多个监测参数包括爬架高度值、爬架运行速度值、爬架载重值以及重力平衡程度值；
作为本发明的第一个改进，所述爬架状态参数分组子系统将所述多个监测参数按照不同的预定时间周期进行分组，得到多个分组监测参数集；所述爬架状态分析子系统，针对每个分组监测参数集包括的监测参数进行趋势预测分析，预测出爬架在预定时间段内的安全性稳定系数；
作为本发明的第二个改进，所述爬架参数调整子系统，基于所述安全性稳定系数，对所述爬架的运动参数进行调整。
更具体的，在本发明的技术方案中，其中，所述爬架的运动状态包括第一直升/直降状态和第二斜爬/斜降状态；所述预定时间周期包括第一时间周期和第二时间周期，所述第一时间周期长度大于所述第二时间周期长度； 基于第二周期周期获取所述爬架的爬架载重值以及重力平衡程度值，基于第一时间周期获取所述爬架的爬架高度值和爬架运行速度值。
作为体现上述改进的更具体技术手段，所述爬架在第一预定高度范围内运动，所述第一预定高度范围包括第一直升/直降高度范围、第二斜爬/斜降高度范围以及位于所述第一直升/直降高度范围和所述第二斜爬/斜降高度范围之间的过渡高度范围；
所述过渡高度范围小于所述第一直升/直降高度范围和所述第二斜爬/斜降高度范围。
基于第一时间周期获取所述爬架的爬架高度值，确定所述爬架的当前运动状态；
判断所述当前运动状态是否正常，如果不正常，则调节所述爬架的运行速度值。
更具体的，若确定出所述爬架的当前运动状态正常，则所述爬架状态分析子系统进一步预测所述爬架位于所述第一直升/直降高度范围、所述第二斜爬/斜降高度范围以及所述过渡高度范围的时间段；
当所述爬架位于所述第一直升/直降高度范围时，基于爬架的爬架高度值、爬架运行速度值，确定第一安全性稳定系数；
当所述爬架位于所述过渡高度范围时，基于爬架的重力平衡程度值确定第二安全性稳定系数；
当所述爬架位于所述第二斜爬/斜降高度范围时，基于所述爬架的爬架高度值、爬架运行速度值、爬架载重值确定第三安全性稳定系数。
基于第一个方面的所述智能控制系统，在本发明的第二个方面，还公开一种爬架智能控制方法，所述方法包括如下步骤S800-S830，各个步骤具体如下：
S800：获取所述爬架的多个监测参数；
S810：将所述多个监测参数按照不同的预定时间周期进行分组，得到多个分组监测参数集；
S820：针对每个分组监测参数集包括的监测参数进行趋势预测分析，预测出爬架在预定时间段内的安全性稳定系数；
S830：基于所述安全性稳定系数，对所述爬架的运动参数进行调整；
其中，对所述爬架的运动参数进行调整，包括：调节所述爬架的速度值和/或爬升状态，所述爬升状态包括直升/直降、斜爬/斜降或者停止。
作为所述方法的进一步改进，所述步骤S820具体包括：
预测所述爬架位于所述第一直升/直降高度范围、所述第二斜爬/斜降高度范围以及所述过渡高度范围的时间段；
当所述爬架位于所述第一直升/直降高度范围时，基于爬架的爬架高度值、爬架运行速度值，确定第一安全性稳定系数；
当所述爬架位于所述过渡高度范围时，基于爬架的重力平衡程度值确定第二安全性稳定系数；
当所述爬架位于所述第二斜爬/斜降高度范围时，基于所述爬架的爬架高度值、爬架运行速度值、爬架载重值确定第三安全性稳定系数。
本发明的技术方案能够对应处于不同高度范围内的爬架的运动状态计算出不同的对应安全性稳定系数，从而准确调控其状态。
本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的一种爬架智能控制系统的子系统组合架构图；
图2是图1所述系统控制的所述爬架与建筑物的安装位置示意图；
