CN117270448B - 一种基于物联网的大型游乐设施运行安全控制系统 - Google Patents
一种基于物联网的大型游乐设施运行安全控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及大型游乐设施运行安全控制技术领域，具体公开一种基于物联网的大型游乐设施运行安全控制系统，该系统包括：中心轴信息采集分析模块、拉索信息采集分析模块、摩天轮结构安全性分析模块、摩天轮轿厢安全性分析模块、空载运行综合安全分析模块、满载运行综合安全分析模块和云数据库；本发明通过从结构安全性层面和轿厢安全性层面进行目标摩天轮的运行综合安全性分析，规避了人工周期性的监控方式中存在的耗时周期长、监控过程较为繁琐以及分析结果误差大等多个方面的不足，同时在进行运行安全性分析时通过设置满载运行状态的对照分析方式，有效拓展了目标摩天轮的运行安全分析的覆盖面，提高了运行安全分析结果的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及大型游乐设施运行安全控制技术领域，具体而言，涉及一种基于物联网的大型游乐设施运行安全控制系统。
背景技术
随着物联网技术的快速发展，对大型游乐设施如摩天轮的运行安全控制提出了更高的要求，传统的摩天轮运行安全控制主要依赖于人工周期性的监控，存在一定的安全隐患和效率低下的问题，因此，为了实现自动化和智能化的运行安全控制，需要对摩天轮的运行安全进行分析。
现有的对摩天轮的运行安全进行分析还存在以下几个方面的问题：1、根据人工周期性的监控进行运行安全控制的方式不仅耗时周期长，监控过程也较为繁琐，并且存在很大的误差性，无法确保监控结果的可靠性，进而无法确保后续摩天轮的运行安全性，同时未考虑摩天轮在空载状态和满载状态运行时的安全性，使得摩天轮的运行安全分析的覆盖面不足，从而无法保障摩天轮运行安全评价结果的可信度。
2、在结构安全性分析层面，当前人工周期性的监控仅考虑摩天轮运行响度情况和拉索的拉力情况，未考虑中心轴的平衡情况和运行音色异常情况，使得结构安全性分析结果存在精准性不高以及合理性差等缺陷，也使得摩天轮的结构安全性评价达不到逾期效果。
3、在轿厢安全性分析层面，当前人工周期性的监控仅考虑轿厢的摆动异常情况，未对轿厢的移动位置偏移情况进行深度分析，从而无法保障后续乘坐摩天轮人员的乘坐安全性，同时无法为后续摩天轮的不安全运行提供可靠的数据支撑，并且从另一层面降低了摩天轮检修人员对轿厢异常运行处理的及时性和针对性。
4、未考虑风向对轿厢运行时摆动的影响，未对风向层面影响因子进行进一步分析，还存在一定的局限性，使得轿厢的摆动异常分析还存在一定的纰漏。
发明内容
鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种基于物联网的大型游乐设施运行安全控制系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明提供一种基于物联网的大型游乐设施运行安全控制系统，包括：中心轴信息采集分析模块，用于在目标摩天轮的中心轴上随机布设各监测点，采集目标摩天轮在空载状态运行时各监测点的位置，并采集中心轴在空载状态运行时的响度和音色，分析空载状态运行时中心轴层面对应的运行安全指数。
拉索信息采集分析模块，用于采集目标摩天轮中各拉索在空载状态运行时的轮廓体积和拉力，分析空载状态运行时拉索层面对应的运行安全指数。
摩天轮结构安全性分析模块，用于分析目标摩天轮在空载状态运行时的结构安全性评估指数。
摩天轮轿厢安全性分析模块，用于采集目标摩天轮在空载状态运行时各轿厢在各监测时间点对应的实际移动位置，并采集空载状态运行时各轿厢的各次摆动对应的摆动类型和摆动幅度以及各次摆动时的风向，分析目标摩天轮在空载状态运行时的轿厢安全性评估指数，其中，摆动类型包括左右摆动和前后摆动。
空载运行综合安全分析模块，用于分析目标摩天轮的空载运行综合安全指数，当空载运行综合安全指数小于设定值时，停止运行并进行反馈，反之，执行满载运行综合安全分析模块。
满载运行综合安全分析模块，用于采集目标摩天轮在满载状态运行时的中心轴信息、拉索信息和轿厢信息，分析目标摩天轮的满载运行综合安全指数，当满载运行综合安全指数小于设定参照的满载运行综合安全指数时，停止运行并进行反馈。
