CN117858006B - 塔机集群调度方法、系统、电子设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种塔机集群调度方法,该方法包括:获取目标塔机集群中各塔机上预先设置的UWB传感器的坐标信息,根据UWB传感器的坐标信息得到目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率,基于重叠概率生成不同的塔机调度路线,根据UWB传感器的坐标信息和塔机的能源消耗参数,得到各塔机调度路线下目标塔机集群的总耗能,将总耗能最小的调度路线确定为目标调度路线。通过本申请,解决了塔机集群作业效率低的问题,利用UWB定位技术为每台塔机提供高精度、实时的位置信息,在复杂的建筑施工场景中,帮助精确追踪每台塔机的动态位置和操作范围,对货物调度路线进行规划,有效提高了塔机集群的作业效率。
Description
技术领域
本申请涉及建筑工地塔吊应用领域,特别是涉及塔机集群调度方法、系统、电子设备和存储介质。
背景技术
随着城市发展与建设脚步的加快,起重机械在建筑业上的应用越来越广泛,尤其是塔式起重机械。
在相关技术中,塔式起重机械多为人员主观作业,通过防碰撞系统、吊钩可视化、语音对讲等进行吊物、搬运作业,该方法交流成本高,塔机集群作业效率低。同时,传统防碰撞系统所依赖的高度、幅度传感器采用电位器和编码器,安装复杂,需要对传感器的位置信息进行人为标定,施工不便且标定误差大的问题。
目前针对相关技术中塔机集群作业效率低的问题,尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种塔机集群调度方法、系统、电子设备和存储介质,以至少解决相关技术中塔机集群作业效率低的问题。
第一方面,本申请实施例提供了一种塔机集群调度方法,所述方法包括:
获取目标塔机集群中各塔机上预先设置的UWB传感器的坐标信息;
根据所述UWB传感器的坐标信息,得到所述目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率,基于所述重叠概率生成不同的塔机调度路线;
根据所述UWB传感器的坐标信息和塔机的能源消耗参数,得到各所述塔机调度路线下所述目标塔机集群的总耗能;
将所述总耗能最小的调度路线确定为目标调度路线。
在其中一些实施例中,所述UWB传感器包括塔身UWB传感器和吊钩UWB传感器;所述根据所述UWB传感器的坐标信息,得到所述目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率包括:
基于所述塔身UWB传感器的坐标信息,确定所述塔机的塔身位置;
基于所述塔身UWB传感器和所述吊钩UWB传感器的坐标信息,确定所述塔机的塔臂长度;
通过所述塔身位置和所述塔臂长度,得到各所述塔机的工作区域,并获取所述目标塔机集群中每个塔机与其他塔机工作区域的重叠概率。
在其中一些实施例中,所述基于所述重叠概率生成不同的塔机调度路线包括:
根据待运输物的所在位置从所述目标塔机集群中确定初始塔机,根据所述待运输物的目的地位置从所述目标塔机集群中确定终止塔机;
基于所述初始塔机、所述终止塔机和所述重叠概率,得到不同的塔机调度路线。
在其中一些实施例中,所述UWB传感器包括塔身UWB传感器和吊钩UWB传感器;所述根据所述UWB传感器的坐标信息和塔机的能源消耗参数,得到各所述塔机调度路线下所述目标塔机集群的总耗能包括:
根据所述吊钩UWB传感器的坐标信息,得到各所述塔机调度路线下吊钩的高度变化信息;
根据所述吊钩UWB传感器和所述塔身UWB传感器的坐标信息,得到各所述塔机调度路线下变幅机构的前后变化信息和塔机的回旋角度信息;
通过所述高度变化信息、所述前后变化信息、所述回旋角度信息和所述能源消耗参数,得到各所述塔机调度路线下所述目标塔机集群的总耗能。
在其中一些实施例中,所述获取目标塔机集群中各塔机上预先设置的UWB传感器的坐标信息包括:
获取多个预设基站的坐标信息,以及所述UWB传感器到各所述预设基站的距离信息;
根据所述预设基站的坐标信息和所述距离信息,确定所述UWB传感器的坐标信息。
在其中一些实施例中,所述UWB传感器包括吊钩UWB传感器,待运输物上安装了载物UWB传感器,所述方法还包括:
通过所述吊钩UWB传感器获取吊钩坐标,通过所述载物UWB传感器获取待运输物坐标;
根据所述吊钩坐标和所述待运输物坐标,生成吊钩的移动路线,并进行可视化展示;和/或
根据所述吊钩坐标判断所述吊钩是否进入非作业区域,若是,生成吊钩偏离的预警信息。
