CN116594388A - 防碰撞方法、装置、程序、介质、电子设备及系统 - Google Patents

防碰撞方法、装置、程序、介质、电子设备及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及港口大型机械设备防碰撞的技术领域，具体涉及一种防碰撞方法、装置、程序、介质、电子设备及系统。本发明提供的防碰撞方法，包括以下步骤：在坐标系内计算可能发生碰撞的两台设备之间的最短距离，预设坐标系是在港口生产活动区域建立的统一坐标系；当最短距离≤减速保护距离时，触发减速指令，控制两台设备各机构减速；当最短距离≤停止保护距离时，触发急停指令，控制两台设备停止相向运动。通过预设坐标系可以提高防碰撞的覆盖范围，通过不断循环计算任意两台设备间可能发生碰撞点之间的距离，可以实时、精确的获取相互间相距最近点的距离，能够达到精确防碰撞的目的，减少过度保护，提高生产作业空间的利用率。

Description

防碰撞方法、装置、程序、介质、电子设备及系统
技术领域
本发明涉及港口大型机械设备防碰撞的技术领域，具体涉及一种防碰撞方法、装置、程序、介质、电子设备及系统。
背景技术
在散货码头上，有卸船机、装船机、斗轮机等多种大型港口机械设备，在装卸堆取的作业过程中，相邻设备之间的工作活动区域存在交叉重合，相互间存在相互碰撞的风险。操作人员在生产作业时无法时刻关注与相邻设备之间的安全距离，在交叉区域作业时发生相互碰撞的风险非常高，造成严重的机损事故。
当前，港口大型机械设备的防碰撞方法主要有三类，在机械设备可能发生碰撞的地方安装行程开关，通过形成开关触发设备急停达到防碰撞效果；在机械设备可能发生碰撞的地方安装红外测距、激光雷达等测距仪器，实时检测周围可能发生碰撞的物体距离，设置保护距离触发设备急停达到防碰撞效果；利用GPS、编码器等定位装置，计算机械设备的在运行轨道上的投影长度，形成轨道所在直线上的线段，通过禁止轨道上的线段产生重合或者计算机械设备活动的坐标及预警区域的预警坐标，产生重合时发出预警并紧急制动，来达到防碰撞目的。
现有的防碰撞技术具有以下缺陷：在机械设备可能发生碰撞的地方安装行程开关的方式保护范围小，只能对固定点位进行保护，并且缓冲距离十分小，保护能力差，只能作为关键部位的左后一道保护。利用红外测距、激光雷达等测距仪器测距的方式只能对特定方向形成保护，有较大的局限性，并且红外测距、激光扫描等仪器容易受到环境的干扰，如粉尘、雨水等容易导致误报。利用机械设备的在运行轨道上的投影的方式可在同轨道运行的设备上有效实现防碰撞，但局限性大，无法对平行运行的设备进行防碰撞保护，仅适合在无平行轨道运行设备的场合。通过计算机械设备的坐标及预警区域的预警坐标，适合相对固定的防碰撞场合，对于斗轮机等具有回转臂架的港口机械设备，会大幅增加防碰撞保护区域，形成过度保护，不利于生产作业空间的有效利用。
相应的，本领域需要提供一种保护范围能够覆盖整个港口、抗干扰性较好，安全性较高的防碰撞方法。
发明内容
本发明旨在解决上述现有技术问题，即，现有的防碰撞保护方法覆盖面较小，抗干扰能力较差，安全性较低。
第一方面，本发明提供一种防碰撞方法，包括以下步骤：
在所述坐标系内计算可能发生碰撞的两台设备之间的最短距离，所述预设坐标系是在港口生产活动区域建立的统一坐标系；
当所述最短距离≤减速保护距离时，触发减速指令，控制两台所述设备各机构减速；
当所述最短距离≤停止保护距离时，触发急停指令，控制两台所述设备停止相向运动。
优选的，所述在所述坐标系内计算可能发生碰撞的两台设备之间的最短距离，包括：
在两台所述设备上分别取N个可能发生碰撞的点；
计算每个所述可能发生碰撞的点的坐标；
循环计算两台所述设备之间所述可能发生碰撞的点之间的距离，获得N2个距离数据；
通过比较所述N2个距离数据，筛选出所有距离数据中的最小值为两台所述设备间相距最近位置的距离。
优选的，所述计算每个所述可能发生碰撞的点的坐标，包括：
根据所述设备上安装的定位装置的数据，结合所述设备的自身参数计算出所述可能发生碰撞的点在所述坐标系中的坐标。
优选的，所述循环计算两台所述设备之间所述可能发生碰撞的点之间的距离，包括：
通过下式计算两台所述设备之间所述可能发生碰撞的点之间的距离：
L2＝(AX-BX)2+(AY-BY)2+(AZ-BZ)2