图3是图1中所述控制系统在不同高度范围的控制参数示意图；
图4是基于图1所述系统实现的不同高度范围安全控制系数示意图；
图5是基于图1所述系统实现的爬架智能控制方法的主体流程图。
具体实施方式
参见图1，本发明一个实施例的一种爬架智能控制系统的子系统组合架构图。
在图1中，所述智能控制系统包括爬架状态参数获取子系统、爬架状态参数分组子系统、爬架状态分析子系统以及爬架参数调整子系统。
所述爬架状态参数获取子系统用于获取所述爬架处于运动状态时的多个监测参数。
所述爬架状态参数分组子系统将所述多个监测参数按照不同的预定时间周期进行分组，得到多个分组监测参数集；
所述爬架状态分析子系统，针对每个分组监测参数集包括的监测参数进行趋势预测分析，预测出爬架在预定时间段内的安全性稳定系数；
所述爬架参数调整子系统，基于所述安全性稳定系数，对所述爬架的运动参数进行调整。
首先需要指出的是，如背景技术所述的，本发明所述的爬架是针对异形建筑设计的。异形建筑是相对于传统建筑而言的，例如变曲率建筑。针对变曲率建筑，传统的只能垂直上下爬升的爬架不再适用。因此，本发明所述的爬架可以在第一预定高度范围运动，所述第一预定高度范围包括第一直升/直降高度范围、第二斜爬/斜降高度范围以及位于所述第一直升/直降高度范围和所述第二斜爬/斜降高度范围之间的过渡高度范围。
更具体的，可参见图2。图2右边示出一个异形建筑的示意主体轮廓图。在该异形建筑中，建筑主体的下半部分为椭圆形，即异形，上半部分为矩形，即常规的建筑形状。
为了对该建筑实现爬架搭配，爬架的活动范围在高度方向上，由下向上可大致分为三个区间：
第一区间，为直升/直降区间，在该区间内，爬架正常的工作状态应该是垂直向上或者垂直向下运动，在水平范围内波动较小；
第二区间，为过渡区间，在该区间内，爬架正常的工作状态包括水平移动后垂直提升，直到达到第三区间；
第三区间，为斜爬区间，在该区间内，爬架正常的工作状态应该是，斜爬向上，逐步靠近所述建筑的顶部。
而在每个区间内，都需要获得所述爬架处于运动状态时的多个监测参数，所述多个监测参数包括爬架高度值、爬架运行速度值、爬架载重值以及重力平衡程度值。
更具体的，为了保证安全性，所述预定时间周期包括第一时间周期和第二时间周期，所述第一时间周期长度大于所述第二时间周期长度；基于第二周期周期获取所述爬架的爬架载重值以及重力平衡程度值，基于第一时间周期获取所述爬架的爬架高度值和爬架运行速度值。
在具体实践中，所述爬架在第一预定高度范围内运动，所述第一预定高度范围包括第一直升/直降高度范围、第二斜爬/斜降高度范围以及位于所述第一直升/直降高度范围和所述第二斜爬/斜降高度范围之间的过渡高度范围；所述过渡高度范围小于所述所述第一直升/直降高度范围和所述第二斜爬/斜降高度范围。
接下来结合图3简单解释本发明的安全识别和控制策略。
概括来说，所述爬架状态分析子系统，针对每个分组监测参数集包括的监测参数进行趋势预测分析，预测出爬架在预定时间段内的安全性稳定系数，具体包括：
基于第一时间周期获取所述爬架的爬架高度值，确定所述爬架的当前运动状态；
判断所述当前运动状态是否正常，如果不正常，则调节所述爬架的运行速度值。
以图3为例，基于所述第一时间周期内获取的至少两个不同时刻的爬架高度值H1、H2和所述两个不同时刻的时间差δt，确定出爬架的实时状态；
基于所述爬架高度值H1、H2和所述第一预定高度范围，确定所述爬架的参考状态；
若所述实时状态和所述参考状态不相同，则所述爬架的当前运动状态不正常。
以图3左为例，基于高度值H1、H2和所述时间差δt，能够计算出当前爬架的实时和区间速度，基于所述实时和区间速度值，就能判断出，当前爬架实际上是处于上下垂直运动状态，还是爬坡状态；