在其中一些实施例中,所述重叠概率包括1和0,所述基于所述初始塔机、所述终止塔机和所述重叠概率,得到不同的塔机调度路线包括:
基于所述重叠概率,得到所述目标塔机集群中目标塔机对应的调度候选组,其中,所述调度候选组中包含了所述目标塔机集群中与所述目标塔机的重叠概率为1的塔机;
根据各所述目标塔机对应的调度候选组、所述初始塔机和所述终止塔机,得到不同的塔机调度路线。
在其中一些实施例中,所述UWB传感器包括吊钩UWB传感器,所述方法还包括:
通过预先构建的塔群防碰撞模型,基于所述吊钩UWB传感器的坐标信息和所述调度候选组,对所述塔机的施工碰撞风险进行分析与预警,其中,所述塔群防碰撞模型为神经网络模型。
第二方面,本申请实施例提供了一种塔机集群调度系统,所述系统包括:坐标获取模块、路线生成模块、能耗计算模块和目标路线确定模块,
所述坐标获取模块,用于获取目标塔机集群中各塔机上预先设置的UWB传感器的坐标信息;
所述路线生成模块,用于根据所述UWB传感器的坐标信息,得到所述目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率,基于所述重叠概率生成不同的塔机调度路线;
所述能耗计算模块,用于根据所述UWB传感器的坐标信息和塔机的能源消耗参数,得到各所述塔机调度路线下所述目标塔机集群的总耗能;
所述目标路线确定模块,用于将所述总耗能最小的调度路线确定为目标调度路线。
第三方面,本申请实施例提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的塔机集群调度方法。
第四方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的塔机集群调度方法。
相比于相关技术,本申请实施例提供的塔机集群调度方法,通过获取目标塔机集群中各塔机上预先设置的UWB传感器的坐标信息,根据UWB传感器的坐标信息得到目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率,基于重叠概率生成不同的塔机调度路线,根据UWB传感器的坐标信息和塔机的能源消耗参数,得到各塔机调度路线下目标塔机集群的总耗能,将总耗能最小的调度路线确定为目标调度路线,解决了塔机集群作业效率低的问题。利用UWB定位技术为每台塔机提供高精度、实时的位置信息,在复杂的建筑施工场景中,帮助精确追踪每台塔机的动态位置和操作范围,对货物调度路线进行规划,有效提高了塔机集群的作业效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1是根据本申请实施例的塔机集群调度方法的应用环境示意图;
图2是根据本申请实施例的塔机集群调度方法的流程图;
图3是根据本申请实施例的一种UWB定位方法示意图;
图4是根据本申请实施例的一种UWB安装位置示意图;
图5是根据本申请实施例的一种塔群协同调度方法的流程图;
图6是根据本申请实施例的一种货物运输示意图;
图7是根据本申请实施例的一种用户界面示意图;
图8是根据本申请实施例的塔机集群调度系统的结构框图;
图9是根据本申请实施例的电子设备的内部结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行描述和说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例,对于本领域的普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外,还可以理解的是,虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的,然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言,在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计,制造或者生产等变更只是常规的技术手段,不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是,本申请所描述的实施例在不冲突的情况下,可以与其它实施例相结合。