云数据库，用于存储拉索的标准轮廓体积，存储各音色对应的波形图集合，存储空载状态运行时各轿厢在各监测时间点对应的标准移动位置，并存储轿厢满载时的重量和单位重量对应的摆动影响因子。
具体地，所述分析空载状态运行时中心轴层面对应的运行安全指数，具体分析过程为：A1、根据目标摩天轮在空载状态运行时各监测点的位置，计算中心轴在空载状态运行时的平衡度。
A2、根据中心轴在空载状态运行时的响度和音色，计算中心轴在空载状态运行时的声音异常指数。
A3、计算空载状态运行时中心轴层面对应的运行安全指数，，其中，/>和/>分别表示设定参照的平衡度和声音异常指数，/>和/>分别表示设定的平衡度和声音异常指数对应中心轴层面的运行安全指数评估占比权重。
具体地，所述计算中心轴在空载状态运行时的平衡度，具体计算过程为：B1、以目标摩天轮静止状态下中心轴的中心点为原点建立三维直角坐标系，得到各监测点在静止状态下对应的位置坐标，其中，/>表示监测点的编号，/>。
B2、将目标摩天轮在空载状态运行时各监测点的位置带入三维直角坐标系中，得到各监测点在空载状态运行时对应的位置坐标。
B3、计算各监测点在空载状态运行时的位置偏移指数，，其中，/>和/>分别表示设定许可的/>轴、/>轴和/>轴对应的位置偏移值。
B4、计算中心轴在空载状态运行时的平衡度，/>，其中，/>表示监测点数目。
具体地，所述分析空载状态运行时拉索层面对应的运行安全指数，具体分析过程为：C1、将目标摩天轮中各拉索在空载状态运行时的拉力记为，其中，/>表示拉索的编号，。
C2、计算空载状态运行时拉索的拉力均匀度，/>，其中，表示设定参照的拉力总偏差，/>表示第/>个拉索的拉力，/>表示自然常数。
C3、从云数据库中提取拉索的标准轮廓体积，并根据目标摩天轮中各拉索在空载状态运行时的轮廓体积，计算空载状态运行时拉索的形变度。
C4、计算空载状态运行时拉索层面对应的运行安全指数，，其中，/>和/>分别表示设定参照的形变度和拉力均匀度，和/>分别表示设定的形变度和拉力均匀度对应拉索层面的运行安全指数评估占比权重。
具体地，所述目标摩天轮在空载状态运行时的结构安全性评估指数的计算公式为：，其中，/>和/>分别表示设定的中心轴层面和拉索层面对应的运行安全指数对应结构安全性评估占比权重。
具体地，所述分析目标摩天轮在空载状态运行时的轿厢安全性评估指数，具体分析过程为：D1、从云数据库中提取空载状态运行时各轿厢在各监测时间点对应的标准移动位置，并从中定位出各轿厢在标准移动位置时的中心点，将其与中心轴的中心点进行连线，得到各轿厢在各监测时间点对应的标准位置线。
D2、从目标摩天轮在空载状态运行时各轿厢在各监测时间点对应的实际移动位置中定位出各轿厢在实际移动位置时的中心点，并将其与中心轴的中心点进行连线，得到各轿厢在各监测时间点对应的实际位置线。
D3、将各轿厢在各监测时间点对应的标准位置线与实际位置线之间的夹角记为偏差角，并从中提取最大值作为各轿厢对应的偏差角，记为，其中，/>表示轿厢的编号，。
D4、计算空载状态运行时轿厢的移动位置偏移指数，，其中，/>和/>分别表示设定参照的偏差角和偏差角偏差，/>表示轿厢数目。
D5、根据空载状态运行时各轿厢的各次摆动对应的摆动类型和摆动幅度以及各次摆动时的风向，计算空载状态运行时轿厢的摆动异常指数。
D6、计算目标摩天轮在空载状态运行时的轿厢安全性评估指数，，其中，/>和/>分别表示设定参照的空载状态运行时的移动位置偏移指数和摆动异常指数，/>和/>分别表示设定的空载状态运行时的移动位置偏移指数和摆动异常指数对应轿厢安全性评估占比权重。
具体地，所述计算空载状态运行时轿厢的摆动异常指数，具体计算过程为：E1、提取空载状态运行时各轿厢的各次左右摆动对应的摆动幅度和风向。
E2、根据各次左右摆动对应的风向，设定各次左右摆动对应风向层面影响因子，其中，/>表示左右摆动的编号，/>。
E3、将空载状态运行时各轿厢的各次左右摆动对应的摆动幅度记为。
E4、计算空载状态运行时轿厢的左右摆动异常指数，，其中，/>表示设定参照的摆动幅度，/>表示左右摆动次数。
E5、提取空载状态运行时各轿厢的各次前后摆动对应的摆动幅度和风向，按照空载状态运行时轿厢的左右摆动异常指数的计算方式同理计算得到空载状态运行时轿厢的前后摆动异常指数。
