CN114701961A - 塔机安全监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了塔机安全监控系统，包括IC卡系统，人员识别系统，行为分析系统，疲劳报警系统，塔机基础检测系统，吊钩可视化系统，塔机远程监控系统，当操纵人员进入驾驶室内时将IC卡插入至读卡器内进行核验，核验通过后才能启动塔机，在驾驶室设置人员识别系统对驾驶人员进行记录并核验，若核验不通过则无法启动塔机，通过驾驶行为分析系统对驾驶员的操作行为进行评分，通过疲劳报警系统可以避免驾驶人长时间工作，驾驶员可通过第二摄像头观察吊钩的周围环境，从而降低了安全隐患，远程监控系统使得管理人员可以远程检测塔机的信息；综上所述，本发明通过各个系统的分工配合可以大大减少塔机安全事故的发生，从而保证驾驶人的人身安全。

Description

塔机安全监控系统

技术领域

本发明涉及塔机监控技术领域，特别涉及塔机安全监控系统。

背景技术

塔式起重机简称塔机，亦称塔吊，起源于西欧，其结构为动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。由于塔机作业空间大，因此主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。

为保证塔机的正常运转，需要在塔机内安装监控管理系统，现有的监控管理系统功能较为单一，只能通过设置在塔机上的传感器来监测塔机的运行状态，缺乏对塔机内部驾驶人员的监控，而且塔机在使用过程中经常会出现盲吊、隔山吊等情况，这时会导致塔机内的驾驶人员无法查看吊钩的周围环境，进而存在安全隐患。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供塔机安全监控系统，以解决上述背景技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明塔机安全监控系统的技术方案是：包括

IC卡系统，包括IC卡和读卡器，IC卡内记录有塔机信息和驾驶人信息，读卡器设置在塔机驾驶室内，读卡器读取IC卡内的数据并生成人员身份信息；

人员识别系统，包括设置在塔机驾驶室内的第一摄像头，第一摄像头对塔机驾驶室内的人员进行面部识别，生成人员面部信息；

行为分析系统，包括重量检测系统、吊钩高度检测系统、小车位置定位系统、塔臂检测系统、数据采集系统和分析系统，重量检测系统用于检测吊钩悬挂物体的重量并生成重量信息，吊钩高度检测系统用于检测吊钩所在高度并生成吊钩高度信息，小车位置定位系统用于检测塔机小车所处的位置并生成小车位置信息，塔臂检测系统用于检测塔臂的转角变化并生成塔臂转角信息，数据采集系统采集重量信息、悬吊过程中吊钩高度信息、小车位置信息、塔臂转角信息并生成驾驶行为信息，分析系统基于驾驶行为信息对驾驶行为进行评分；

疲劳报警系统，包括计时器，计时器内设置有第一预设时间长度、第二预设时间长度和第三预设时间长度，计时器生成计时信息，塔机开始工作时，计时信息清零并开始计时，在此期间，塔机停止工作并达到第一预设时间长度时，计时信息清零，否则计时器连续计时，当计时器时间达到第二预设时间长度时，计时器终止塔机运行，同时驾驶人在第三预设时间长度内无法再次启动塔机；

塔机基础检测系统，包括安装在塔机基础上的测距传感器，测距传感器用于测量其本身与地面之间的距离，并生成距离信息；

吊钩可视化系统，包括安装在吊钩上的第二摄像头，驾驶室内设置有显示器，第二摄像头与显示器电连接，显示器用于显示第二摄像头拍摄的画面；

塔机远程监控系统，人员身份信息、人员面部信息、重量信息、吊钩高度信息、小车位置信息、塔臂转角信息、计时信息、距离信息均在塔机远程监控系统上显示。

有益效果：每台塔机配备一张IC卡，IC卡内录入有塔机安检状态、有效期、塔机允许使用位置、驾驶人证件有效期等信息，将该IC卡发放给指定操纵人员，当操纵人员进入驾驶室内时将IC卡插入至读卡器内进行核验，核验通过后才能启动塔机，从而实现专人专职塔机；在驾驶室设置人员识别系统对驾驶人员进行记录并核验，若核验不通过则无法启动塔机，从而防止借用他人IC卡的驾驶员启动塔机；通过驾驶行为分析系统对驾驶员的操作行为进行评分，一方面驾驶员可以根据评分调整自己的驾驶行为，另一方面当出现危险驾驶行为时提醒驾驶员注意，进而减少事故的发生；当驾驶人经过长时间的工作后，容易出现疲劳，可能会出现异常驾驶行为，因此通过疲劳报警系统可以避免驾驶人长时间工作；塔机基础检测系统可以检测塔机指定点与地面之间的距离，当距离减少时代表塔机发生沉降，驾驶人应及时进行撤离；当吊钩位于驾驶员的视觉盲区时，驾驶员可通过第二摄像头观察吊钩的周围环境，从而降低了安全隐患；远程监控系统使得管理人员可以远程检测塔机的信息，从而进一步保证了塔机的安全使用；综上所述，本发明通过各个系统的分工配合可以大大减少塔机安全事故的发生，从而保证驾驶人的人身安全。