其中，A和B是两台所述设备之间所述可能发生碰撞的点，A点在所述坐标系中的坐标是(AX，AY，AZ)，B点在所述坐标系中的坐标是(BX，BY，BZ)，L是A和B两点之间的距离。
优选的，所述循环计算两台所述设备之间所述可能发生碰撞的点之间的距离，包括：
通过下式计算两台所述设备之间所述可能发生碰撞的点之间的距离：
L2＝(AX-BX)2+(AY-BY)2
其中，A和B是两台所述设备之间所述可能发生碰撞的点，A点在所述坐标系中的坐标是(AX，AY)，B点在所述坐标系中的坐标是(BX，BY)，L是A和B两点之间的距离。
优选的，所述定位设备包括GPS、绝对值编码器和倾角传感器中的至少一种。
优选的，两台所述设备为在所述坐标系内同轨道或者相邻轨道上两台可能发生相互碰撞的设备。
第二方面，本发明提供一种防碰撞装置，包括：
最短距离计算单元，用于在所述坐标系内计算可能发生碰撞的两台设备之间的最短距离，所述预设坐标系是在港口生产活动区域建立的统一坐标系；
减速保护单元；用于当所述最短距离≤减速保护距离时，触发减速指令，控制两台所述设备各机构减速；
急停保护单元；用于当所述最短距离≤停止保护距离时，触发急停指令，控制两台所述设备停止相向运动。
第三方面，本发明提供一种计算机程序，所述程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的方法。
第四方面，本发明提供一种存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的方法。
第五方面，本发明提供一种电子设备，包括：存储器以及与所述存储器通信连接的处理器，所述存储器存储有程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述的方法。
第六方面，本发明提供一种防碰撞系统，包括：安装在设备上的定位装置以及如第五方面所述的电子设备，所述电子设备与所述定位装置通信连接并接收所述定位装置发出的数据，所述电子设备根据所述定位装置发出的数据控制两台所述设备减速或者停止相向运动。
通过上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
在港口生产活动区域建立统一的坐标系可以覆盖港口生产活动区域中的所有设备，通过该坐标系可以检测在港口生产活动区域中的所有设备之间是否可能发生碰撞，两个可能发生碰撞的设备可以是同轨道的设备，可以是相邻轨道的设备，可以是一个为可移动的设备，另一个为固定的设备或者固定的建筑物，提高了防碰撞的覆盖范围。
通过不断循环计算任意两台设备间可能发生碰撞点之间的距离，无论两台设备以什么角度、什么方式靠近都能实时、精确的获取相互间相距最近点的距离，只有最近点的距离小于预设值时，才触发减速或急停指令，达到精确防碰撞的目的，减少过度保护，提高生产作业空间的利用率。
附图说明
图1是本发明提供的防碰撞方法的主要步骤示意图；
图2是本发明提供的计算可能发生碰撞的两台设备之间的最短距离的步骤示意图；
图3是本发明提供的防碰撞方法的控制流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本公开作进一步说明。
本实施例提供一种防碰撞方法、装置、程序、介质、设备及系统。
参照图1，第一方面，本发明提供一种防碰撞方法，该方法包括以下步骤：
S1.在预设坐标系内计算可能发生碰撞的两台设备之间的最短距离，该预设坐标系是在港口生产活动区域建立的统一坐标系；
S2.当最短距离≤减速保护距离时，触发减速指令，控制两台设备各机构减速；
S3.当最短距离≤停止保护距离时，触发急停指令，控制两台设备停止相向运动。
需要说明的是，本方法中所说的设备包括但不局限于船机、卸船机、堆料机、斗轮机等大型机械设备。本方法中的两个可能相互碰撞的方法可以是同轨道的两个可能发生相互碰撞的设备；可以是相邻轨道的两个可能发生相互碰撞的设备；可以是一个可移动的设备和一个固定的设备，两个设备可能发生相互碰撞；也可以是一个为可移动的设备，一个为固定的建筑物，两者可能发生相互碰撞。
参照图2，在一个优选实施方式中，预设坐标系为三维坐标系，在预设坐标系中计算可能发生碰撞的两台设备之间的最短距离包括以下步骤：
S101.在两台设备上分别取N个可能发生碰撞的点；
S102.计算每个可能发生碰撞的点的坐标；通过安装在设备上的定位装置的数据，结合设备的自身参数计算出可能发生碰撞的点在坐标系中的坐标。其中的定位装置包括但不局限于GPS、绝对值编码器和倾角传感器等装置中的至少一种。