E6、计算空载状态运行时轿厢的摆动异常指数，/>，其中，和/>分别表示设定的左右摆动异常指数和前后摆动异常指数对应轿厢的摆动异常指数评估占比权重。
具体地，所述设定各次左右摆动对应风向层面影响因子，具体设定过程为：F1、若某次左右摆动对应的风向与左右摆动方向为相同方向，则将该次左右摆动对应风向层面影响因子记为。
F2、若某次左右摆动对应的风向与左右摆动方向为相反方向，则将该次左右摆动对应风向层面影响因子记为。
F3、若某次左右摆动对应的风向与左右摆动方向为其他情况，则将该次左右摆动对应风向层面影响因子记为，由此得到各次左右摆动对应风向层面影响因子/>，/>的取值为/>或者/>或者/>，/>。
具体地，所述目标摩天轮的空载运行综合安全指数的计算公式为：，其中，/>和/>分别表示设定的空载状态运行时的结构安全性评估指数和轿厢安全性评估指数对应空载运行综合安全指数评估占比权重。
具体地，所述分析目标摩天轮的满载运行综合安全指数，具体分析过程为：G1、根据目标摩天轮在满载状态运行时的中心轴信息和拉索信息，按照目标摩天轮在空载状态运行时的结构安全性评估指数的分析方式同理分析目标摩天轮在满载状态运行时的结构安全性评估指数。
G2、根据目标摩天轮在满载状态运行时的轿厢信息，按照空载状态运行时轿厢的移动位置偏移指数的计算方式同理计算满载状态运行时轿厢的移动位置偏移指数。
G3、从云数据库中提取轿厢满载时的重量，并记为。
G4、计算目标摩天轮满载运行时的重量对应的摆动影响因子，，其中，/>表示设定参照的重量。
G5、计算满载状态运行时轿厢的摆动异常指数，/>。
G6、计算目标摩天轮在满载状态运行时的轿厢安全性评估指数，，其中，/>和/>分别表示设定参照的满载状态运行时的移动位置偏移指数和摆动异常指数，/>和/>分别表示设定的满载状态运行时的移动位置偏移指数和摆动异常指数对应轿厢安全性评估占比权重。
G7、计算目标摩天轮的满载运行综合安全指数，/>，其中，/>和/>分别表示设定的满载状态运行时的结构安全性评估指数和轿厢安全性评估指数对应满载运行综合安全指数评估占比权重。
相较于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：（1）本发明通过从目标摩天轮的结构安全性层面和轿厢安全性层面进行目标摩天轮的运行综合安全性分析，有效解决了当前人工周期性的监控方式中存在的局限性，规避了人工周期性的监控方式中存在的耗时周期长、监控过程较为繁琐以及分析结果误差大等多个方面的不足，同时在进行目标摩天轮的运行安全性分析时通过设置满载运行状态的对照分析方式，有效拓展了目标摩天轮的运行安全性分析的覆盖面，从而提高了目标摩天轮的运行安全性分析结果的可靠性和可信度。
（2）本发明通过结合中心轴的各监测点位置、响度和音色以及拉索的轮廓体积和拉力，从中心轴层面和拉索层面进行目标摩天轮的结构安全性分析，提高了结构安全性分析结果的精准性和合理性，同时使得摩天轮的结构安全性评价达到逾期效果。
（3）本发明通过分析轿厢的移动位置偏移指数和摆动异常指数进行轿厢安全性评估指数的综合性分析，保障了后续乘坐摩天轮人员的乘坐安全，同时为后续摩天轮的不安全运行提供可靠的数据支撑，并且从另一层面提高了摩天轮检修人员对轿厢异常运行处理的及时性和针对性。
（4）本发明通过结合轿厢各次摆动对应的风向，对各次摆动对应风向层面影响因子进行进一步分析，有效防止了轿厢的摆动异常分析方式中存在的纰漏，从而提高了轿厢摆动异常分析结果的规范性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明系统模块结构连接示意图。
图2为本发明目标摩天轮结构示意图。
附图说明：1、中心轴，2、拉索，3、连接点，4、轮辋，5、轿厢，6、轿厢中心点，7、标准位置线，8、实际位置线，9、偏差角。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明提供了一种基于物联网的大型游乐设施运行安全控制系统，包括：中心轴信息采集分析模块、拉索信息采集分析模块、摩天轮结构安全性分析模块、摩天轮轿厢安全性分析模块、空载运行综合安全分析模块、满载运行综合安全分析模块和云数据库。
