CN208666942U - 塔机监控系统及塔机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种塔机监控系统及塔机，属于塔机监控技术领域。所述塔机监控系统包括：塔机设备端，包括多个成像设备组件，固定安装在所述塔机上，用于对所述塔机的作业进行拍摄；远程控制端，用于根据所述塔机的工况数据和所述塔机设备端的状态信息来控制所述多个成像设备组件的运动，以调整所述多个成像设备组件中各个成像设备的拍摄视角；以及无线桥接装置，与所述塔机设备端和所述远程控制端连接，用于所述塔机设备端和所述远程控制端之间的通信。本实用新型充分利用成像设备的检测功能实现安全控制的目的，并通过无线桥接装置进行塔机设备端与远程控制端之间的通信，很好地保证了塔机设备端与远程控制端之间的数据传输。

Description

塔机监控系统及塔机

技术领域

本实用新型涉及塔机监控技术，具体地涉及塔机监控系统及塔机。

背景技术

塔机，又称塔式起重机，是施工现场最常用的一种起重设备。目前，塔机操作室位于几十米甚至上百米的高空，对操作人员来说，一方面，其观察的角度和视距受到限制，不仅难以准确地完成操作任务，而且很容易发生事故，存在很大的安全隐患，另一方面，操作人员上下塔机会耗费很多时间，塔机操作过程中需要多个人员的协助，这些都增加了塔机使用的成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种塔机监控系统及塔机，用于解决塔机操作人员安全作业的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种塔机监控系统，该系统包括：塔机设备端，包括多个成像设备组件，固定安装在所述塔机上，用于对所述塔机的作业进行拍摄；远程控制端，用于根据所述塔机的工况数据和所述塔机设备端的状态信息来控制所述多个成像设备组件的运动，以调整所述多个成像设备组件中各个成像设备的拍摄视角；以及无线桥接装置，与所述塔机设备端和所述远程控制端连接，用于所述塔机设备端和所述远程控制端之间的通信。

优选地，所述塔机设备端的所述多个成像设备组件包括：至少四个成像设备，用于拍摄；以及至少四个执行机构，分别固定安装在所述塔机的吊臂和塔架上，与所述四个成像设备一一对应，并且一个执行机构固定一个成像设备以通过执行机构的运动带动调整成像设备的拍摄视角；其中所述多个成像设备组件中的每一个成像设备组件包括一个成像设备和对应的一个执行机构。

优选地，所述至少四个执行机构包括四个执行机构，分别为第一至第四执行机构，安装位置如下：第一执行机构，固定安装在所述塔机的吊臂末端；第二执行机构，固定安装在所述塔机的吊臂中间；第三执行机构，固定安装在所述塔机的起升机构处并朝向作业场景；以及第四执行机构，固定安装在所述塔机的塔架的中间并固定安装在标准节处，朝向所述作业场景；其中所述塔机设备端的所述状态信息包括所述四个执行机构的位置和所述四个成像设备的轴心方向，所述远程控制端通过控制所述执行机构的运动来调整所述成像设备的轴心方向以调整所述拍摄视角。

优选地，所述塔机设备端还包括：塔机控制器，与所述无线桥接装置连接，用于对所述塔机进行控制；其中所述远程控制端从所述塔机控制器获取所述塔机的工况数据。

优选地，所述塔机设备端还包括：智能网关，通过总线与所述塔机控制器连接，用于从所述塔机控制器获取所述塔机的工况数据；串口服务器，通过串口与所述智能网关和所述四个执行机构连接，用于转发所述工况数据和所述拍摄视角；以及设备端交换机，通过网线或光纤与所述四个成像设备连接，并通过网线与所述串口服务器连接，用于转发所述工况数据和所述拍摄视角以及所述四个成像设备所拍摄的作业图像，并且所述设备端交换机通过网线与所述无线桥接装置连接。

优选地，所述远程控制端包括：执行机构控制装置，用于根据所述塔机的工况数据和所述四个执行机构的状态信息来控制所述四个执行机构的运动；以及远程端交换机，通过网线与所述执行机构控制装置和所述无线桥接装置连接，用于所述执行机构控制装置与所述无线桥接装置之间的信息转发。

