CN114455476A - 一种塔吊安全监测方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及安全控制的技术领域，公开了一种塔吊安全监测方法、装置及系统，包括：获取预先设定的安全阈值；获取待检测信息；根据安全阈值对待检测信息进行分析；根据分析结果进行安全预警。与现有技术相比，本发明通过提供一种塔吊安全监测方法，利用传感器对塔吊的状态进行检测，当塔吊的状态达到安全阈值时，则进行安全预警，且安全预警持续时间达到预设时间时，自行停止塔吊的运行，避免了使用人眼的传统检测方法中因操作者失误而判断错误的情况，且确保了在操作者未能及时对安全预警做出反馈的情况下塔吊工作的安全，增加了塔吊操作的安全性。

Description

一种塔吊安全监测方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及安全控制的技术领域，尤其是一种塔吊安全监测方法、装置及系统。

背景技术

塔式起重机简称塔机，俗称塔吊，塔吊是一种用于建造高层建筑的施工装置，主要用于建筑材料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。

由于塔吊通常用于高空作业，其安全性必须得到重视，在现有技术中，通常依靠操作者肉眼观察和经验判断来保证吊塔工作的安全，其中存在着因操作者疲劳或失误等原因导致安全问题的隐患。

发明内容

本发明的目的在于提一种塔吊安全监测方法、装置及系统，旨在解决现有技术中存在因操作者失误导致安全隐患的问题。

本发明是这样实现的，第一方面，本发明提供一种塔吊安全监测方法，包括：

获取预先设定的安全阈值；所述安全阈值包括塔吊的运动速度限制、所述塔吊与障碍物之间的距离限制以及所述塔吊小车与吊索的夹角限制；

获取待检测信息；所述待检测信息包括所述塔吊的运动速度、所述塔吊与障碍物之间的距离以及所述塔吊小车与吊索的夹角；所述待检测信息由安装在所述塔吊上的传感器获取；

根据所述安全阈值对所述待检测信息进行分析；

根据所述分析结果进行安全预警。

在其中一个实施例中，所述设置安全阈值包括二级安全阈值和一级安全阈值。

在其中一个实施例中，所述塔吊的运动速度，包括所述塔吊的吊臂转动速度；所述塔吊的吊臂转动速度ω＝ω0+αt，其中，ω0为初始转动速度，α为加速度。

在其中一个实施例中，所述塔吊小车与吊索的夹角，包括：

获取所述塔吊小车的位置信息；所述塔吊小车的位置信息由设置在所述塔吊小车与所述吊索连接处的传感器获取，所述位置信息为r(x1,y1,z1)；

获取所述吊索的状态信息；所述吊索的状态信息由设置在距离所述塔吊小车预设距离的吊索的传感器获取，所述状态信息为r(x2,y2,z2)；

根据所述位置信息与所述状态信息计算所述塔吊小车与所述吊索的夹角；所述夹角的计算公式为cosθ＝(x1x2+y1y2+z1z2)/[(x1²+y1²+z1²)(x2²+y2²+z2²)]。