进一步的，塔机内设置有倾斜度检测系统，倾斜度检测系统包括沿竖向间隔设置在塔身上的电子水平仪，电子水平仪实时监测塔身的倾斜度并生成倾斜度信息。

有益效果：通过设置电子水平仪可以实时监测塔身的倾斜度，当塔机发生倾斜时驾驶人可以及时发现并进行撤离。

进一步的，塔机远程监控系统包括黑匣子、GPRS模块、数据转存模块、数据库和监控终端，人员身份信息、人员面部信息、重量信息、吊钩高度信息、小车位置信息、塔臂转角信息、计时信息、距离信息、倾斜信息均通过双绞网线传送并记录在黑匣子内，黑匣子通过GPRS模块将数据传输至数据转存模块，数据转存模块接收数据后生成数据文件，将其存储在数据库内，并在监控终端上显示。

有益效果：黑匣子将数据传送给远程终端，使得管理人员可以在塔机外监控其运行状态，数据库可以记录驾驶员操作塔机的过程，使得管理人员可以在监控终端内查看过往的操作记录；黑匣子通过GPRS模块发送数据，使得监控终端只要在GPRS网络的覆盖范围之下均可以对塔机状态进行监控，从而大大提高了监控终端的使用范围；双绞网线的传输形式保证数据可以稳定的输入到黑匣子内，当发生事故时，由于网络状况不佳导致数据没能及时传送到监控终端内时，施工方可以从黑匣子中提取数据并分析事故发生的原因。

进一步的，监控终端内设置有自动下线模块，自动下线模块设置有第四预设时间长度，监控终端在第四预设时间长度内没有接受到某个塔机发送的数据信息时，自动下线模块自动将该塔机下线。

有益效果：自动下线模块可以自动将监控终端内的塔机进行下线，避免当塔机出现意外断电时，塔机在监控终端内一直保持在线，使得管理人员误以为驾驶员在长时间驾驶塔机的情况发生。

进一步的，监控终端内设置有报警模块，人员身份信息与读卡器预设信息不一致、人员面部信息与第一摄像头预设信息不一致、驾驶行为异常或出现疲劳驾驶时，报警模块发出报警，并向监控终端内的预设人员发送短信。

有益效果：当塔机状况出现异常时，报警模块可以及时的通知管理人员进行查看，从而减少事故的发生。

进一步的，监控终端内设置有建模模块，建模模块在塔机自身结构信息的基础上结合吊钩高度信息、小车位置信息、塔臂转角信息渲染出塔机当前状态模型。

有益效果：管理人员可以通过建模模块渲染出的模型更加直观的看到塔机的吊钩高度、小车位置及塔臂角度。

进一步的，每个塔机内设置有GPS定位装置，GPS定位装置生产塔机的位置信息，监控终端内设置有电子地图，建模模块渲染出各个塔机的状态模型并结合位置信息显示在电子地图上。

有益效果：管理人员可以通过电子地图查看各个塔机的位置，从而更直观的对建筑现场所有的塔机进行监测。

进一步的，第二摄像头内设置有电池，第二摄像头外设置有太阳能板，太阳能板与电池电连接，塔臂内设置有充电装置，充电装置为接触式充电器，小车回到初始位置时，第二摄像头与充电装置相接触。

有益效果：通过设置电池使得第二摄像头无需再外接电源，由于塔机的工作环境一般在晴天，因此第二摄像头可以由太阳能板供电，停工时可将小车回收至初始位置，使得充电装置对第二摄像头进行充电，避免当出现连续阴雨天导致塔机停工多日后，再次开工时由于第二摄像头内电池的电量耗尽而无法启动，而且接触式充电的方式使得充电时无需驾驶员进行操作，从而提升了便捷性。