所述中心轴信息采集分析模块和拉索信息采集分析模块均与摩天轮结构安全性分析模块相连，摩天轮结构安全性分析模块和摩天轮轿厢安全性分析模块均与空载运行综合安全分析模块相连，空载运行综合安全分析模块和满载运行综合安全分析模块相连，拉索信息采集分析模块、摩天轮轿厢安全性分析模块和满载运行综合安全分析模块三者均与云数据库相连。
请参阅图2所示，所述中心轴信息采集分析模块，用于在目标摩天轮的中心轴上随机布设各监测点，采集目标摩天轮在空载状态运行时各监测点的位置，并采集中心轴在空载状态运行时的响度和音色，分析空载状态运行时中心轴层面对应的运行安全指数。
需要说明的是，所述目标摩天轮在空载状态运行时各监测点的位置通过安置在中心轴上的GPS位置仪采集得到，所述中心轴在空载状态运行时的响度通过安置在中心轴上的声音传感器采集得到。
还需要说明的是，所述中心轴在空载状态运行时的音色采集方式为：通过安置在中心轴上的声音传感器采集中心轴在空载状态运行时的声音波形图，从云数据库中提取各音色对应的波形图集合，通过音频分析软件将中心轴在空载状态运行时的声音波形图与各音色对应的波形图集合进行匹配对比，若中心轴在空载状态运行时的声音波形图位于某音色对应的波形图集合内，则将该音色作为中心轴在空载状态运行时的音色。
在本发明具体实施例中，所述分析空载状态运行时中心轴层面对应的运行安全指数，具体分析过程为：A1、根据目标摩天轮在空载状态运行时各监测点的位置，计算中心轴在空载状态运行时的平衡度。
在本发明具体实施例中，所述计算中心轴在空载状态运行时的平衡度，具体计算过程为：B1、以目标摩天轮静止状态下中心轴的中心点为原点建立三维直角坐标系，得到各监测点在静止状态下对应的位置坐标，其中，/>表示监测点的编号，。
B2、将目标摩天轮在空载状态运行时各监测点的位置带入三维直角坐标系中，得到各监测点在空载状态运行时对应的位置坐标。
B3、计算各监测点在空载状态运行时的位置偏移指数，，其中，/>和/>分别表示设定许可的/>轴、/>轴和/>轴对应的位置偏移值。
B4、计算中心轴在空载状态运行时的平衡度，/>，其中，/>表示监测点数目。
A2、根据中心轴在空载状态运行时的响度和音色，计算中心轴在空载状态运行时的声音异常指数。
需要说明的是，所述计算中心轴在空载状态运行时的声音异常指数，具体计算过程为：H1、将中心轴在空载状态运行时的响度记为。
H2、将中心轴在空载状态运行时的音色与设定的异常音色进行匹配对比。
H3、若中心轴在空载状态运行时的音色与设定的异常音色匹配成功，则将中心轴在空载状态运行时的音色符合系数记为，反之，则将中心轴在空载状态运行时的音色符合系数记为/>，由此得到中心轴在空载状态运行时的音色符合系数/>，其中，/>的取值为/>或者/>，/>。
H4、计算中心轴在空载状态运行时的声音异常指数，，其中，/>和/>分别表示设定参照的响度和音色符合系数，/>和/>分别表示设定的响度和音色符合系数对应声音异常指数评估占比权重。
A3、计算空载状态运行时中心轴层面对应的运行安全指数，，其中，/>和/>分别表示设定参照的平衡度和声音异常指数，和/>分别表示设定的平衡度和声音异常指数对应中心轴层面的运行安全指数评估占比权重。
所述拉索信息采集分析模块，用于采集目标摩天轮中各拉索在空载状态运行时的轮廓体积和拉力，分析空载状态运行时拉索层面对应的运行安全指数。
需要说明的是，所述各拉索在空载状态运行时的轮廓体积通过安置在目标摩天轮上的摄像头采集得到拉索图像，从拉索图像中定位出轮廓体积，所述各拉索在空载状态运行时的拉力通过安置在各拉索与目标摩天轮轮辋连接点处的拉力传感器采集得到。
在本发明具体实施例中，所述分析空载状态运行时拉索层面对应的运行安全指数，具体分析过程为：C1、将目标摩天轮中各拉索在空载状态运行时的拉力记为，其中，/>表示拉索的编号，/>。
C2、计算空载状态运行时拉索的拉力均匀度，/>，其中，表示设定参照的拉力总偏差，/>表示第/>个拉索的拉力，/>表示自然常数。
C3、从云数据库中提取拉索的标准轮廓体积，并根据目标摩天轮中各拉索在空载状态运行时的轮廓体积，计算空载状态运行时拉索的形变度。
需要说明的是，所述计算空载状态运行时拉索的形变度，具体计算过程为：J1、将拉索的标准轮廓体积记为。
J2、将目标摩天轮中各拉索在空载状态运行时的轮廓体积与拉索的标准轮廓体积进行重叠对比，得到各拉索在空载状态运行时的重叠轮廓体积，记为。