在其中一个实施例中，所述根据所述安全阈值对所述待检测信息进行分析，包括：

将所述待检测信息与所述安全阈值进行比较；

若所述待检测信息未达到所述二级安全阈值，则所述分析结果为安全；

若所述待检测信息达到所述二级安全阈值，则所述分析结果为二级危险；

若所述待检测信息达到所述一级安全阈值，则所述分析结果为一级危险。

在其中一个实施例中，所述根据所述分析结果进行安全预警，包括：

若所述分析结果为安全，则不进行安全预警；

若所述分析结果为二级危险，则进行二级安全预警；

若所述分析结果为一级危险，则进行一级安全预警。

在其中一个实施例中，所述安全预警，包括：

信号指示灯预警、语音提醒预警以及具体数值预警。

在其中一个实施例中，所述安全预警，包括：

当所述一级安全预警持续发生预设的时间，则自动对所述塔吊进行停止。

第二方面，本发明提供一种塔吊安全监测装置，包括：

信息计算单元；所述信息计算单元用于获取预先设定的安全阈值；

信息获取单元；所述信息获取单元用于获取待检测信息；

信息检测单元；所述信息检测单元用于根据所述安全阈值对所述待检测信息进行分析；

预警单元；所述预警单元用于根据所述分析结果进行安全预警。

第三方面，本发明提供一种塔吊安全监测系统，所述塔吊安全系统包括速度传感器、距离传感器、位置传感器以及终端，所述终端包括如上所述的塔吊安全装置。

与现有技术相比，本发明通过提供一种塔吊安全监测方法，利用传感器对塔吊的状态进行检测，当塔吊的状态达到安全阈值时，则进行安全预警，且安全预警持续时间达到预设时间时，自行停止塔吊的运行，避免了使用人眼的传统检测方法中因操作者失误而判断错误的情况，且确保了在操作者未能及时对安全预警做出反馈的情况下塔吊工作的安全，增加了塔吊操作的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种塔吊安全监测方法流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种塔吊安全监测方法步骤S2中获取塔吊小车与吊索的夹角的具体流程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种塔吊安全监测方法步骤S3具体流程示意图；

图4是本发明实施例提供的一种塔吊安全监测方法步骤S4具体流程示意图。

图5是本发明实施例提供的一种塔吊安全监测装置。

图6是本发明实施例提供的一种塔吊安全监测系统。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参阅图1所示，为本发明第一实施例提供的一种塔吊安全监测方法流程示意图。

本发明提供一种塔吊安全监测方法，包括以下步骤：

步骤S1：获取预先设定的安全阈值。

具体地，安全阈值是判断塔吊工作时是否安全的依据；更具体地，安全阈值包括塔吊的运动速度限制和塔吊与障碍物之间的距离限制两个方面。

更具体地，安全阈值包括二级安全阈值和一级安全阈值；更具体地，二级安全阈值的标准为塔吊的状态接近危险状态，一级安全阈值的标准为塔吊的状态处于危险状态。

可以理解的是，当塔吊的运动速度达到一定程度时，塔吊处于不安全的状态，当塔吊与障碍物的距离达到一定程度时，塔吊同样处于不安全的状态。

更具体地，安全阈值包括塔吊的运动速度限制以及塔吊和障碍物之间的距离限制两个方面；可以理解的是，当塔吊的运动速度达到一定限制时，会对塔吊吊起的物体造成影响，例如导致塔吊的吊索断裂，当塔吊距离障碍物的距离过近时，会导致塔吊与障碍物发生碰撞。

步骤S2：获取待检测信息。

具体地，待检测信息用于与安全阈值比较以判断塔吊处于安全状态或危险状态，因此，待检测信息包含的数据与安全阈值包含的数据类型上是一致的，即塔吊的运动速度和塔吊与障碍物之间的距离。

更具体地，待检测信息由传感器来进行获取，传感器的类型包括速度传感器、距离传感器以及位置传感器；速度传感器安装在塔吊的吊臂上，检测塔吊吊臂的转动速度；距离传感器每隔一端预设距离安装在塔吊吊臂的两侧，用于检测塔吊与障碍物之间的距离；位置传感器安装在塔吊小车以及距离塔吊小车预设距离的吊索上，通过检测两个位置的位置信息来计算获得塔吊小车与吊索的夹角。

步骤S3：根据安全阈值对待检测信息进行分析。

具体地，获取了塔吊的待检测信息后，将其与预先设置的安全阈值进行比较分析；更具体地，当待检测信息未达到安全阈值时，则分析结果为安全，当待检测信息达到安全阈值时，则分析结果为危险。