进一步的，高度检测系统包括安装在电动葫芦内的计量滚轮，计量滚轮根据电动葫芦内卷筒的转动圈数计算出缆绳的收放长度，并生成吊钩高度信息。

有益效果：通过检测缆绳的收放可以更加精准的确定吊钩的高度。

进一步的，第二摄像头为自动变焦摄像头，第二摄像头根据吊钩与地面之间的距离自动调整拍摄焦距。

有益效果：由于第二摄像头具有自动变焦变倍功能，当吊钩离地面越近时，第二摄像头会自动调节倍数，使得拍摄出的画面能够保持清晰。

附图说明

图1为本发明塔机安全监控系统的原理图；

图2为本发明塔机远程监控系统的原理图；

图3为本发明监控终端的原理图；

图4为本发明塔机安全监控系统的工作流程图。

图中：1、IC卡系统；2、人员识别系统；3、行为分析系统；4、疲劳报警系统；5、塔机基础检测系统；6、吊钩可视化系统；7、塔机远程监控系统；8、监控终端；9、倾斜度检测系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。

如图1所示，塔机安全监控系统，包括IC卡系统1，具体的，IC卡系统1包括IC卡和读卡器，IC卡内记录有塔机信息和驾驶人信息，读卡器设置在塔机驾驶室内，读卡器读取IC卡内的数据并生成人员身份信息。

人员识别系统2，包括设置在塔机驾驶室内的第一摄像头，第一摄像头对塔机驾驶室内的人员进行面部识别，生成人员面部信息。

行为分析系统3，包括重量检测系统、吊钩高度检测系统、小车位置定位系统、塔臂检测系统、数据采集系统和分析系统，重量检测系统用于检测吊钩悬挂物体的重量并生成重量信息，吊钩高度检测系统用于检测吊钩所在高度并生成吊钩高度信息，小车位置定位系统用于检测塔机小车所处的位置并生成小车位置信息，塔臂检测系统用于检测塔臂的转角变化并生成塔臂转角信息，数据采集系统采集重量信息、悬吊过程中吊钩高度信息、小车位置信息、塔臂转角信息并生成驾驶行为信息，分析系统基于驾驶行为信息对驾驶行为进行评分。

疲劳报警系统4，包括计时器，计时器内设置有第一预设时间长度、第二预设时间长度和第三预设时间长度，具体的，第一预设时间长度、第二预设时间长度和第三预设时间长度分别为二十分钟、两个小时和三十分钟；计时器会生成计时信息，塔机开始工作时，计时信息清零并开始计时，在此期间，塔机停止工作并累计二十分钟时，计时信息清零，否则计时器连续计时，当计时器时间达到两个小时，计时器终止塔机运行，同时驾驶人在三十分钟内无法再次启动塔机。

塔机基础检测系统5，包括安装在塔机基础上的测距传感器，测距传感器用于测量其本身与地面之间的距离，并生成距离信息。

吊钩可视化系统6，包括安装在吊钩上的第二摄像头，驾驶室内设置有显示器，第二摄像头与显示器电连接，显示器用于显示第二摄像头拍摄的画面，第二摄像头为自动变焦摄像头，第二摄像头根据吊钩与地面之间的距离自动调整拍摄焦距。

塔机远程监控系统7，人员身份信息、人员面部信息、重量信息、吊钩高度信息、小车位置信息、塔臂转角信息、计时信息、距离信息均在塔机远程监控系统7上显示。

每台塔机配备一张IC卡，IC卡内录入有塔机安检状态、有效期、塔机允许使用位置、驾驶人证件有效期等信息，将该IC卡发放给指定操纵人员，当操纵人员进入驾驶室内时将IC卡插入至读卡器内进行核验，核验通过后才能启动塔机，从而实现专人专职塔机；在驾驶室设置人员识别系统2对驾驶人员进行记录并核验，若核验不通过则无法启动塔机，从而防止借用他人IC卡的驾驶员启动塔机；通过驾驶行为分析系统3对驾驶员的操作行为进行评分，一方面驾驶员可以根据评分调整自己的驾驶行为，另一方面当出现危险驾驶行为时提醒驾驶员注意，进而减少事故的发生；当驾驶人经过长时间的工作后，容易出现疲劳，可能会出现异常驾驶行为，因此通过疲劳报警系统4可以避免驾驶人长时间工作；塔机基础检测系统5可以检测塔机指定点与地面之间的距离，当距离减少时代表塔机发生沉降，驾驶人应及时进行撤离；当吊钩位于驾驶员的视觉盲区时，驾驶员可通过第二摄像头观察吊钩的周围环境，从而降低了安全隐患；远程监控系统使得管理人员可以远程检测塔机的信息，从而进一步保证了塔机的安全使用。

在本实施例中，高度检测系统包括安装在电动葫芦内的计量滚轮，计量滚轮根据电动葫芦内卷筒的转动圈数计算出缆绳的收放长度，并生成吊钩高度信息。通过检测缆绳的收放可以更加精准的确定吊钩的高度。