S103.循环计算两台设备之间可能发生碰撞的点之间的距离，获得N2个距离数据；在计算两台设备之间可能发生碰撞的点之间的距离时采用下式计算：
L2＝(AX-BX)2+(AY-BY)2+(AZ-BZ)2
其中，A和B是两台设备之间可能发生碰撞的点，A点在坐标系中的坐标是(AX，AY，AZ)，B点在坐标系中的坐标是(BX，BY，BZ)，L是A和B两点之间的距离。
S104.通过比较N2个距离数据，筛选出所有距离数据中的最小值为两台设备间相距最近位置的距离。
在一个优先实施方式中，预设坐标系为二维坐标系，在该预设坐标系中进行上述步骤。
在计算两台设备之间可能发生碰撞的点之间的距离时采用下式计算：
L2＝(AX-BX)2+(AY-BY)2
其中，A和B是两台设备之间可能发生碰撞的点，A点在坐标系中的坐标是(AX，AY)，B点在坐标系中的坐标是(BX，BY)，L是A和B两点之间的距离。
参照图3，在一个优选方式中，本实施例提供一种防碰撞方法，该方法包括以下步骤：
S1.在预设坐标系内计算可能发生碰撞的两台设备之间的最短距离，预设坐标系是在港口生产活动区域建立的统一坐标系；步骤S1中的预设坐标系可以是三维坐标系，步骤S1具体包括：
S101.在两台设备上分别取N个可能发生碰撞的点；
S102.计算每个可能发生碰撞的点的坐标；通过安装在设备上的定位装置的数据，结合设备的自身参数计算出可能发生碰撞的点在坐标系中的坐标。其中的定位装置包括但不局限于GPS、绝对值编码器和倾角传感器等装置中的至少一种。
S103.循环计算两台设备之间可能发生碰撞的点之间的距离，获得N2个距离数据；在计算两台设备之间可能发生碰撞的点之间的距离时采用下式计算：
L2＝(AX-BX)2+(AY-BY)2+(AZ-BZ)2
其中，A和B是两台设备之间可能发生碰撞的点，A点在坐标系中的坐标是(AX，AY，AZ)，B点在坐标系中的坐标是(BX，BY，BZ)，L是A和B两点之间的距离。
S104.通过比较N2个距离数据，筛选出所有距离数据中的最小值为两台设备间相距最近位置的距离。
S2.当最短距离≤减速保护距离时，触发减速指令，控制两台设备各机构减速；
S3.当最短距离≤停止保护距离时，触发急停指令，控制两台设备停止相向运动。
在步骤S1中预设坐标系可以是二维坐标系，在步骤S203中通过下式计算计算两台设备之间可能发生碰撞的点之间的距离：
L2＝(AX-BX)2+(AY-BY)2
其中，A和B是两台设备之间可能发生碰撞的点，A点在坐标系中的坐标是(AX，AY)，B点在坐标系中的坐标是(BX，BY)，L是A和B两点之间的距离。
需要说明的是，本方法中所说的设备包括但不局限于船机、卸船机、堆料机、斗轮机等大型机械设备。本方法中的两个可能相互碰撞的方法可以是同轨道的两个可能发生相互碰撞的设备；可以是相邻轨道的两个可能发生相互碰撞的设备；可以是一个可移动的设备和一个固定的设备，两个设备可能发生相互碰撞；也可以是一个为可移动的设备，一个为固定的建筑物，两者可能发生相互碰撞。
通过采用上述方法，本实施例具有以下有益效果：
在港口生产活动区域建立统一的坐标系可以检测在港口生产活动区域中的所有设备之间是否可能发生碰撞，两个可能发生碰撞的设备可以是同轨道的设备，可以是相邻轨道的设备，可以是一个为可移动的设备，另一个为固定的设备或者固定的建筑物，提高了防碰撞的覆盖范围。
通过不断循环计算任意两台设备间可能发生碰撞点之间的距离，无论两台设备以什么角度、什么方式靠近都能实时、精确的获取相互间相距最近点的距离，只有最近点的距离小于预设值时，才触发减速或急停指令，达到精确防碰撞的目的，减少过度保护，提高生产作业空间的利用率。
第二方面，本实施例提供一种防碰撞装置，包括：
最短距离计算单元，用于在坐标系内计算可能发生碰撞的两台设备之间的最短距离，预设坐标系是在港口生产活动区域建立的统一坐标系；
减速保护单元；用于当最短距离≤减速保护距离时，触发减速指令，控制两台设备各机构减速；
急停保护单元；用于当最短距离≤停止保护距离时，触发急停指令，控制两台设备停止相向运动。
防碰撞装置中各单元的具体实现方式可参见前述方法，此处不再赘述。
第三方面，本实施例提供一种计算机程序，程序被处理器执行时，实现如第一方面的方法。
第四方面，本发明提供一种存储介质，存储介质存储有程序，程序被处理器执行时，实现如第一方面的方法。