可以理解的是，为确保预警的有效性，对待检测信息的分析是一个快捷的即时操作。

更具体地，在本实施例中将安全阈值分为两级，二级安全阈值和一级安全阈值；可以理解的是，当塔吊的状态处于接近风险状态时，此时待检测信息达到二级安全阈值，当塔吊的状态处于风险状态时，此时待检测信息达到一级安全阈值，通过设置两级风险阈值，设置出了一个供操作者应对风险状态的缓冲区，可以有效地增加操作者面对风险状态的应对能力，避免出现操作者应对风险不及时的情况。

步骤S4：根据分析结果进行安全预警。

具体地，若分析结果为安全，不进行安全预警，若分析结果为危险，则进行安全预警；可以理解的是，为确保预警的有效性，安全预警是一个快捷的即时操作。

更具体地，安全阈值设置了两个级别，因此分析结果对应的危险级别也分为两级，每一级的安全预警方式也有不同；可以理解的是，待检测信息达到一级安全阈值的安全预警要比二级安全阈值的安全预警更显眼。

更具体地，当一级安全阈值的安全警报持续了预设的时间，且操作者没有操作塔吊降低至一级安全阈值以下时，将自动停止塔吊，以避免危险的发生。

在本实施例中，本发明通过提供一种塔吊安全监测方法，利用传感器对塔吊的状态进行检测，当塔吊的状态达到安全阈值时，则进行安全预警，且安全预警持续时间达到预设时间时，自行停止塔吊的运行，避免了使用人眼的传统检测方法中因操作者失误而判断错误的情况，且确保了在操作者未能及时对安全预警做出反馈的情况下塔吊工作的安全，增加了塔吊操作的安全性。

参阅图2所示，图2是本发明第二实施例提供的一种塔吊安全监测方法步骤S2中获取塔吊小车与吊索的夹角的具体流程示意图。

步骤S21：获取塔吊小车的位置信息。

具体地，在塔吊小车与吊索连接的位置设置一个位置传感器，由位置传感器获取塔吊小车的位置信息，其位置信息记录为r(x1,y1,z1)。

可以理解的是，塔吊小车与吊索连接的位置与塔吊小车的相对位置是固定的，因此可以通过在此处设置一个位置传感器，记录该处的位置信息为为r(x1,y1,z1)，以此处位置的位置信息来表示塔吊小车的位置信息。

步骤S22：获取吊索的状态信息。

具体地，吊索的状态信息由设置在距离塔吊小车预设距离的吊索的位置传感器获取，其状态信息记录为r(x2,y2,z2)。

可以理解的是，吊索的外形为一条长直线段，可以通过记录其上固定一点的位置信息，来记录其状态信息；更具体地，在吊索距离塔吊小车预设距离的位置处设置一个位置传感器，记录该处的位置信息为r(x2,y2,z2)，以此来表示吊索的状态信息。

步骤S23：根据位置信息与状态信息计算塔吊小车与吊索的夹角。

具体地，塔吊小车的位置信息记录为r(x1,y1,z1)，吊索的位置信息记录为r(x1,y1,z1)，塔吊小车与吊索的夹角的计算公式为cosθ＝(x1x2+y1y2+z1z2)/[(x12+y12+z12)(x22+y22+z22)]。

在本实施例中，塔吊的运动速度包括塔吊的吊臂转动速度。

具体地，在塔吊的吊臂上设置速度传感器，由于吊臂是一个接近长方体的固定结构，可以通过检测其上一处的速度来检测其整体的运动速度。

更具体地，塔吊的吊臂转动速度ω＝ω0+αt，其中，ω0为初始转动速度，α为加速度，t为吊臂的转动时间。

参阅图3所示，图3是本发明第三实施例提供的一种塔吊安全监测方法步骤S3具体流程示意图。

步骤S31：将待检测信息与安全阈值进行比较。

具体地，获取待检测信息后，将其与安全阈值进行比较，得出分析结果；更具体地，安全阈值分为二级安全阈值和一级安全阈值，二级安全阈值对应塔吊接近风险状态的状态，一级安全阈值对应塔吊处于风险状态的状态。