在本实施例中，塔机内设置有倾斜度检测系统9，倾斜度检测系统9包括沿竖向间隔设置在塔身上的电子水平仪，电子水平仪实时监测塔身的倾斜度并生成倾斜度信息。通过设置电子水平仪可以实时监测塔身的倾斜度，当塔机发生倾斜时驾驶人可以及时发现并进行撤离。

如图2所示，在本实施例中，塔机远程监控系统7包括黑匣子、GPRS模块、数据转存模块、数据库和监控终端8，人员身份信息、人员面部信息、重量信息、吊钩高度信息、小车位置信息、塔臂转角信息、计时信息、距离信息、倾斜信息均通过双绞网线传送并记录在黑匣子内，黑匣子通过GPRS模块将数据传输至数据转存模块，数据转存模块接收数据后生成数据文件，将其存储在数据库内，并在监控终端8上显示。

黑匣子将数据传送给远程终端，使得管理人员可以在塔机外监控其运行状态，数据库可以记录驾驶员操作塔机的过程，使得管理人员可以在监控终端8内查看过往的操作记录；黑匣子通过GPRS模块发送数据，使得监控终端8只要在GPRS网络的覆盖范围之下均可以对塔机状态进行监控，从而大大提高了监控终端8的使用范围；双绞网线的传输形式保证数据可以稳定的输入到黑匣子内，当发生事故时，由于网络状况不佳导致数据没能及时传送到监控终端8内时，施工方可以从黑匣子中提取数据并分析事故发生的原因。

在本实施例中，监控终端8内设置有自动下线模块，自动下线模块设置有第四预设时间长度，具体的，第四预设时间为5分钟，监控终端8在五分钟内没有接受到某个塔机发送的数据信息时，自动下线模块自动将该塔机下线。自动下线模块可以自动将监控终端8内的塔机进行下线，避免当塔机出现意外断电时，塔机在监控终端8内一直保持在线，使得管理人员误以为驾驶员在长时间驾驶塔机的情况发生。

在本实施例中，监控终端8内设置有报警模块，人员身份信息与读卡器预设信息不一致、人员面部信息与第一摄像头预设信息不一致、驾驶行为异常或出现疲劳驾驶时，报警模块发出报警，并向监控终端8内的预设人员发送短信。当塔机状况出现异常时，报警模块可以及时的通知管理人员进行查看，从而减少事故的发生。

在本实施例中，每个塔机内设置有GPS定位装置，GPS定位装置生产塔机的位置信息，监控终端8内设置有电子地图和建模模块，建模模块在塔机自身结构信息的基础上结合吊钩高度信息、小车位置信息、塔臂转角信息渲染出塔机当前状态模型，并结合位置信息显示在电子地图上。管理人员可以通过电子地图查看各个塔机的位置，从而更直观的对建筑现场所有的塔机进行监测，而且通过模型更加直观的看到塔机的吊钩高度、小车位置及塔臂角度。

在本实施例中，第二摄像头内设置有电池，第二摄像头外设置有太阳能板，太阳能板与电池电连接，塔臂内设置有充电装置，充电装置为接触式充电器，小车回到初始位置时，第二摄像头与充电装置相接触。通过设置电池使得第二摄像头无需再外接电源，由于塔机的工作环境一般在晴天，因此第二摄像头可以由太阳能板供电，停工时可将小车回收至初始位置，使得充电装置对第二摄像头进行充电，避免当出现连续阴雨天导致塔机停工多日后，再次开工时由于第二摄像头内电池的电量耗尽而无法启动，而且接触式充电的方式使得充电时无需驾驶员进行操作，从而提升了便捷性。

如图4所示，本实施例塔机安全监控系统的具体工作流程如下，驾驶人进入驾驶室后首先将IC卡插入至读卡器内，读卡器判断IC卡是否与读卡器内预设身份一致，若一致，第一摄像头对驾驶人进行人脸识别，若人脸识别结果与IC卡身份信息一致，则驾驶人可以启动驾驶操作；驾驶人在驾驶过程中，数据采集系统采集驾驶信息并生成驾驶行为信息，且计时器开始生成计时信息，分析系统对驾驶行为信息进行分析，若存在危险驾驶行为，监控终端8发出报警信息，计时信息的时间超过两个小时后，监控终端8发出报警信息，并控制驾驶室内的设备，使得驾驶员在三十分钟中无法再次操作。

以上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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.塔机安全监控系统，其特征在于：包括