除非另作定义,本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制,可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含;例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可以还包括没有列出的步骤或单元,或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电气的连接,不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象,不代表针对对象的特定排序。
塔机通常包括以下几个主要部分:
塔身(Tower Body):塔身是塔机的主体结构,通常是由钢制构件组成的垂直支架,支撑和连接其他部件。
起重机构(Hoisting Mechanism):起重机构负责升降和操纵吊钩、绳索或其他吊装设备,使塔机能够进行物料的吊运。
回转机构(Slewing Mechanism):回转机构使塔机能够在水平方向上旋转,以便在工地上覆盖更大的范围。
变幅机构(Trolley Mechanism):变幅机构控制塔机臂的伸缩和变幅,使其能够适应不同工地和作业要求。
塔顶(Top of Tower):塔机的塔顶通常安装有信号灯、雷达、防护罩等设备,同时也是连接电缆和供电装置的地方。
电气控制系统(Electrical Control System):塔机的电气控制系统包括电动机、传感器、控制器等组件,用于实现塔机的精确控制和运行。
图1是根据本申请实施例的塔机集群调度方法的应用环境示意图,本申请提供的塔机集群调度方法,可以应用于如图1所示的应用环境中。如图1所示,服务器10获取目标塔机集群中各塔机上预先设置的UWB传感器的坐标信息,根据UWB传感器的坐标信息得到目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率,基于重叠概率生成不同的塔机调度路线,根据UWB传感器的坐标信息和塔机的能源消耗参数,得到各塔机调度路线下目标塔机集群的总耗能,将总耗能最小的调度路线确定为目标调度路线。
本实施例提供了一种塔机集群调度方法。图2是根据本申请实施例的塔机集群调度方法的流程图,如图2所示,该流程包括如下步骤:
步骤S201,获取目标塔机集群中各塔机上预先设置的UWB传感器的坐标信息。
超宽带(Ultra Wide Band,UWB)技术是一种无线载波通信技术,利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,实现高数据传输速率和精准的定位能力。本实施例中预先在塔机各部件安UWB传感器,通过UWB定位技术确定塔机各部件的位置信息。
在其中一些实施例中,步骤S201具体包括:
步骤S2011,获取多个预设基站的坐标信息,以及UWB传感器到各预设基站的距离信息。
步骤S2012,根据预设基站的坐标信息和距离信息,确定UWB传感器的坐标信息。
本实施例中UWB定位技术通过多个基站来准确地确定塔机各部件的位置。基站位置已知,UWB定位系统通过测量塔机各部件到每个基站的信号传播时间(Time of Flight,ToF)或到达时间差(Time Difference of Arrival,TDoA)来确定塔机各部件的位置。
为了实现精确定位,需要至少三个基站来进行三角测量,从而在二维空间中确定目标的位置,而在三维空间中则需要至少四个基站。UWB定位的准确性和覆盖范围受到基站数量和布局的影响,通常增加基站数量可以提高定位精度和系统的鲁棒性。
图3是根据本申请实施例的一种UWB定位方法示意图,如图3所示,塔群四周放置了四个基站,用于塔群的建模和测距避障,以塔机群施工作业场地的外接四边形为参考选择基站位置。
以获取塔身UWB传感器的三维坐标为例,四个基站的三维坐标已知,分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)和(x4,y4,z4),测得塔身UWB传感器到每个基站的距离分别为(d1,d2,d3,d4),假设塔身UWB传感器位置为(x,y,z)。对于每个基站,建立一个以基站为中心,以塔身UWB传感器到该基站的距离为半径的球的方程,得到确定塔身UWB传感器三维坐标的方程组:
通过数学方法(如代数重排、高斯消元法或数值方法)求解该方程组,找到同时满足这些方程的值(x,y,z),即为塔身UWB传感器的三维坐标。
采用相同的方法可以获取目标塔机集群中各塔机不同部件的三维坐标。
继续参照图2,在步骤S201获取UWB传感器的坐标信息后,执行步骤S202。
