CN207192611U - 一种基于物联网感知预警的塔吊智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网感知预警的塔吊智能监控系统，包括通过无线网络通信连接的物联网感知端和塔吊测控端，所述物联网感知端安装在塔吊上，对塔吊作业区视频图像、塔吊与周边障碍物的距离、闯入作业区人员以及塔吊运行状态参数进行实时采集和汇聚，并通过无线网络传输至塔吊测控端；所述塔吊测控端安装在地面测控站内，通过无线网络接收来自物联网感知端采集的各种信号，经分析处理后进行直观显示，引导地面人员进行塔吊无线遥控作业；所述物联网感知端包括作业引导视频采集模块、障碍物超声波测距模块、人体红外检测模块以及塔吊状态监测模块，所述作业引导视频采集模块、障碍物超声波测距模块、人体红外检测模块、塔吊状态监测模块均通信连接感知端无线传输模块。基于物联网感知预警技术，提升塔吊操作的安全性和智能化水平。

Description

一种基于物联网感知预警的塔吊智能监控系统

技术领域

本实用新型属于塔式起重机技术领域，涉及一种塔吊智能监控系统，具体是一种基于物联网感知预警的塔吊智能监控系统。

背景技术

塔式起重机(简称“塔吊”)是施工中常见的设备，能够在环形空间内水平和垂直方向搬运物料，因而明显节省人力并加快施工进度。与此同时，塔吊事故时常发生，造成重大经济损失和人员伤亡，引起恶劣的社会影响，为了减少塔吊事故的发生，国家“十二五”计划明确要求：大型起重机械必须安装安全保护安全监测系统(俗称“塔吊黑匣子”)，主要实现以下两方面的作用：一是塔吊运行安全自动控制，即综合应用微电子技术、信息传感技术、信息通讯技术对塔吊工作状况的实时安全保护监测，实现塔吊多种安全限制器的功能，如起重力矩限制、起重量限制、起升高度和幅度限制、回转限制等，从而实现塔吊运行安全自动控制；二是塔吊运行辅助安全操作，通过在屏幕上实时显示力矩额定重量、实际重量、吊钩高度和幅度、回转力矩等运行参数，以供操作人员参考，保障塔吊操作时的安全。

从现有工程应用和文献调研情况来看，在塔吊运行安全自动控制方面，目前塔吊安全监测预警技术相对比较成熟，起到了良好的自动控制作用，当塔吊本身质量良好且安装合格的情况下，可以有效保障塔吊运行安全。

但是，在塔吊运行辅助安全操作方面，安全监测预警系统的应用效果仍有待提高，且由于个人的操作技巧和能力有差别，以及人容易疲劳等因素，塔吊操作人员失误导致的事故时有发生，现有研究和技术应用仍存在诸多不足，具体表现在：

(1)视频引导操作方面：目前现有的方法和应用主要是简单的视频监控，智能化程度相对较低，由于吊钩在视频中的图像较小且不断晃动，驾驶员长时间寻找吊钩位置易引起视觉疲劳，仍然存在一定的安全隐患。

(2)超声波测距避障方面：目前主要应用于多塔吊同时作业防撞领域，塔吊与其他障碍物体(如建筑、车辆、人员等)的防撞应用仍比较有限。

(3)人体红外探测方面：在塔吊上加载人体红外探测装置，目前应用还非常有限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于物联网感知预警的塔吊智能监控系统，实现塔吊远程安全操控、碰撞预警以及人员闯入作业区报警等功能，有效防止因人员疲劳、操作不当、误闯作业区等因素造成的塔吊安全事故发生。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于物联网感知预警的塔吊智能监控系统，包括通过无线网络通信连接的物联网感知端和塔吊测控端；

所述物联网感知端安装在塔吊上，对塔吊作业区视频图像、塔吊与周边障碍物的距离、闯入作业区人员以及塔吊运行状态参数进行实时采集和汇聚，并通过无线网络传输至塔吊测控端；

所述塔吊测控端安装在地面测控站内，通过无线网络接收来自物联网感知端采集的各种信号，经分析处理后进行直观显示，引导地面人员进行塔吊无线遥控作业。

进一步地，所述物联网感知端包括作业引导视频采集模块、障碍物超声波测距模块、人体红外检测模块以及塔吊状态监测模块，所述作业引导视频采集模块、障碍物超声波测距模块、人体红外检测模块、塔吊状态监测模块均通信连接感知端无线传输模块。

进一步地，所述塔吊测控端包括信息显示模块、塔吊遥控主机、数据处理模块、障碍物距离预警模块以及人员闯入报警模块，所述信息显示模块、塔吊遥控主机、数据处理模块、障碍物距离预警模块、人员闯入报警模块均通信连接测控端无线传输模块。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的塔吊智能监控系统，基于物联网感知预警技术，综合应用无线视频引导操控、超声波测距避障、人体红外探测报警等技术手段，实现塔吊远程安全操控、碰撞预警、人员闯入作业区报警等功能，提升塔吊操作的安全性和智能化水平，从而有效防止因人员疲劳、操作不当、误闯作业区等因素造成的塔吊安全事故发生，为避免塔吊安全事故提供了新的有效解决方案。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。

图1是本实用新型的系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种基于物联网感知预警的塔吊智能监控系统，包括通过无线网络通信连接的物联网感知端和塔吊测控端。

物联网感知端安装在塔吊上，运用物联网技术实现对塔吊作业区视频图像、塔吊与周边障碍物的距离、闯入作业区人员以及塔吊运行状态参数进行实时采集和汇聚，并通过无线网络传输至塔吊测控端。