IC卡系统，包括IC卡和读卡器，IC卡内记录有塔机信息和驾驶人信息，读卡器设置在塔机驾驶室内，读卡器读取IC卡内的数据并生成人员身份信息；

人员识别系统，包括设置在塔机驾驶室内的第一摄像头，第一摄像头对塔机驾驶室内的人员进行面部识别，生成人员面部信息；

行为分析系统，包括重量检测系统、吊钩高度检测系统、小车位置定位系统、塔臂检测系统、数据采集系统和分析系统，重量检测系统用于检测吊钩悬挂物体的重量并生成重量信息，吊钩高度检测系统用于检测吊钩所在高度并生成吊钩高度信息，小车位置定位系统用于检测塔机小车所处的位置并生成小车位置信息，塔臂检测系统用于检测塔臂的转角变化并生成塔臂转角信息，数据采集系统采集重量信息、悬吊过程中吊钩高度信息、小车位置信息、塔臂转角信息并生成驾驶行为信息，分析系统基于驾驶行为信息对驾驶行为进行评分；

疲劳报警系统，包括计时器，计时器内设置有第一预设时间长度、第二预设时间长度和第三预设时间长度，计时器生成计时信息，塔机开始工作时，计时信息清零并开始计时，在此期间，塔机停止工作并达到第一预设时间长度时，计时信息清零，否则计时器连续计时，当计时器时间达到第二预设时间长度时，计时器终止塔机运行，同时驾驶人在第三预设时间长度内无法再次启动塔机；

塔机基础检测系统，包括安装在塔机基础上的测距传感器，测距传感器用于测量其本身与地面之间的距离，并生成距离信息；

吊钩可视化系统，包括安装在吊钩上的第二摄像头，驾驶室内设置有显示器，第二摄像头与显示器电连接，显示器用于显示第二摄像头拍摄的画面；

塔机远程监控系统，人员身份信息、人员面部信息、重量信息、吊钩高度信息、小车位置信息、塔臂转角信息、计时信息、距离信息均在塔机远程监控系统上显示。

2.根据权利要求1所述的塔机安全监控系统，其特征在于：塔机内设置有倾斜度检测系统，倾斜度检测系统包括沿竖向间隔设置在塔身上的电子水平仪，电子水平仪实时监测塔身的倾斜度并生成倾斜度信息。

3.根据权利要求2所述的塔机安全监控系统，其特征在于：塔机远程监控系统包括黑匣子、GPRS模块、数据转存模块、数据库和监控终端，人员身份信息、人员面部信息、重量信息、吊钩高度信息、小车位置信息、塔臂转角信息、计时信息、距离信息、倾斜信息均通过双绞网线传送并记录在黑匣子内，黑匣子通过GPRS模块将数据传输至数据转存模块，数据转存模块接收数据后生成数据文件，将其存储在数据库内，并在监控终端上显示。

4.根据权利要求3所述的塔机安全监控系统，其特征在于：监控终端内设置有自动下线模块，自动下线模块设置有第四预设时间长度，监控终端在第四预设时间长度内没有接受到某个塔机发送的数据信息时，自动下线模块自动将该塔机下线。

5.根据权利要求4所述的塔机安全监控系统，其特征在于：监控终端内设置有报警模块，人员身份信息与读卡器预设信息不一致、人员面部信息与第一摄像头预设信息不一致、驾驶行为异常或出现疲劳驾驶时，报警模块发出报警，并向监控终端内的预设人员发送短信。

6.根据权利要求5所述的塔机安全监控系统，其特征在于：监控终端内设置有建模模块，建模模块在塔机自身结构信息的基础上结合吊钩高度信息、小车位置信息、塔臂转角信息渲染出塔机当前状态模型。

7.根据权利要求6所述的塔机安全监控系统，其特征在于：每个塔机内设置有GPS定位装置，GPS定位装置生产塔机的位置信息，监控终端内设置有电子地图，建模模块渲染出各个塔机的状态模型并结合位置信息显示在电子地图上。

8.根据权利要求1所述的塔机安全监控系统，其特征在于：第二摄像头内设置有电池，第二摄像头外设置有太阳能板，太阳能板与电池电连接，塔臂内设置有充电装置，充电装置为接触式充电器，小车回到初始位置时，第二摄像头与充电装置相接触。

9.根据权利要求1所述的塔机安全监控系统，其特征在于：高度检测系统包括安装在电动葫芦内的计量滚轮，计量滚轮根据电动葫芦内卷筒的转动圈数计算出缆绳的收放长度，并生成吊钩高度信息。

10.根据权利要求1所述的塔机安全监控系统，其特征在于：第二摄像头为自动变焦摄像头，第二摄像头根据吊钩与地面之间的距离自动调整拍摄焦距。

Images