J3、计算空载状态运行时拉索的形变度，/>，其中，/>表示设定参照的重叠轮廓体积占比，/>表示拉索数目。
C4、计算空载状态运行时拉索层面对应的运行安全指数，，其中，/>和/>分别表示设定参照的形变度和拉力均匀度，/>和/>分别表示设定的形变度和拉力均匀度对应拉索层面的运行安全指数评估占比权重。
所述摩天轮结构安全性分析模块，用于分析目标摩天轮在空载状态运行时的结构安全性评估指数。
在本发明具体实施例中，所述目标摩天轮在空载状态运行时的结构安全性评估指数的计算公式为：，其中，/>和/>分别表示设定的中心轴层面和拉索层面对应的运行安全指数对应结构安全性评估占比权重。
本发明实施例通过结合中心轴的各监测点位置、响度和音色以及拉索的轮廓体积和拉力，从中心轴层面和拉索层面进行目标摩天轮的结构安全性分析，提高了结构安全性分析结果的精准性和合理性，同时使得摩天轮的结构安全性评价达到逾期效果。
所述摩天轮轿厢安全性分析模块，用于采集目标摩天轮在空载状态运行时各轿厢在各监测时间点对应的实际移动位置，并采集空载状态运行时各轿厢的各次摆动对应的摆动类型和摆动幅度以及各次摆动时的风向，分析目标摩天轮在空载状态运行时的轿厢安全性评估指数，其中，摆动类型包括左右摆动和前后摆动。
需要说明的是，将与中心轴水平方向平行的方向记为前后方向，与中心轴水平方向垂直的方向记为左右方向。
需要说明的是，所述各轿厢在各监测时间点对应的实际移动位置通过安置在各轿厢底部的GPS位置仪采集得到，所述各轿厢的各次摆动对应的摆动幅度通过安置在各轿厢底部的倾斜传感器采集得到，所述各次摆动时的风向通过气象监测仪采集得到。
还需要说明的是，摩天轮的轿厢在风中摆动幅度通常通过倾斜传感器来直接监测得到，这些倾斜传感器也称为倾斜计或倾斜仪器，用于测量物体相对于水平面的倾斜角度，通过监测轿厢的倾斜情况，从而确定摆动的幅度，同时当轿厢相对于中心轴水平面的倾斜角度位于中心轴水平方向平行的方向上时，则将轿厢的摆动记为前后摆动，当轿厢相对于中心轴水平面的倾斜角度位于中心轴水平方向垂直的方向上时，则将轿厢的摆动记为左右摆动。
在本发明具体实施例中，所述分析目标摩天轮在空载状态运行时的轿厢安全性评估指数，具体分析过程为：D1、从云数据库中提取空载状态运行时各轿厢在各监测时间点对应的标准移动位置，并从中定位出各轿厢在标准移动位置时的中心点，将其与中心轴的中心点进行连线，得到各轿厢在各监测时间点对应的标准位置线。
D2、从目标摩天轮在空载状态运行时各轿厢在各监测时间点对应的实际移动位置中定位出各轿厢在实际移动位置时的中心点，并将其与中心轴的中心点进行连线，得到各轿厢在各监测时间点对应的实际位置线。
D3、将各轿厢在各监测时间点对应的标准位置线与实际位置线之间的夹角记为偏差角，并从中提取最大值作为各轿厢对应的偏差角，记为，其中，/>表示轿厢的编号，。
D4、计算空载状态运行时轿厢的移动位置偏移指数，/>，其中，/>和/>分别表示设定参照的偏差角和偏差角偏差，/>表示轿厢数目。
D5、根据空载状态运行时各轿厢的各次摆动对应的摆动类型和摆动幅度以及各次摆动时的风向，计算空载状态运行时轿厢的摆动异常指数。
在本发明具体实施例中，所述计算空载状态运行时轿厢的摆动异常指数，具体计算过程为：E1、提取空载状态运行时各轿厢的各次左右摆动对应的摆动幅度和风向。
E2、根据各次左右摆动对应的风向，设定各次左右摆动对应风向层面影响因子，其中，/>表示左右摆动的编号，/>。
在本发明具体实施例中，所述设定各次左右摆动对应风向层面影响因子，具体设定过程为：F1、若某次左右摆动对应的风向与左右摆动方向为相同方向，则将该次左右摆动对应风向层面影响因子记为。
F2、若某次左右摆动对应的风向与左右摆动方向为相反方向，则将该次左右摆动对应风向层面影响因子记为。
F3、若某次左右摆动对应的风向与左右摆动方向为其他情况，则将该次左右摆动对应风向层面影响因子记为，由此得到各次左右摆动对应风向层面影响因子/>，/>的取值为/>或者/>或者/>，/>。
本发明实施例通过结合轿厢各次摆动对应的风向，对各次摆动对应风向层面影响因子进行进一步分析，有效防止了轿厢的摆动异常分析方式中存在的纰漏，从而提高了轿厢摆动异常分析结果的规范性。
E3、将空载状态运行时各轿厢的各次左右摆动对应的摆动幅度记为。