可以理解的是，通过设置两级安全阈值，设置出了一个供操作者应对风险的缓冲空间，可以有效地增加操作者面对风险状态的应对能力，避免出现操作者应对风险不及时的情况。

步骤S32：若待检测信息未达到二级安全阈值，则分析结果为安全。

具体地，当待检测信息达到二级安全阈值时，代表塔吊处于安全状态，此时分析结果为安全。

状态的缓冲区，可以有效地增加操作者面对风险状态的应对能力，避免出现操作者应对风险不及时的情况。

步骤S33：若待检测信息达到二级安全阈值，则分析结果为二级危险。

具体地，当待检测信息达到了二级安全阈值时，代表塔吊接近危险状态，此时分析结果为二级危险。

可以理解的是，二级危险状态反映了塔吊处于接近危险的状态，此时操作者需要注意修正塔吊的状态以脱离避免进入危险状态。

步骤S34：若待检测信息达到一级安全阈值，则分析结果为一级危险。

具体地，当待检测信息达到了一级安全阈值时，代表塔吊处于危险状态，此时分析结果为一级危险。

可以理解的是，一级危险状态反映了塔吊处于危险的状态，此时操作者需要注意修正塔吊的状态以脱离危险状态。

参阅图4所示，图4是本发明第四实施例提供的一种塔吊安全监测方法步骤S4具体流程示意图。

步骤S41：若分析结果为安全，则不进行安全预警。

具体地，当分析结果为安全时，代表塔吊处于安全状态，此时不需要进行安全预警。

步骤S42：若分析结果为二级危险，则进行二级安全预警。

具体地，当分析结果为二级危险时，代表塔吊接近危险状态，此时进行二级安全预警；可以理解的是，二级安全预警的警戒程度低于一级安全预警，设置二级安全预警的意义在于为操作者提供一个塔吊安全状态与危险状态之间的缓冲区。

更具体地，二级安全预警的内容包括黄色信号指示灯预警以及警戒语音提醒预警。

步骤S43：若分析结果为一级危险，则进行一级安全预警。

具体地，当分析结果为一级危险时，代表塔吊处于危险状态，此时进行一级安全预警；可以理解的是，一级安全预警的警戒程度高于二级安全预警，设置一级安全预警的意义在于提醒操作者塔吊已经处于危险状态，应立刻查看塔吊的状态并予以调整。

更具体地，一级安全预警的内容包括红色信号指示灯预警以及危险语音提醒预警。

在本实施例中，安全预警包括：信号指示灯预警、语音提醒预警以及具体数值预警。

具体地，安全预警分为两个等级，因此两个等级是安全内容也有所不同；更具体地，二级安全预警中，信号指示灯预警为黄色，语音提醒预警为“警戒”，一级安全预警中，信号指示灯预警为红色，语音提醒预警为“危险”。

更具体地，安全预警还包括具体数值的显示，实时地对塔吊的速度以及塔吊吊臂与障碍物之间的距离进行显示，以便操作者得知塔吊的状态。

在本实施例中，安全预警还包括：当一级安全预警持续发生预设的时间，则自动对塔吊进行停止。

具体地，一级安全预警代表塔吊处于危险状态，操作者应避免塔吊长时间处于危险状态，以减少操作事故发生的可能性；可以理解的是，在实际操作中，存在着由于操作者的失误而未能即时对处于危险状态的塔吊进行调整，在本实施例中，若一级安全预警持续了预设时间，则自动对塔吊进行停止，避免了因操作者的失误而未能即时对处于危险状态的塔吊进行调整的情况。