显然，图3左和图3右相比，在相同的时间差δt内，高度值H1、H2的差值，左边大于右边。
在确定出爬架的实时实际状态后，再结合所述爬架的爬架高度值，就能确定当前状态是否正常。
举例而言，如果当前高度显示爬架应当在第一区间，即做上下垂直运动，但是计算结果显示其在某个时间差区间并不是正常的上下垂直运动，或者不是以正常的速度上下垂直运动，则意味着当前爬架存在较大的晃动，或者，当前爬架处于其他异常状态，例如运行缓慢、停止、悬空等；存在安全隐患。
当然，如果不存在安全隐患，则可以进一步提前预测，即进行预警。
此时，可参见图4。
若确定出所述爬架的当前运动状态正常，则所述爬架状态分析子系统进一步预测所述爬架位于所述第一直升/直降高度范围、所述第二斜爬/斜降高度范围以及所述过渡高度范围的时间段；
当所述爬架位于所述第一直升/直降高度范围时，基于爬架的爬架高度值、爬架运行速度值，确定第一安全性稳定系数；
当所述爬架位于所述过渡高度范围时，基于爬架的重力平衡程度值确定第二安全性稳定系数；
当所述爬架位于所述第二斜爬/斜降高度范围时，基于所述爬架的爬架高度值、爬架运行速度值、爬架载重值确定第三安全性稳定系数。
需要注意的是，在本发明的上述实施例中，不需要对各个区间的安全性稳定系数做出具体限定，本领域技术人员可以基于本领域的建筑安全准则，确定对应的安全标准和安全系数。
举例来说，当所述爬架位于所述第一直升/直降高度范围时，基于爬架的爬架高度值H、爬架运行速度值V，确定第一安全性稳定系数T1,可以是，计算基于多个爬架高度值H和时间差，计算出区间速度Varea，将所述区间速度Varea和多个爬架运行速度值V的均值Vavg进行比例计算，得出第一安全性稳定系数T1=Varea/Vavg;
当所述爬架位于所述过渡高度范围时，基于爬架的重力平衡程度值确定第二安全性稳定系数,可以是如下实现方式：
所述爬架的载荷底部安装有多个重力传感器；
当所述爬架在所述过渡范围内进行水平移动时，利用所述多个重力传感器获得第一组爬架载重值数据GH；
当所述爬架在多数过渡范围内进行垂直移动时，利用所述多个重力传感器获得第二组爬架载重值数据GV；
计算所述第一组爬架载重值数据GH和所述第二组爬架载重值数据GV的相似度值，作为重力平衡程度值Gv；然后，基于多个（可以是一个）重力平衡程度值Gv的整体均值，作为第二安全性稳定系数T2。
当然，本领域技术人员还可以采用其他方式来表征重力平衡程度。
类似的，当所述爬架位于所述第二斜爬/斜降高度范围时，基于所述爬架的爬架高度值H、爬架运行速度值V、爬架载重值G确定第三安全性稳定系数T3，
可以是按照前述方法，首先基于爬架高度值H、爬架运行速度值V计算出一个安全性稳定系数，然后结合爬架载重值G的变化范围值（例如，以多个爬架载重值G均值为基础，每个值与该均值的差值绝对值除以该值本身，得出的属于0-1之间的加权值），加权得出最后的第三安全性稳定系数。
需要强调的是，虽然上述给出各个不同的安全性稳定系数实施例，但是本发明的重点在于对于不同区间的爬架状态执行不同的安全策略，因此，所述第一至第三安全稳定性系数的具体方法不以上述具体算法为限制，本领域技术人员可以结合实际采用其他安全标准或者安全指数，本发明保护范围以权利要求记载的内容为准。
基于图1-图4所述的实施例，参见图5，图5给出一种爬架智能控制方法，所述爬架在第一预定高度范围运动，所述第一预定高度范围包括第一直升/直降高度范围、第二斜爬/斜降高度范围以及位于所述第一直升/直降高度范围和所述第二斜爬/斜降高度范围之间的过渡高度范围。