物联网感知端包括作业引导视频采集模块、障碍物超声波测距模块、人体红外检测模块以及塔吊状态监测模块，作业引导视频采集模块、障碍物超声波测距模块、人体红外检测模块、塔吊状态监测模块均通信连接感知端无线传输模块。

作业引导视频采集模块，包括安装在塔吊上的多个高清数字彩色摄像头，实时采集塔吊作业现场的视频图像信号，并将视频图像信号通过感知端无线传输模块实时传输至塔吊测控端，引导操作人对塔吊进行远程操控。

障碍物超声波测距模块，包括安装在塔吊塔臂前向、左向、右向的超声波测距传感器，针对塔吊与周边建筑物、其他塔吊等碰撞的风险，实时采集塔臂和周边障碍物的距离数据，并将距离数据通过感知端无线传输模块实时传输至塔吊测控端，引导操作人员安全操控塔吊。

人体红外检测模块，包括安装在塔吊塔臂下方的人体红外探测器，实时探测塔臂下方是否有人员靠近作业区，当探测到人员靠近作业区时，通过感知端无线传输模块输出报警信号到塔吊测控端。

塔吊状态监测模块，包括安装在塔吊上的角度传感器、幅度传感器、高度传感器、重量传感器、风速传感器以及倾角传感器，对塔吊的运行状态参数进行实时采集，并将运行状态参数通过感知端无线传输模块实时传输至塔吊测控端。

其中，角度传感器主要是测量塔吊塔臂的转动角度；幅度传感器主要是测量塔吊小车距塔吊中心的距离；高度传感器主要是测量塔吊小车距离地面的高度；重量传感器主要是测量塔吊起重的重物重量；风速传感器主要是测量塔吊顶端的风速；倾角传感器主要是测量塔吊塔身的倾斜角度。

感知端无线传输模块，通过无线网络连接塔吊测控端，实现与物联网感知端之间的数据通信。

塔吊测控端安装在地面测控站内，通过无线网络接收来自物联网感知端采集的各种信号，经分析处理后进行直观显示，引导地面人员进行塔吊无线遥控作业，当出现异常情况时，进行声光预警、报警，让塔吊远程安全操控成为可能，也为塔吊作业现场管理、塔吊群协同作业调度提供了技术保障。

塔吊测控端包括信息显示模块、塔吊遥控主机、数据处理模块、障碍物距离预警模块以及人员闯入报警模块，信息显示模块、塔吊遥控主机、数据处理模块、障碍物距离预警模块、人员闯入报警模块均通信连接测控端无线传输模块。

测控端无线传输模块，通过无线网络连接物联网感知端，实现与物联网感知端之间的数据通信。

信息显示模块，包括安装在地面测控站内的显示器，用于实时显示塔吊测控端上传的塔吊作业现场视频图像、塔吊运行状态参数、塔臂和周边障碍物距离数据以及塔臂下方是否有人员靠近作业区信息，引导操作人对塔吊进行远程操控。

塔吊遥控主机，安装在地面测控站内，用于操作人对塔吊进行远程操控，输出控制信号遥控塔吊工作。

数据处理模块，包括安装在地面测控站内的中央处理器，用于对塔吊测控端上传的塔臂和周边障碍物距离数据以及塔臂下方是否有人员靠近作业区信息进行分析，当塔臂和周边障碍物距离数据接近预设的安全距离时，输出预警信号到障碍物距离预警模块，当塔臂下方有人员靠近作业区时，输出报警信号到人员闯入报警模块。

障碍物距离预警模块，包括安装在地面测控站内的语音播放器，实时播报塔臂和周边障碍物的距离数据，并在收到数据处理模块输出的预警信号时，发出连续警报。

人员闯入报警模块，包括安装在地面测控站内的声光报警器和语音广播，在收到数据处理模块输出的报警信号时，进行声光报警和语音播报，一方面提醒塔吊操控人员注意，一方面提醒作业区内人员尽快远离作业区。

本实用新型提供的塔吊智能监控系统，基于物联网感知预警技术，综合应用无线视频引导操控、超声波测距避障、人体红外探测报警等技术手段，实现塔吊远程安全操控、碰撞预警、人员闯入作业区报警等功能，提升塔吊操作的安全性和智能化水平，从而有效防止因人员疲劳、操作不当、误闯作业区等因素造成的塔吊安全事故发生，为避免塔吊安全事故提供了新的有效解决方案。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例和说明，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，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于物联网感知预警的塔吊智能监控系统，其特征在于：包括通过无线网络通信连接的物联网感知端和塔吊测控端；

所述物联网感知端安装在塔吊上，对塔吊作业区视频图像、塔吊与周边障碍物的距离、闯入作业区人员以及塔吊运行状态参数进行实时采集和汇聚，并通过无线网络传输至塔吊测控端；

所述塔吊测控端安装在地面测控站内，通过无线网络接收来自物联网感知端采集的各种信号，经分析处理后进行直观显示，引导地面人员进行塔吊无线遥控作业；

所述物联网感知端包括作业引导视频采集模块、障碍物超声波测距模块、人体红外检测模块以及塔吊状态监测模块，所述作业引导视频采集模块、障碍物超声波测距模块、人体红外检测模块、塔吊状态监测模块均通信连接感知端无线传输模块；

所述塔吊测控端包括信息显示模块、塔吊遥控主机、数据处理模块、障碍物距离预警模块以及人员闯入报警模块，所述信息显示模块、塔吊遥控主机、数据处理模块、障碍物距离预警模块、人员闯入报警模块均通信连接测控端无线传输模块。