E4、计算空载状态运行时轿厢的左右摆动异常指数，，其中，/>表示设定参照的摆动幅度，/>表示左右摆动次数。
E5、提取空载状态运行时各轿厢的各次前后摆动对应的摆动幅度和风向，按照空载状态运行时轿厢的左右摆动异常指数的计算方式同理计算得到空载状态运行时轿厢的前后摆动异常指数。
E6、计算空载状态运行时轿厢的摆动异常指数，/>，其中，/>和/>分别表示设定的左右摆动异常指数和前后摆动异常指数对应轿厢的摆动异常指数评估占比权重。
D6、计算目标摩天轮在空载状态运行时的轿厢安全性评估指数，，其中，/>和/>分别表示设定参照的移动位置偏移指数和摆动异常指数，/>和/>分别表示设定的移动位置偏移指数和摆动异常指数对应轿厢安全性评估占比权重。
本发明实施例通过分析轿厢的移动位置偏移指数和摆动异常指数进行轿厢安全性评估指数的综合性分析，保障了后续乘坐摩天轮人员的乘坐安全，同时为后续摩天轮的不安全运行提供可靠的数据支撑，并且从另一层面提高了摩天轮检修人员对轿厢异常运行处理的及时性和针对性。
所述空载运行综合安全分析模块，用于分析目标摩天轮的空载运行综合安全指数，当空载运行综合安全指数小于设定值时，停止运行并进行反馈，反之，执行满载运行综合安全分析模块。
在本发明具体实施例中，所述目标摩天轮的空载运行综合安全指数的计算公式为：，其中，/>和/>分别表示设定的结构安全性评估指数和轿厢安全性评估指数对应空载运行综合安全指数评估占比权重。
所述满载运行综合安全分析模块，用于采集目标摩天轮在满载状态运行时的中心轴信息、拉索信息和轿厢信息，分析目标摩天轮的满载运行综合安全指数，当满载运行综合安全指数小于设定参照的满载运行综合安全指数时，停止运行并进行反馈。
需要说明的，所述满载状态运行时的中心轴信息包括满载状态运行时各监测点的位置和中心轴在满载状态运行时的响度和音色，所述满载状态运行时的拉索信息包括各拉索在满载状态运行时的轮廓体积和拉力，所述满载状态运行时的轿厢信息包括满载状态运行时各轿厢在各监测时间点对应的实际移动位置和满载状态运行时各轿厢的各次摆动对应的摆动类型和摆动幅度以及各次摆动时的风向。
在本发明具体实施例中，所述分析目标摩天轮的满载运行综合安全指数，具体分析过程为：G1、根据目标摩天轮在满载状态运行时的中心轴信息和拉索信息，按照目标摩天轮在空载状态运行时的结构安全性评估指数的分析方式同理分析目标摩天轮在满载状态运行时的结构安全性评估指数。
G2、根据目标摩天轮在满载状态运行时的轿厢信息，按照空载状态运行时轿厢的移动位置偏移指数的计算方式同理计算满载状态运行时轿厢的移动位置偏移指数。
G3、从云数据库中提取轿厢满载时的重量，并记为。
G4、计算目标摩天轮满载运行时的重量对应的摆动影响因子，/>，其中，/>表示设定参照的重量。
G5、计算满载状态运行时轿厢的摆动异常指数，/>。
G6、计算目标摩天轮在满载状态运行时的轿厢安全性评估指数，，其中，/>和/>分别表示设定参照的满载状态运行时的移动位置偏移指数和摆动异常指数，/>和/>分别表示设定的满载状态运行时的移动位置偏移指数和摆动异常指数对应轿厢安全性评估占比权重。
G7、计算目标摩天轮的满载运行综合安全指数，/>，其中，/>和/>分别表示设定的满载状态运行时的结构安全性评估指数和轿厢安全性评估指数对应满载运行综合安全指数评估占比权重。
所述云数据库，用于存储拉索的标准轮廓体积，存储各音色对应的波形图集合，存储空载状态运行时各轿厢在各监测时间点对应的标准移动位置，并存储轿厢满载时的重量和单位重量对应的摆动影响因子。
本发明实施例通过从目标摩天轮的结构安全性层面和轿厢安全性层面进行目标摩天轮的运行综合安全性分析，有效解决了当前人工周期性的监控方式中存在的局限性，规避了人工周期性的监控方式中存在的耗时周期长、监控过程较为繁琐以及分析结果误差大等多个方面的不足，同时在进行目标摩天轮的运行安全性分析时通过设置不同载重的对照分析方式，有效拓展了目标摩天轮的运行安全性分析的覆盖面，从而提高了目标摩天轮的运行安全性分析结果的可靠性和可信度。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本发明所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于物联网的大型游乐设施运行安全控制系统，其特征在于，包括：