具体而言，在图5中，所述方法包括步骤S800-S830：
S800：获取所述爬架的多个监测参数；
S810：将所述多个监测参数按照不同的预定时间周期进行分组，得到多个分组监测参数集；
S820：针对每个分组监测参数集包括的监测参数进行趋势预测分析，预测出爬架在预定时间段内的安全性稳定系数；
S830：基于所述安全性稳定系数，对所述爬架的运动参数进行调整；
其中，对所述爬架的运动参数进行调整，包括：调节所述爬架的速度值和/或爬升状态，所述爬升状态包括直升/直降、斜爬/斜降或者停止。
所述多个监测参数包括爬架高度值、爬架运行速度值、爬架载重值以及重力平衡程度值。
所述步骤S820具体包括：
预测所述爬架位于所述第一直升/直降高度范围、所述第二斜爬/斜降高度范围以及所述过渡高度范围的时间段；
当所述爬架位于所述第一直升/直降高度范围时，基于爬架的爬架高度值、爬架运行速度值，确定第一安全性稳定系数；
当所述爬架位于所述过渡高度范围时，基于爬架的重力平衡程度值确定第二安全性稳定系数；
当所述爬架位于所述第二斜爬/斜降高度范围时，基于所述爬架的爬架高度值、爬架运行速度值、爬架载重值确定第三安全性稳定系数。
结合上述实施例可以看出，本发明针对对应的超高层多区间状态变化爬架，可以对这些多区间状态变化爬架进行智能化状态检测和控制，以确保整个高度范围内爬架均处于安全阈值状态。
更具体的是，本发明的技术方案能够对应处于不同高度范围内的爬架的运动状态计算出不同的对应安全性稳定系数，从而准确调控其状态。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种爬架智能控制系统，所述智能控制系统包括爬架状态参数获取子系统、爬架状态参数分组子系统、爬架状态分析子系统以及爬架参数调整子系统；
其特征在于：
所述爬架状态参数获取子系统用于获取所述爬架处于运动状态时的多个监测参数，所述多个监测参数包括爬架高度值、爬架运行速度值、爬架载重值以及重力平衡程度值；
所述爬架状态参数分组子系统将所述多个监测参数按照不同的预定时间周期进行分组，得到多个分组监测参数集；
所述爬架状态分析子系统，针对每个分组监测参数集包括的监测参数进行趋势预测分析，预测出爬架在预定时间段内的安全性稳定系数；
所述爬架参数调整子系统，基于所述安全性稳定系数，对所述爬架的运动参数进行调整；
其中，所述爬架的运动状态包括第一直升/直降状态和第二斜爬/斜降状态；
所述预定时间周期包括第一时间周期和第二时间周期，所述第一时间周期长度大于所述第二时间周期长度；
基于第二周期周期获取所述爬架的爬架载重值以及重力平衡程度值，基于第一时间周期获取所述爬架的爬架高度值和爬架运行速度值。
2.如权利要求1所述的一种爬架智能控制系统，其特征在于：
所述爬架在第一预定高度范围内运动，所述第一预定高度范围包括第一直升/直降高度范围、第二斜爬/斜降高度范围以及位于所述第一直升/直降高度范围和所述第二斜爬/斜降高度范围之间的过渡高度范围；
所述过渡高度范围小于所述第一直升/直降高度范围和所述第二斜爬/斜降高度范围。
3.如权利要求2所述的一种爬架智能控制系统，其特征在于：
所述爬架状态分析子系统，针对每个分组监测参数集包括的监测参数进行趋势预测分析，预测出爬架在预定时间段内的安全性稳定系数，具体包括：
基于第一时间周期获取所述爬架的爬架高度值，确定所述爬架的当前运动状态；
判断所述当前运动状态是否正常，如果不正常，则调节所述爬架的运行速度值。
4.如权利要求3所述的一种爬架智能控制系统，其特征在于：
基于第一时间周期获取所述爬架的爬架高度值，确定所述爬架的当前运动状态，具体包括：