优选地，所述远程控制端还包括：人机交互设备，通过网线与所述远程端交换机连接，用于接收对所述四个执行机构的手动操作指令以对所述四个执行机构的运动进行手动控制，其中所述人机交互设备对所述四个执行机构的操作优先级高于所述执行机构控制装置对所述四个执行机构的操作优先级；以及操作手柄，与所述人机交互设备通过CAN转USB连接线与所述人机交互设备连接，用于发出所述手动操作指令。

优选地，所述远程控制端还包括：视频显示装置，通过网线与所述远程端交换机连接，用于显示所述四个成像设备所拍摄的作业图像。

优选地，所述无线桥接装置包括：设备端无线网桥，通过网线与所述设备端交换机连接；以及远程端无线网桥，通过网线与所述远程端交换机连接；其中所述设备端无线网桥与所述远程端无线网桥之间通过无线连接，以进行所述塔机设备端与所述远程控制端之间的信息交互。

相应地，本实用新型还提了一种塔机，包括以上所描述的塔机监控系统。

通过上述技术方案，本实用新型通过塔机设备端对塔机的作业进行拍摄，并在远程控制端根据塔机的工况数据和塔机设备端的状态信息来调整塔机设备端的多个成像设备组件的拍摄视角，充分利用成像设备的检测功能实现安全控制的目的，并通过无线桥接装置进行塔机设备端与远程控制端之间的通信，很好地保证了塔机设备端与远程控制端之间的数据传输。

本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1是本实用新型提供的塔机监控系统的框图；

图2是本实用新型提供的执行机构安装位置的示意图；

图3是本实用新型提供的塔机监控系统的具体实施的结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

图1是本实用新型提供的塔机监控系统的框图，如图1所示，该系统包括塔机设备端101、远程控制端102和无线桥接装置103。塔机设备端101包括多个成像设备组件，固定安装在塔机上，用于对塔机的作业进行拍摄；远程控制端102用于根据塔机的工况数据和塔机设备端的状态信息来控制多个成像设备组件的运动，以调整多个成像设备组件中各个成像设备的拍摄视角；无线桥接装置103与塔机设备端101和远程控制端102连接，用于塔机设备端101和远程控制端102之间的通信。

塔机设备端利用多个成像设备组件对塔机的作业进行拍摄，远程控制端对塔机设备端的多个成像设备的拍摄视角进行调整，无线桥接装置连接在塔机设备端与远程控制端之间，以使塔机设备端与远程控制端可以进行信息交互，例如塔机设备端的多个成像设备所拍摄的塔机作业图像需要通过无线桥接装置传送至远程控制端，然而，还需要传送其他相关信息，具体在本文的其他部分体现。

塔机设备端的多个成像设备组件包括：至少四个成像设备，用于拍摄；以及至少四个执行机构，分别固定安装在塔机的吊臂和塔架上，与四个成像设备一一对应，并且一个执行机构固定一个成像设备以通过执行机构的运动带动调整成像设备的拍摄视角；其中多个成像设备组件中的每一个成像设备组件包括一个成像设备和对应的一个执行机构。

其中，成像设备和执行机构可以集成为一个设备，例如可以调整视角的摄像机，当然，成像设备和执行机构也可以为独立的两个设备，例如成像设备为摄像机，执行机构为摄像机云台，应当理解，摄像机安装在摄像机云台上，通过摄像机云台的运动来带动摄像机的运动，因此实际安装在塔机上的为摄像机云台，也就是说，摄像机云台安装在塔机上，摄像机安装在摄像机云台上，通过摄像机云台的运动来改变摄像机的拍摄视角。以上所描述的四台摄像机分别对应四个摄像机云台，即一台摄像机对应一个摄像机云台。

图2是本实用新型提供的执行机构安装位置的示意图，如图2所示，至少四个执行机构包括四个执行机构，分别第一至第四执行机构，安装位置如下：第一执行机构10，固定安装在塔机的吊臂末端；第二执行机构20，固定安装在塔机的吊臂中间；第三执行机构30，固定安装在塔机的起升机构处并朝向作业场景；第四执行机构40，固定安装在塔机的塔架的中间并固定安装在标准节处，朝向作业场景；其中塔机设备端的状态信息包括四个执行机构的位置和四个成像设备的轴心方向，远程控制端通过控制执行机构的运动来调整成像设备的轴心方向以调整拍摄视角。