步骤S202,根据UWB传感器的坐标信息,得到目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率,基于重叠概率生成不同的塔机调度路线。
在其中一些实施例中,UWB传感器包括塔身UWB传感器和吊钩UWB传感器;步骤S202中根据UWB传感器的坐标信息,得到目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率包括:
步骤S2021,基于塔身UWB传感器的坐标信息,确定塔机的塔身位置。
步骤S2022,基于塔身UWB传感器和吊钩UWB传感器的坐标信息,确定塔机的塔臂长度。
步骤S2023,通过塔身位置和塔臂长度,得到各塔机的工作区域,并获取目标塔机集群中每个塔机与其他塔机工作区域的重叠概率。
每个塔机的工作范围可以视为一个圆,其中心点是塔机的位置,半径是塔臂长度。通过遍历塔群中所有的塔机的工作范围集合,可以得到每个塔机与其他塔机的重叠概率。
图4是根据本申请实施例的一种UWB传感器安装位置示意图,如图4所示,每台塔机在塔身和塔臂交汇点A和吊钩的位置B各安装一个UWB传感器,分别记为UA和UB。通过UA确定塔机的塔身位置,通过UA和UB的水平距离确定塔机的塔臂长度。
假设通过UWB传感器确定两个塔机的工作半径分别为R1和R2,它们中心之间的距离为D,通过几何方法计算塔机工作范围重叠区域。
若R1+R2≥D,则意味着两个圆(塔机的工作范围)没有接触,因此没有重叠区域,重叠概率为0%,碰撞可能标记为0。
若|R1-R2|≥D,则意味着一个圆完全包含在另一个圆内,重叠区域是较小圆的面积,碰撞可能标记为1。
在其他情况下:当两个圆部分重叠时,重叠区域的面积可以通过解析几何方法计算,碰撞可能标记为1。
在其中一些实施例中,步骤S202中基于重叠概率生成不同的塔机调度路线包括:
步骤S2024,根据待运输物的所在位置从目标塔机集群中确定初始塔机,根据待运输物的目的地位置从目标塔机集群中确定终止塔机。
步骤S2025,基于初始塔机、终止塔机和重叠概率,得到不同的塔机调度路线。
根据货物位置确立初始塔机,根据货物目的地位置确立终止塔机,通过重叠概率确定从初始塔机到终止塔机的所有调度路线。
在其中一些实施例中,重叠概率包括1和0,步骤S2025具体包括:
步骤S301,基于重叠概率,得到目标塔机集群中目标塔机对应的调度候选组,其中,调度候选组中包含了目标塔机集群中与目标塔机的重叠概率为1的塔机。
步骤S302,根据各目标塔机对应的调度候选组、初始塔机和终止塔机,得到不同的塔机调度路线。
针对每一个塔机,计算塔群中所有塔机与其碰撞的可能性,为每一个塔机建立存在碰撞概率的关联塔机分组,每一个塔机对应的关联塔机分组中包括与其碰撞可能为1的所有塔机。为每一个塔机生成关联塔机分组可以节约实时计算塔机碰撞概率的计算量,也可以提高塔机协同作业时的规划效率。
根据每一个塔机对应的关联塔机分组,可以实现将自动货物从当前位置运输至目的地。
图5是根据本申请实施例的一种塔群协同调度方法的流程图,如图5所示,该流程图包括以下步骤:
步骤S401,根据货物位置确立初始塔机。
步骤S402,根据货物目的地位置确立终止塔机。
步骤S403,从初始塔机的关联塔机分组中逐个遍历得到候选塔机,再从候选塔机对应的关联塔机分组中逐个遍历,以此循环,直到得到的候选塔机为终止塔机。
步骤S404,输出从初始塔机到终止塔机的所有调度路线。
图6是根据本申请实施例的一种货物运输示意图,如图6所示,待运输货物在塔机1的工作区域内,将塔机1作为初始塔机,该货物的目的地在塔机3的工作区域内,将塔机3作为终止塔机。塔机1的关联塔机分组中包含塔机2,塔机2的关联塔机分组中包含塔机3,得到塔机调度路线:塔机1将待运输货物通过塔机2传递给塔机3,再由塔机3把货物运输到目的地。
继续参照图2,在步骤S202得到不同的塔机调度路线后,执行步骤S203。
步骤S203,根据UWB传感器的坐标信息和塔机的能源消耗参数,得到各塔机调度路线下目标塔机集群的总耗能。
塔机在操作过程中的能源消耗包括起升、旋转和运输物料的能耗,通过基于塔机的功率和运行时间获取。本实施例通过路径规划的方式,以总能耗作为衡量指标,将最小总能耗的路径规划作为目标调度路线。
在其中一些实施例中,UWB传感器包括塔身UWB传感器和吊钩UWB传感器,步骤S203具体包括:
步骤S2031,根据吊钩UWB传感器的坐标信息,得到各塔机调度路线下吊钩的高度变化信息。
步骤S2032,根据吊钩UWB传感器和塔身UWB传感器的坐标信息,得到各塔机调度路线下变幅机构的前后变化信息和塔机的回旋角度信息。