基于所述第一时间周期内获取的至少两个不同时刻的爬架高度值H1、H2和所述两个不同时刻的时间差δt，确定出爬架的实时状态；
基于所述爬架高度值H1、H2和所述第一预定高度范围，确定所述爬架的参考状态；
若所述实时状态和所述参考状态不相同，则所述爬架的当前运动状态不正常。
5.如权利要求3所述的一种爬架智能控制系统，其特征在于：
若确定出所述爬架的当前运动状态正常，则所述爬架状态分析子系统进一步预测所述爬架位于所述第一直升/直降高度范围、所述第二斜爬/斜降高度范围以及所述过渡高度范围的时间段；
当所述爬架位于所述第一直升/直降高度范围时，基于爬架的爬架高度值、爬架运行速度值，确定第一安全性稳定系数；
当所述爬架位于所述过渡高度范围时，基于爬架的重力平衡程度值确定第二安全性稳定系数；
当所述爬架位于所述第二斜爬/斜降高度范围时，基于所述爬架的爬架高度值、爬架运行速度值、爬架载重值确定第三安全性稳定系数。
6.如权利要求2所述的一种爬架智能控制系统，其特征在于：
在所述过渡高度范围，所述爬架的运动状态包括水平移动和垂直移动。
7.如权利要求6所述的一种爬架智能控制系统，其特征在于：
所述爬架的载荷底部安装有多个重力传感器；
当所述爬架在所述过渡范围内进行水平移动时，利用所述多个重力传感器获得第一组爬架载重值数据；
当所述爬架在多数过渡范围内进行垂直移动时，利用所述多个重力传感器获得第二组爬架载重值数据；
利用所述第一组爬架载重值数据和所述第二组爬架载重值数据，计算所述重力平衡程度值。
8.一种爬架智能控制方法，所述爬架在第一预定高度范围运动，所述第一预定高度范围包括第一直升/直降高度范围、第二斜爬/斜降高度范围以及位于所述第一直升/直降高度范围和所述第二斜爬/斜降高度范围之间的过渡高度范围，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S800：获取所述爬架的多个监测参数；
S810：将所述多个监测参数按照不同的预定时间周期进行分组，得到多个分组监测参数集；
S820：针对每个分组监测参数集包括的监测参数进行趋势预测分析，预测出爬架在预定时间段内的安全性稳定系数；
S830：基于所述安全性稳定系数，对所述爬架的运动参数进行调整；
其中，对所述爬架的运动参数进行调整，包括：调节所述爬架的速度值和/或爬升状态，所述爬升状态包括直升/直降、斜爬/斜降或者停止。
9.如权利要求8所述的一种爬架智能控制方法，其特征在于：
所述多个监测参数包括爬架高度值、爬架运行速度值、爬架载重值以及重力平衡程度值。
10.如权利要求8或者9所述的一种爬架智能控制方法，其特征在于：
所述步骤S820具体包括：
预测所述爬架位于所述第一直升/直降高度范围、所述第二斜爬/斜降高度范围以及所述过渡高度范围的时间段；
当所述爬架位于所述第一直升/直降高度范围时，基于爬架的爬架高度值、爬架运行速度值，确定第一安全性稳定系数；
当所述爬架位于所述过渡高度范围时，基于爬架的重力平衡程度值确定第二安全性稳定系数；
当所述爬架位于所述第二斜爬/斜降高度范围时，基于所述爬架的爬架高度值、爬架运行速度值、爬架载重值确定第三安全性稳定系数。
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2022
- 2022-01-19 CN CN202210060974.3A patent/CN114370153A/zh active Pending
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