塔机的吊臂中间指的是塔机的吊臂的中间区域，而并不是中间点，例如，塔机的吊臂为50米，那么中间例如可以是20米至30米的位置。塔机的塔架中间指的是塔机的塔架的中间区域，而并不是中间点，例如，塔机的塔架为40米，那么中间例如可以是15米至25米的位置。

作业场景可以理解为水平臂架与塔架形成的平面，应当理解，由于水平臂架在作业时是在运动的，因而，水平臂架与塔架形成的平面也不是固定的。

以成像设备为摄像机、执行机构为摄像机云台为例，四个摄像机云台包括第一至第四摄像机云台，与第一至第四摄像机云台对应，四台摄像机为第一至第四摄像机，其中，第一摄像机对应第一摄像机云台，即第一摄像机云台固定第一摄像机，第一摄像机云台的运动带动调整第一摄像机的拍摄视角；第二摄像机对应第二摄像机云台，即第二摄像机云台固定第二摄像机，第二摄像机云台的运动带动调整第二摄像机的拍摄视角；第三摄像机对应第三摄像机云台，即第三摄像机云台固定第三摄像机，第三摄像机云台的运动带动调整第三摄像机的拍摄视角；第四摄像机对应第四摄像机云台，即第四摄像机云台固定第四摄像机，第四摄像机云台的运动带动调整第四摄像机的拍摄视角。

本领域技术人员应当理解，“轴心”为一个物体或一个三维图形绕着旋转的一根直线。本实用新型中带动摄像机转动的摄像机云台的水平运动范围为0～360°，垂直运动范围为-15°～90°，水平转动速度为0.1°～160°/s，垂直转动速度为0.1°～120°/s，视场角范围为20°～90°，摄像机供电和数据传输可以采用有线的方式，电源线从驾驶室引出。四个摄像机均采用垂直向下的吊装方式安装。

本实用新型通过在水平方向和垂直方向上固定安装两台带云台摄像机，以较小的摄像机数量全面覆盖塔机作业范围，固定的安装位置有利于电源与数据线的布置，同一时刻至少有两台摄像机分别从垂直方向和水平方向拍摄作业场景，使得操作人员的观察角度更为全面，吊臂与垂直塔架上均匀布置的摄像机，将起升、变幅作业范围划分为四个区域，这种明确的区域边界有助于摄像机拍摄画面智能调整方案的执行。

图3是本实用新型提供的塔机监控系统的具体实施的结构示意图，如图3所示，塔机设备端101还包括塔机控制器301，塔机控制器301与无线桥接装置103连接，用于对塔机进行控制；其中远程控制端102从塔机控制器301获取塔机的工况数据。本领域技术人员应当理解，塔机控制器301是对塔机的作业进行操作的设备，例如控制塔机的起升、变幅、回转等。

如图3所示，塔机设备端101还包括智能网关302、串口服务器303和设备端交换机304，其中，智能网关302通过总线(例如CAN总线)与塔机控制器301连接，用于从塔机控制器301获取塔机的工况数据；串口服务器303通过串口与智能网关302和四个执行机构(即第一至第四执行机构(摄像机云台)10、20、30、40)连接，用于转发工况数据和拍摄视角；设备端交换机304通过网线或光纤与四个成像设备(即第一至第四成像设备(摄像机)1、2、3、4)连接，并通过网线与串口服务器303连接，用于转发工况数据和所述拍摄视角以及所述四个成像设备所拍摄的作业图像，并且设备端交换机304通过网线与无线桥接装置103连接。

本实用新型本着尽量减少对塔机原本电气系统的改造，利用塔机控制器301原本提供的总线进行通信，在不影响塔机控制器301正常工作的情况下，智能网关302用于从塔机控制器301获取塔机的工况数据以及向塔机控制器301发送操作指令。串口服务器303通过串口线与智能网关302连接，可以从智能网关302获取塔机的工况数据并发送至设备端交换机304，串口服务器302还可以通过设备端交换机304接收来自远程控制端102的操作指令。串口服务器303还通过串口线与第一至第四执行机构10、20、30、40连接，串口服务器303可以向第一至第四执行机构10、20、30、40发送从远程控制端102获取的执行机构运动指令以控制第一至第四执行机构10、20、30、40的运动。