中心轴信息采集分析模块，用于在目标摩天轮的中心轴上随机布设各监测点，采集目标摩天轮在空载状态运行时各监测点的位置，并采集中心轴在空载状态运行时的响度和音色，分析空载状态运行时中心轴层面对应的运行安全指数；
拉索信息采集分析模块，用于采集目标摩天轮中各拉索在空载状态运行时的轮廓体积和拉力，分析空载状态运行时拉索层面对应的运行安全指数；
摩天轮结构安全性分析模块，用于分析目标摩天轮在空载状态运行时的结构安全性评估指数；
摩天轮轿厢安全性分析模块，用于采集目标摩天轮在空载状态运行时各轿厢在各监测时间点对应的实际移动位置，并采集空载状态运行时各轿厢的各次摆动对应的摆动类型和摆动幅度以及各次摆动时的风向，分析目标摩天轮在空载状态运行时的轿厢安全性评估指数，其中，摆动类型包括左右摆动和前后摆动；
空载运行综合安全分析模块，用于分析目标摩天轮的空载运行综合安全指数，当空载运行综合安全指数小于设定值时，停止运行并进行反馈，反之，执行满载运行综合安全分析模块；
满载运行综合安全分析模块，用于采集目标摩天轮在满载状态运行时的中心轴信息、拉索信息和轿厢信息，分析目标摩天轮的满载运行综合安全指数，当满载运行综合安全指数小于设定参照的满载运行综合安全指数时，停止运行并进行反馈；
云数据库，用于存储拉索的标准轮廓体积，存储各音色对应的波形图集合，存储空载状态运行时各轿厢在各监测时间点对应的标准移动位置，并存储轿厢满载时的重量和单位重量对应的摆动影响因子；
所述分析目标摩天轮在空载状态运行时的轿厢安全性评估指数，具体分析过程为：
D1、从云数据库中提取空载状态运行时各轿厢在各监测时间点对应的标准移动位置，并从中定位出各轿厢在标准移动位置时的中心点，将其与中心轴的中心点进行连线，得到各轿厢在各监测时间点对应的标准位置线；
D2、从目标摩天轮在空载状态运行时各轿厢在各监测时间点对应的实际移动位置中定位出各轿厢在实际移动位置时的中心点，并将其与中心轴的中心点进行连线，得到各轿厢在各监测时间点对应的实际位置线；
D3、将各轿厢在各监测时间点对应的标准位置线与实际位置线之间的夹角记为偏差角，并从中提取最大值作为各轿厢对应的偏差角，记为，其中，/>表示轿厢的编号，；
D4、计算空载状态运行时轿厢的移动位置偏移指数，/>，其中，/>和/>分别表示设定参照的偏差角和偏差角偏差，/>表示轿厢数目；
D5、根据空载状态运行时各轿厢的各次摆动对应的摆动类型和摆动幅度以及各次摆动时的风向，计算空载状态运行时轿厢的摆动异常指数；
D6、计算目标摩天轮在空载状态运行时的轿厢安全性评估指数，，其中，/>和/>分别表示设定参照的空载状态运行时的移动位置偏移指数和摆动异常指数，/>和/>分别表示设定的空载状态运行时的移动位置偏移指数和摆动异常指数对应轿厢安全性评估占比权重；
所述计算空载状态运行时轿厢的摆动异常指数，具体计算过程为：
E1、提取空载状态运行时各轿厢的各次左右摆动对应的摆动幅度和风向；
E2、根据各次左右摆动对应的风向，设定各次左右摆动对应风向层面影响因子，其中，/>表示左右摆动的编号，/>；
E3、将空载状态运行时各轿厢的各次左右摆动对应的摆动幅度记为；
E4、计算空载状态运行时轿厢的左右摆动异常指数，，其中，/>表示设定参照的摆动幅度，/>表示左右摆动次数；
E5、提取空载状态运行时各轿厢的各次前后摆动对应的摆动幅度和风向，按照空载状态运行时轿厢的左右摆动异常指数的计算方式同理计算得到空载状态运行时轿厢的前后摆动异常指数；
E6、计算空载状态运行时轿厢的摆动异常指数，/>，其中，/>和/>分别表示设定的左右摆动异常指数和前后摆动异常指数对应轿厢的摆动异常指数评估占比权重；
所述目标摩天轮的空载运行综合安全指数的计算公式为：，其中，/>和/>分别表示设定的空载状态运行时的结构安全性评估指数和轿厢安全性评估指数对应空载运行综合安全指数评估占比权重；
所述分析目标摩天轮的满载运行综合安全指数，具体分析过程为：
G1、根据目标摩天轮在满载状态运行时的中心轴信息和拉索信息，按照目标摩天轮在空载状态运行时的结构安全性评估指数的分析方式同理分析目标摩天轮在满载状态运行时的结构安全性评估指数；
G2、根据目标摩天轮在满载状态运行时的轿厢信息，按照空载状态运行时轿厢的移动位置偏移指数的计算方式同理计算满载状态运行时轿厢的移动位置偏移指数；