步骤S2033,通过高度变化信息、前后变化信息、回旋角度信息和能源消耗参数,得到各塔机调度路线下目标塔机集群的总耗能。
待运输物体的运动路径包括塔机的物体升降高度、变幅机构前后运动距离d和塔机回旋角度θ。本实施例中通过吊钩的高度变化信息得到物体升降高度h,通过变幅机构的前后变化信息得到变幅机构前后运动距离d,通过塔机的回旋角度信息得到塔机回旋角度θ。
对于单个塔机的能耗s,可以由公式1得到。
公式1:
其中,α为物体升降的能耗系数,β为变幅机构前后运动的能耗系数,γ为塔机回旋的能耗系数。
物体在不同塔机间运输传递的总能耗S可以通过各个塔机能耗求和得到。
公式2:
步骤S204,将总耗能最小的调度路线确定为目标调度路线。
对不同塔机运输方式求解对应的综合能耗,将最小总能耗的调度方式作为实际调度方式。
结合本实施例中基于最小总能耗获取的调度策略,能够有效地分配和调度多台塔机的任务,以提高整体作业效率。同时可以根据任务优先级、塔机位置、以及当前的作业状态来分配和调度任务。
通过上述步骤S201至S204,获取目标塔机集群中各塔机上预先设置的UWB传感器的坐标信息,根据UWB传感器的坐标信息得到目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率,基于重叠概率生成不同的塔机调度路线,根据UWB传感器的坐标信息和塔机的能源消耗参数,得到各塔机调度路线下目标塔机集群的总耗能,将总耗能最小的调度路线确定为目标调度路线,解决了塔机集群作业效率低的问题。利用UWB定位技术为每台塔机提供高精度、实时的位置信息,在复杂的建筑施工场景中,帮助精确追踪每台塔机的动态位置和操作范围,对货物调度路线进行规划,有效提高了塔机集群的作业效率。
在其中一些实施例中,UWB传感器包括吊钩UWB传感器,待运输物上安装了载物UWB传感器,方法还包括:
步骤S205,通过吊钩UWB传感器获取吊钩坐标,通过载物UWB传感器获取待运输物坐标;
步骤S206,根据吊钩坐标和待运输物坐标,生成吊钩的移动路线,并进行可视化展示;和/或
步骤S207,根据吊钩坐标判断吊钩是否进入非作业区域,若是,生成吊钩偏离的预警信息。
在载物上放置UWB传感器,载物UWB传感器可以与塔身UWB传感器、吊钩UWB传感器协同作业,实时监控吊钩和载物的位置,帮助塔机操作者精确控制吊钩的位置,使其快速而准确地对准载物,和及时调整操作以避免潜在的碰撞或其他危险情况精确定位。尤其是在复杂的工作环境中,如高层建筑施工现场,有助于在视线受阻的情况下精确定位吊钩和载物。
本实施例中,通过吊钩UWB传感器和载物UWB传感器,可以在用户界面中可视化展示吊钩和载物的空间位置关系。图7是根据本申请实施例的一种用户界面示意图,如图7所示,该用户界面包括展示吊钩和载物的俯视图,左视图和主视图,全方位给出吊钩和载物的空间位置关系。
假设吊钩的三维坐标是(xp,yp,zp),载物的三维坐标是(xq,yq,zq),通过其主视图,左视图和俯视图可以得到吊钩和载物的位置偏差。
主视图:呈现吊钩和载物的左右偏差dx=xp-xq和上下偏差dz=zp-zq。
左视图:呈现吊钩和载物的前后偏差dy=yp-yq和上下偏差dz=zp-zq。
俯视图:呈现吊钩和载物的前后偏差dy=yp-yq和左右偏差dx=xp-xq。
该方法还可用于确保吊装路径的最优化,避免不必要的移动和调整。同时该方法可以将UWB技术与自动化控制系统结合,实现部分或全部自动化的吊装操作,减少对人工操作的依赖,提高作业效率,尤其是在需要重复进行相似吊装操作的场景中。且可以实时检测和预警潜在的安全风险,如吊载物接近禁区或其他危险区域。还可以监测吊装设备的状态,及时预警潜在的设备故障。
通过提供直观的用户界面,使操作人员和管理人员能够轻松监控和控制多台塔机的作业状态。本实施例还可以通过控制系统支持远程监控和干预,以提高操作的灵活性和响应速度。
在其中一些实施例中,UWB传感器包括吊钩UWB传感器,方法还包括:
步骤S208,通过预先构建的塔群防碰撞模型,基于吊钩UWB传感器的坐标信息和调度候选组,对塔机的施工碰撞风险进行分析与预警,其中,塔群防碰撞模型为神经网络模型。
通过实时监控各台塔机的工作范围,系统能够动态管理和调整作业区域,以防止相互干扰和碰撞。在塔机工作区域重叠的情况下,系统可以自动调整各台塔机的操作,以使个塔机保持安全距离。
本实施例还可以通过收集和分析操作数据,包括吊装路径、时间、效率等,对未来的作业计划进行优化。利用历史数据和模式识别来不断优化调度算法,提高作业效率和安全性。