第一至第四成像设备1、2、3、4分别与设备端交换机304通过网线或光纤连接，设备端交换机304通过无线桥接装置103向远程控制端102发送视频数据，当第一至第四成像设备1、2、3、4中的任意一个成像设备与位于驾驶室的设备端交换机304距离小于100m时，采用高质量网线传输数据，否则，采用光纤传输数据。

如图3所示，远程控制端102包括执行机构控制装置309和远程端交换机307，其中执行机构控制装置309用于根据塔机的工况数据和四个执行机构的状态信息来控制四个执行机构的运动；远程端交换机307通过网线与执行机构控制装置309和无线桥接装置103连接，用于执行机构控制装置309与无线桥接装置103之间的信息转发。

远程端交换机307通过网线与执行机构控制装置309连接，并通过另一网线与无线桥接装置103连接，以进行执行机构控制装置309与无线桥接装置103之间的信息转发。

如图3所示，远程控制端102还包括人机交互设备310和操作手柄311，人机交互设备310通过网线与远程端交换机307连接，用于接收对四个执行机构的手动操作指令以对四个执行机构的运动进行手动控制，其中人机交互设备310对四个执行机构的操作优先级高于执行机构控制装置309对四个执行机构的操作优先级；操作手柄311与人机交互设备310通过CAN转USB连接线与人机交互设备310连接，用于发出手动操作指令。

本领域技术人员应当理解，人机交互设备310还用于接收对塔机进行远程控制的控制指令，该控制指令例如作为塔机控制器的输入信号，以通过塔机控制器对塔机进行控制。

本实用新型提供的塔机监控系统主要以对执行机构(例如，摄像机云台)的自动控制为主进行阐述，当然，也可以采用手动控制的方式，在操作人员需要进行手动控制执行机构的情况下，手动控制方式优先于自动控制方式。

如图3所示，远程控制端102还包括视频显示装置308，视频显示装置308通过网线与远程端交换机307连接，用于显示四个成像设备所拍摄的作业图像。操作人员可以通过视频显示装置308查看吊钩的位置或者是否有新增人员进入监控范围。本领域技术人员应当理解，可以根据起升卷筒与变幅卷筒的转速，计算钢丝绳伸长或缩回量，得到小车的变幅量与吊钩的起升量，从而得到吊钩的位置，吊钩的位置的获取为本领域公知常识，于此不予赘述。

如图3所示，无线桥接装置103包括设备端无线网桥305和远程端无线网桥306，设备端无线网桥305通过网线与设备端交换机304连接；远程端无线网桥306通过网线与远程端交换机307连接；其中设备端无线网桥305与远程端无线网桥306之间通过无线连接，以进行塔机设备端101与远程控制端102之间的信息交互。其中，设备端无线网桥305与远程端无线网桥306之间可以通过无线微波进行信息交互。

无线桥接装置103与交换机(包括设备端交换机304和远程端交换机305)之间通过POE供电和传输数据，设备端无线网桥305固定安装在起升机构处，远程端无线网桥306可以安装在高于塔机架设水平面6米位置处。当设备端无线网桥305与远程端无线网桥306之间无法实现无障碍连接时，在塔机设备端101和远程控制端102的之间某位置布置用于转接的无线网桥，保证该位置的无线桥接装置能够与两端的无线网桥无障碍连接。

通过以上描述可以看出，第一至第四成像设备1、2、3、4与设备端交换机304之间、第一至第四执行机构10、20、30、40与串口服务器之间、塔机控制器301与智能网关302之间、智能网关302与串口服务器303之间以及串口服务器303与设备端交换机304之间均为有线连接；视频显示装置308与远程端交换机307之间、执行机构控制装置309与远程端交换机307之间、人机交互设备310与远程端交换机307之间、操作手柄311与人机交互设备310之间均为有线连接；设备端交换机304与设备端无线网桥305之间以及远程端交换机307与远程端无线网桥306之间也为有线连接；然而，设备端无线网桥305与远程端无线网桥306之间为无线连接。

相应地，本实用新型还提供了一种塔机，包括以上所描述的塔机监控系统。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