G3、从云数据库中提取轿厢满载时的重量，并记为；
G4、计算目标摩天轮满载运行时的重量对应的摆动影响因子，/>，其中，/>表示设定参照的重量；
G5、计算满载状态运行时轿厢的摆动异常指数，/>；
G6、计算目标摩天轮在满载状态运行时的轿厢安全性评估指数，，其中，/>和/>分别表示设定参照的满载状态运行时的移动位置偏移指数和摆动异常指数，/>和/>分别表示设定的满载状态运行时的移动位置偏移指数和摆动异常指数对应轿厢安全性评估占比权重；
G7、计算目标摩天轮的满载运行综合安全指数，/>，其中，/>和/>分别表示设定的满载状态运行时的结构安全性评估指数和轿厢安全性评估指数对应满载运行综合安全指数评估占比权重。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的大型游乐设施运行安全控制系统，其特征在于：所述分析空载状态运行时中心轴层面对应的运行安全指数，具体分析过程为：
A1、根据目标摩天轮在空载状态运行时各监测点的位置，计算中心轴在空载状态运行时的平衡度；
A2、根据中心轴在空载状态运行时的响度和音色，计算中心轴在空载状态运行时的声音异常指数；
A3、计算空载状态运行时中心轴层面对应的运行安全指数，，其中，/>和/>分别表示设定参照的平衡度和声音异常指数，和/>分别表示设定的平衡度和声音异常指数对应中心轴层面的运行安全指数评估占比权重。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的大型游乐设施运行安全控制系统，其特征在于：所述计算中心轴在空载状态运行时的平衡度，具体计算过程为：
B1、以目标摩天轮静止状态下中心轴的中心点为原点建立三维直角坐标系，得到各监测点在静止状态下对应的位置坐标，其中，/>表示监测点的编号，；
B2、将目标摩天轮在空载状态运行时各监测点的位置带入三维直角坐标系中，得到各监测点在空载状态运行时对应的位置坐标；
B3、计算各监测点在空载状态运行时的位置偏移指数，，其中，/>和/>分别表示设定许可的/>轴、/>轴和/>轴对应的位置偏移值；
B4、计算中心轴在空载状态运行时的平衡度，/>，其中，/>表示监测点数目。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的大型游乐设施运行安全控制系统，其特征在于：所述分析空载状态运行时拉索层面对应的运行安全指数，具体分析过程为：
C1、将目标摩天轮中各拉索在空载状态运行时的拉力记为，其中，/>表示拉索的编号，/>；
C2、计算空载状态运行时拉索的拉力均匀度，/>，其中，/>表示设定参照的拉力总偏差，/>表示第/>个拉索的拉力，/>表示自然常数；
C3、从云数据库中提取拉索的标准轮廓体积，并根据目标摩天轮中各拉索在空载状态运行时的轮廓体积，计算空载状态运行时拉索的形变度；
C4、计算空载状态运行时拉索层面对应的运行安全指数，，其中，/>和/>分别表示设定参照的形变度和拉力均匀度，和/>分别表示设定的形变度和拉力均匀度对应拉索层面的运行安全指数评估占比权重。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的大型游乐设施运行安全控制系统，其特征在于：所述目标摩天轮在空载状态运行时的结构安全性评估指数的计算公式为：，其中，/>和/>分别表示设定的中心轴层面和拉索层面对应的运行安全指数对应结构安全性评估占比权重。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的大型游乐设施运行安全控制系统，其特征在于：所述设定各次左右摆动对应风向层面影响因子，具体设定过程为：
F1、若某次左右摆动对应的风向与左右摆动方向为相同方向，则将该次左右摆动对应风向层面影响因子记为；
F2、若某次左右摆动对应的风向与左右摆动方向为相反方向，则将该次左右摆动对应风向层面影响因子记为；
F3、若某次左右摆动对应的风向与左右摆动方向为其他情况，则将该次左右摆动对应风向层面影响因子记为，由此得到各次左右摆动对应风向层面影响因子/>，/>的取值为/>或者/>或者/>，/>。
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