通过上述步骤,利用UWB定位技术为每台塔机提供高精度、实时的位置信息,在复杂的建筑施工场景中,帮助精确追踪每台塔机的动态位置和操作范围,对货物调度路线进行规划,有效提高了塔机集群的作业效率。实时检测和预警潜在的安全风险,如吊载物接近禁区或其他危险区域。通过实时监控各台塔机的工作范围,系统能够动态管理和调整作业区域,以防止相互干扰和碰撞。在塔机工作区域重叠的情况下,系统可以自动调整各台塔机的操作,以使个塔机保持安全距离。
需要说明的是,在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本实施例还提供了一种塔机集群调度系统,该系统用于实现上述实施例及优选实施方式,已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的,术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现,但是硬件,或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图8是根据本申请实施例的塔机集群调度系统的结构框图,如图8所示,该系统包括:坐标获取模块81、路线生成模块82、能耗计算模块83和目标路线确定模块84。
坐标获取模块81,用于获取目标塔机集群中各塔机上预先设置的UWB传感器的坐标信息。
路线生成模块82,用于根据UWB传感器的坐标信息,得到目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率,基于重叠概率生成不同的塔机调度路线。
能耗计算模块83,用于根据UWB传感器的坐标信息和塔机的能源消耗参数,得到各塔机调度路线下目标塔机集群的总耗能。
目标路线确定模块84,用于将总耗能最小的调度路线确定为目标调度路线。
在其中一些实施例中,UWB传感器包括塔身UWB传感器和吊钩UWB传感器,路线生成模块82包括:塔身位置获取模块、塔臂长度获取模块和重叠概率计算模块。
塔身位置获取模块,用于基于塔身UWB传感器的坐标信息,确定塔机的塔身位置。
塔臂长度获取模块,用于基于塔身UWB传感器和吊钩UWB传感器的坐标信息,确定塔机的塔臂长度。
重叠概率计算模块,用于通过塔身位置和塔臂长度,得到各塔机的工作区域,并获取目标塔机集群中每个塔机与其他塔机工作区域的重叠概率。
在其中一些实施例中,路线生成模块82包括:起止塔机确定模块和调度路线生成模块。
起止塔机确定模块,用于根据待运输物的所在位置从目标塔机集群中确定初始塔机,根据待运输物的目的地位置从目标塔机集群中确定终止塔机。
调度路线生成模块,用于基于初始塔机、终止塔机和重叠概率,得到不同的塔机调度路线。
在其中一些实施例中,UWB传感器包括塔身UWB传感器和吊钩UWB传感器,能耗计算模块83包括:第一变化信息获取模块、第二变化信息获取模块和总耗能确定模块。
第一变化信息获取模块,用于根据吊钩UWB传感器的坐标信息,得到各塔机调度路线下吊钩的高度变化信息。
第二变化信息获取模块,用于根据吊钩UWB传感器和塔身UWB传感器的坐标信息,得到各塔机调度路线下变幅机构的前后变化信息和塔机的回旋角度信息。
总耗能确定模块,用于通过高度变化信息、前后变化信息、回旋角度信息和能源消耗参数,得到各塔机调度路线下目标塔机集群的总耗能。
在其中一些实施例中,坐标获取模块81包括:基站信息获取模块和第一坐标确定模块。
基站信息获取模块,用于获取多个预设基站的坐标信息,以及UWB传感器到各预设基站的距离信息。
第一坐标确定模块,用于根据预设基站的坐标信息和距离信息,确定UWB传感器的坐标信息。
在其中一些实施例中,UWB传感器包括吊钩UWB传感器,待运输物上安装了载物UWB传感器,该系统还包括:
第二坐标确定模块,用于通过吊钩UWB传感器获取吊钩坐标,通过载物UWB传感器获取待运输物坐标;
吊钩移动路线规划模块,用于根据吊钩坐标和待运输物坐标,生成吊钩的移动路线,并进行可视化展示;和/或
第一预警模块,用于根据吊钩坐标判断吊钩是否进入非作业区域,若是,生成吊钩偏离的预警信息。
在其中一些实施例中,重叠概率包括1和0,调度路线生成模块包括:调度候选组生成模块和调度路线确定模块。
调度候选组生成模块,用于基于重叠概率,得到目标塔机集群中目标塔机对应的调度候选组,其中,调度候选组中包含了目标塔机集群中与目标塔机的重叠概率为1的塔机;
调度路线确定模块,用于根据各目标塔机对应的调度候选组、初始塔机和终止塔机,得到不同的塔机调度路线。