本实用新型提供的技术方案与塔机驾驶室内操作人员的观察角度相比，远程操作人员能够通过成像设备以更全面的角度实时观看塔机作业状态，人员入侵自动报警能够时刻提醒操作人员注意设备作业范围内的人员状况，降低事故发生几率。智能网关通过CAN总线接入塔机控制器，不需要对塔机原本控制系统做出大的改动，节约了远程系统的开发成本。自动与手动相结合的摄像机角度控制方案，减少手动操作的繁琐程度，同时提供特殊情况下摄像机的调整权限。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种塔机监控系统，其特征在于，该系统包括：

塔机设备端，包括多个成像设备组件，固定安装在所述塔机上，用于对所述塔机的作业进行拍摄；

远程控制端，用于根据所述塔机的工况数据和所述塔机设备端的状态信息来控制所述多个成像设备组件的运动，以调整所述多个成像设备组件中各个成像设备的拍摄视角；以及

无线桥接装置，与所述塔机设备端和所述远程控制端连接，用于所述塔机设备端和所述远程控制端之间的通信。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述塔机设备端的所述多个成像设备组件包括：

至少四个成像设备，用于拍摄；以及

至少四个执行机构，分别固定安装在所述塔机的吊臂和塔架上，与所述四个成像设备一一对应，并且一个执行机构固定一个成像设备以通过执行机构的运动带动调整成像设备的拍摄视角；

其中所述多个成像设备组件中的每一个成像设备组件包括一个成像设备和对应的一个执行机构。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述至少四个执行机构包括四个执行机构，分别为第一至第四执行机构，安装位置如下：

第一执行机构，固定安装在所述塔机的吊臂末端；

第二执行机构，固定安装在所述塔机的吊臂中间；

第三执行机构，固定安装在所述塔机的起升机构处并朝向作业场景；以及

第四执行机构，固定安装在所述塔机的塔架的中间并固定安装在标准节处，朝向所述作业场景；

其中所述塔机设备端的所述状态信息包括所述四个执行机构的位置和所述四个成像设备的轴心方向，所述远程控制端通过控制所述执行机构的运动来调整所述成像设备的轴心方向以调整所述拍摄视角。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述塔机设备端还包括：

塔机控制器，与所述无线桥接装置连接，用于对所述塔机进行控制；

其中所述远程控制端从所述塔机控制器获取所述塔机的工况数据。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述塔机设备端还包括：

智能网关，通过总线与所述塔机控制器连接，用于从所述塔机控制器获取所述塔机的工况数据；

串口服务器，通过串口与所述智能网关和所述四个执行机构连接，用于转发所述工况数据和所述拍摄视角；以及

设备端交换机，通过网线或光纤与所述四个成像设备连接，并通过网线与所述串口服务器连接，用于转发所述工况数据和所述拍摄视角以及所述四个成像设备所拍摄的作业图像，并且所述设备端交换机通过网线与所述无线桥接装置连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述远程控制端包括：

执行机构控制装置，用于根据所述塔机的工况数据和所述四个执行机构的状态信息来控制所述四个执行机构的运动；以及

远程端交换机，通过网线与所述执行机构控制装置和所述无线桥接装置连接，用于所述执行机构控制装置与所述无线桥接装置之间的信息转发。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述远程控制端还包括：

人机交互设备，通过网线与所述远程端交换机连接，用于接收对所述四个执行机构的手动操作指令以对所述四个执行机构的运动进行手动控制，其中所述人机交互设备对所述四个执行机构的操作优先级高于所述执行机构控制装置对所述四个执行机构的操作优先级；以及

操作手柄，与所述人机交互设备通过CAN转USB连接线与所述人机交互设备连接，用于发出所述手动操作指令。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述远程控制端还包括：

视频显示装置，通过网线与所述远程端交换机连接，用于显示所述四个成像设备所拍摄的作业图像。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述无线桥接装置包括：

设备端无线网桥，通过网线与所述设备端交换机连接；以及

远程端无线网桥，通过网线与所述远程端交换机连接；

其中所述设备端无线网桥与所述远程端无线网桥之间通过无线连接，以进行所述塔机设备端与所述远程控制端之间的信息交互。

10.一种塔机，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项权利要求所述的塔机监控系统。