参阅图5所示，图5是本发明实施例提供的一种塔吊安全监测装置。

本发明提供一种塔吊安全监测装置，包括：

信息计算单元1；用于获取预先设定的安全阈值；

信息获取单元2；用于获取待检测信息；

信息检测单元3；用于根据安全阈值对待检测信息进行分析；

预警单元4；用于根据分析结果进行安全预警。

参阅图6所示，图6是本发明实施例提供的一种塔吊安全监测系统。

本发明提供一种塔吊安全监测系统，包括速度传感器、距离传感器、位置传感器以及终端，终端包括如上所述的塔吊安全装置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种塔吊安全监测方法，其特征在于，包括：

获取预先设定的安全阈值；所述安全阈值包括塔吊的运动速度限制、所述塔吊与障碍物之间的距离限制以及所述塔吊小车与吊索的夹角限制；

获取待检测信息；所述待检测信息包括所述塔吊的运动速度、所述塔吊与障碍物之间的距离以及所述塔吊小车与吊索的夹角；所述待检测信息由安装在所述塔吊上的传感器获取；

根据所述安全阈值对所述待检测信息进行分析；

根据所述分析结果进行安全预警。

2.如权利要求1所述的一种塔吊安全监测方法，其特征在于，所述安全阈值，包括二级安全阈值和一级安全阈值。

3.如权利要求1所述的一种塔吊安全监测方法，其特征在于，所述塔吊的运动速度，包括所述塔吊的吊臂转动速度；所述塔吊的吊臂转动速度ω＝ω0+αt，其中，ω0为初始转动速度，α为加速度。

4.如权利要求1所述的一种塔吊安全监测方法，其特征在于，所述塔吊小车与吊索的夹角，包括：

获取所述塔吊小车的位置信息；所述塔吊小车的位置信息由设置在所述塔吊小车与所述吊索连接处的传感器获取，所述位置信息为r(x1,y1,z1)；

获取所述吊索的状态信息；所述吊索的状态信息由设置在距离所述塔吊小车预设距离的吊索的传感器获取，所述状态信息为r(x2,y2,z2)；

根据所述位置信息与所述状态信息计算所述塔吊小车与所述吊索的夹角；所述夹角的计算公式为cosθ＝(x1x2+y1y2+z1z2)/[(x1²+y1²+z1²)(x2²+y2²+z2²)]。

5.如权利要求1所述的一种塔吊安全监测方法，其特征在于，所述根据所述安全阈值对所述待检测信息进行分析，包括：

将所述待检测信息与所述安全阈值进行比较；

若所述待检测信息未达到所述二级安全阈值，则所述分析结果为安全；

若所述待检测信息达到所述二级安全阈值，则所述分析结果为二级危险；

若所述待检测信息达到所述一级安全阈值，则所述分析结果为一级危险。

6.如权利要求1所述的一种塔吊安全监测方法，其特征在于，所述根据所述分析结果进行安全预警，包括：

若所述分析结果为安全，则不进行安全预警；

若所述分析结果为二级危险，则进行二级安全预警；

若所述分析结果为一级危险，则进行一级安全预警。

7.如权利要求5所述的一种塔吊安全监测方法，其特征在于，所述安全预警，包括：

信号指示灯预警、语音提醒预警以及具体数值预警。

8.如权利要求5所述的一种塔吊安全监测方法，其特征在于，所述安全预警，包括：

当所述一级安全预警持续发生预设的时间，则自动对所述塔吊进行停止。

9.一种塔吊安全监测装置，其特征在于，包括：

信息计算单元；所述信息计算单元用于获取预先设定的安全阈值；

信息获取单元；所述信息获取单元用于获取待检测信息；

信息检测单元；所述信息检测单元用于根据所述安全阈值对所述待检测信息进行分析；

预警单元；所述预警单元用于根据所述分析结果进行安全预警。

10.一种塔吊安全监测系统，其特征在于，所述塔吊安全系统包括速度传感器、距离传感器、位置传感器以及终端，所述终端包括如权利要求8所述的塔吊安全装置。

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