第五方面，本发明提供一种电子设备，包括：存储器以及与存储器通信连接的处理器，存储器存储有程序，处理器执行程序时实现如第一方面的方法。
第六方面，本发明提供一种防碰撞系统，包括：安装在设备上的定位装置以及如第五方面的电子设备，电子设备与定位装置通信连接并接收定位装置发出的数据，电子设备根据定位装置发出的数据控制两台设备减速或者停止相向运动。
本公开中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
本公开的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变形而不脱离本公开的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本公开权利要求及其等同技术的范围，则本公开的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (12)

1.一种防碰撞方法，其特征在于，包括以下步骤：
在预设坐标系内计算可能发生碰撞的两台设备之间的最短距离，所述预设坐标系是在港口生产活动区域建立的统一坐标系；
当所述最短距离≤减速保护距离时，触发减速指令，控制两台所述设备各机构减速；
当所述最短距离≤停止保护距离时，触发急停指令，控制两台所述设备停止相向运动。
2.根据权利要求1所述的防碰撞方法，其特征在于，所述在所述坐标系内计算可能发生碰撞的两台设备之间的最短距离，包括：
在两台所述设备上分别取N个可能发生碰撞的点；
计算每个所述可能发生碰撞的点的坐标；
循环计算两台所述设备之间所述可能发生碰撞的点之间的距离，获得N2个距离数据；
通过比较所述N2个距离数据，筛选出所有距离数据中的最小值为两台所述设备间相距最近位置的距离。
3.根据权利要求2所述的防碰撞方法，其特征在于，所述计算每个所述可能发生碰撞的点的坐标，包括：
根据所述设备上安装的定位装置的数据，结合所述设备的自身参数计算出所述可能发生碰撞的点在所述坐标系中的坐标。
4.根据权利要求3所述的防碰撞方法，其特征在于，所述循环计算两台所述设备之间所述可能发生碰撞的点之间的距离，包括：
通过下式计算两台所述设备之间所述可能发生碰撞的点之间的距离：
L2＝(AX-BX)2+(AY-BY)2+(AZ-BZ)2
其中，A和B是两台所述设备之间所述可能发生碰撞的点，A点在所述坐标系中的坐标是(AX，AY，AZ)，B点在所述坐标系中的坐标是(BX，BY，BZ)，L是A和B两点之间的距离。
5.根据权利要求3所述的防碰撞方法，其特征在于，所述循环计算两台所述设备之间所述可能发生碰撞的点之间的距离，包括：
通过下式计算两台所述设备之间所述可能发生碰撞的点之间的距离：
L2＝(AX-BX)2+(AY-BY)2
其中，A和B是两台所述设备之间所述可能发生碰撞的点，A点在所述坐标系中的坐标是(AX，AY)，B点在所述坐标系中的坐标是(BX，BY)，L是A和B两点之间的距离。
6.根据权利要求3所述的防碰撞方法，其特征在于，所述定位设备包括GPS、绝对值编码器和倾角传感器中的至少一种。
7.根据权利要求1至6任一项所述的防碰撞方法，其特征在于，两台所述设备为在所述坐标系内同轨道或者相邻轨道上两台可能发生相互碰撞的设备。
8.一种防碰撞装置，其特征在于，包括：
最短距离计算单元，用于在所述坐标系内计算可能发生碰撞的两台设备之间的最短距离，所述预设坐标系是在港口生产活动区域建立的统一坐标系；
减速保护单元；用于当所述最短距离≤减速保护距离时，触发减速指令，控制两台所述设备各机构减速；
急停保护单元；用于当所述最短距离≤停止保护距离时，触发急停指令，控制两台所述设备停止相向运动。
9.一种计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器以及与所述存储器通信连接的处理器，所述存储器存储有程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
12.一种防碰撞系统，其特征在于，包括：安装在设备上的定位装置以及如权利要求11所述的电子设备，所述电子设备与所述定位装置通信连接并接收所述定位装置发出的数据，所述电子设备根据所述定位装置发出的数据控制两台所述设备减速或者停止相向运动。
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