在其中一些实施例中,UWB传感器包括吊钩UWB传感器,方法还包括:第二预警模块。
第二预警模块,用于通过预先构建的塔群防碰撞模型,基于吊钩UWB传感器的坐标信息和调度候选组,对塔机的施工碰撞风险进行分析与预警,其中,塔群防碰撞模型为神经网络模型。
通过上述系统,坐标获取模块81获取目标塔机集群中各塔机上预先设置的UWB传感器的坐标信息,路线生成模块82根据UWB传感器的坐标信息,得到目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率,基于重叠概率生成不同的塔机调度路线,能耗计算模块83根据UWB传感器的坐标信息和塔机的能源消耗参数,得到各塔机调度路线下目标塔机集群的总耗能,目标路线确定模块84将总耗能最小的调度路线确定为目标调度路线,解决了塔机集群作业效率低的问题。利用UWB定位技术为每台塔机提供高精度、实时的位置信息,在复杂的建筑施工场景中,帮助精确追踪每台塔机的动态位置和操作范围,对货物调度路线进行规划,有效提高了塔机集群的作业效率。
需要说明的是,上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块,既可以通过软件来实现,也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言,上述各个模块可以位于同一处理器中;或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
本实施例还提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,该存储器中存储有计算机程序,该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地,上述电子设备还可以包括传输设备以及输入输出设备,其中,该传输设备和上述处理器连接,该输入输出设备和上述处理器连接。
可选地,在本实施例中,上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤:
S1,获取目标塔机集群中各塔机上预先设置的UWB传感器的坐标信息。
S2,根据UWB传感器的坐标信息,得到目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率,基于重叠概率生成不同的塔机调度路线。
S3,根据UWB传感器的坐标信息和塔机的能源消耗参数,得到各塔机调度路线下目标塔机集群的总耗能。
S4,将总耗能最小的调度路线确定为目标调度路线。
需要说明的是,本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例,本实施例在此不再赘述。
在一个实施例中,图9是根据本申请实施例的电子设备的内部结构示意图,如图9所示,提供了一种电子设备,该电子设备可以是服务器,其内部结构图可以如图9所示。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中,该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的数据库用于存储数据。该电子设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种塔机集群调度方法。
本领域技术人员可以理解,图9中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的电子设备的限定,具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink) DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
本领域的技术人员应该明白,以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种塔机集群调度方法,其特征在于,所述方法包括:
获取目标塔机集群中各塔机上预先设置的UWB传感器的坐标信息;
根据所述UWB传感器的坐标信息,得到所述目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率,基于所述重叠概率生成不同的塔机调度路线;
根据所述UWB传感器的坐标信息和塔机的能源消耗参数,得到各所述塔机调度路线下所述目标塔机集群的总耗能;
将所述总耗能最小的调度路线确定为目标调度路线。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述UWB传感器包括塔身UWB传感器和吊钩UWB传感器;所述根据所述UWB传感器的坐标信息,得到所述目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率包括:
基于所述塔身UWB传感器的坐标信息,确定所述塔机的塔身位置;
基于所述塔身UWB传感器和所述吊钩UWB传感器的坐标信息,确定所述塔机的塔臂长度;
通过所述塔身位置和所述塔臂长度,得到各所述塔机的工作区域,并获取所述目标塔机集群中每个塔机与其他塔机工作区域的重叠概率。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述重叠概率生成不同的塔机调度路线包括:
根据待运输物的所在位置从所述目标塔机集群中确定初始塔机,根据所述待运输物的目的地位置从所述目标塔机集群中确定终止塔机;
基于所述初始塔机、所述终止塔机和所述重叠概率,得到不同的塔机调度路线。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述UWB传感器包括塔身UWB传感器和吊钩UWB传感器;所述根据所述UWB传感器的坐标信息和塔机的能源消耗参数,得到各所述塔机调度路线下所述目标塔机集群的总耗能包括:
根据所述吊钩UWB传感器的坐标信息,得到各所述塔机调度路线下吊钩的高度变化信息;
根据所述吊钩UWB传感器和所述塔身UWB传感器的坐标信息,得到各所述塔机调度路线下变幅机构的前后变化信息和塔机的回旋角度信息;
通过所述高度变化信息、所述前后变化信息、所述回旋角度信息和所述能源消耗参数,得到各所述塔机调度路线下所述目标塔机集群的总耗能。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取目标塔机集群中各塔机上预先设置的UWB传感器的坐标信息包括:
获取多个预设基站的坐标信息,以及所述UWB传感器到各所述预设基站的距离信息;
根据所述预设基站的坐标信息和所述距离信息,确定所述UWB传感器的坐标信息。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述UWB传感器包括吊钩UWB传感器,待运输物上安装了载物UWB传感器,所述方法还包括:
通过所述吊钩UWB传感器获取吊钩坐标,通过所述载物UWB传感器获取待运输物坐标;
根据所述吊钩坐标和所述待运输物坐标,生成吊钩的移动路线,并进行可视化展示;和/或
根据所述吊钩坐标判断所述吊钩是否进入非作业区域,若是,生成吊钩偏离的预警信息。
7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述重叠概率包括1和0,所述基于所述初始塔机、所述终止塔机和所述重叠概率,得到不同的塔机调度路线包括:
基于所述重叠概率,得到所述目标塔机集群中目标塔机对应的调度候选组,其中,所述调度候选组中包含了所述目标塔机集群中与所述目标塔机的重叠概率为1的塔机;
根据各所述目标塔机对应的调度候选组、所述初始塔机和所述终止塔机,得到不同的塔机调度路线。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述UWB传感器包括吊钩UWB传感器,所述方法还包括:
通过预先构建的塔群防碰撞模型,基于所述吊钩UWB传感器的坐标信息和所述调度候选组,对所述塔机的施工碰撞风险进行分析与预警,其中,所述塔群防碰撞模型为神经网络模型。
9.一种塔机集群调度系统,其特征在于,所述系统包括:坐标获取模块、路线生成模块、能耗计算模块和目标路线确定模块,
所述坐标获取模块,用于获取目标塔机集群中各塔机上预先设置的UWB传感器的坐标信息;
所述路线生成模块,用于根据所述UWB传感器的坐标信息,得到所述目标塔机集群中各塔机间工作区域的重叠概率,基于所述重叠概率生成不同的塔机调度路线;
所述能耗计算模块,用于根据所述UWB传感器的坐标信息和塔机的能源消耗参数,得到各所述塔机调度路线下所述目标塔机集群的总耗能;
所述目标路线确定模块,用于将所述总耗能最小的调度路线确定为目标调度路线。
10.一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任一项所述的塔机集群调度方法。
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