CN210236920U

CN210236920U - 智慧工地的塔吊系统

Info

Publication number: CN210236920U
Application number: CN201921150128.0U
Authority: CN
Inventors: Zhou Liu; 刘洲; Qiang Gong; 龚强
Original assignee: Changsha Intelligent Driving Research Institute Co Ltd
Current assignee: Changsha Intelligent Driving Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-07-21
Filing date: 2019-07-21
Publication date: 2020-04-03
Anticipated expiration: 2029-07-21

Abstract

本申请涉及一种智慧工地的塔吊系统。包括塔吊、设于塔吊上的感知设备、分别与塔吊和感知设备通信连接的5G基站、以及与5G基站通信连接的远程驾驶室；感知设备将获取的与塔吊相关的感知数据发送至5G基站，5G基站将感知数据发送至远程驾驶室，远程驾驶室根据感知数据，向5G基站下发塔吊控制信号，5G基站将塔吊控制信号发送塔吊，以控制塔吊进行作业。该智慧工地的塔吊系统可以提高塔吊的控制效率。

Description

智慧工地的塔吊系统

技术领域

本申请涉及建筑技术领域，特别是涉及一种智慧工地的塔吊系统。

背景技术

随着计算机技术的发展，互联网+逐渐在生活、工作的各行各业中得到广泛应用，如金融、智慧城市、通信、交通、智慧工地等。其中，智慧工地是互联网+理念在工地施工现场的具体体现，是互联网+与传统工地管控的深度结合。

工地中的塔吊是运送建材货物的重要设备，目前的塔吊控制系统，各传感器的布置覆盖面有限，无法满足智慧工地的实时高效控制作业需求，对于塔吊的控制效率有限。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种控制效率高的智慧工地的塔吊系统。

一种智慧工地的塔吊系统，包括塔吊、设于塔吊上的感知设备、分别与塔吊和感知设备通信连接的5G基站、以及与5G基站通信连接的远程驾驶室；

感知设备将获取的与塔吊相关的感知数据发送至5G基站，5G基站将感知数据发送至远程驾驶室，远程驾驶室根据感知数据，向5G基站下发塔吊控制信号，5G基站将塔吊控制信号发送塔吊，以控制塔吊进行作业。

在其中一个实施例中，塔吊包括塔身、与塔身连接的吊臂、与吊臂连接的吊钩；

感知设备设于塔身、且位于吊臂在塔身纵长方向上的相对两侧；感知设备还设于吊臂、且位于吊钩在吊臂纵长方向上的相对两侧。

在其中一个实施例中，感知设备还设于吊钩的顶部。

在其中一个实施例中，塔吊还包括分别与吊臂和吊钩连接的塔吊驱动装置，塔吊驱动装置还与5G基站通信连接。

在其中一个实施例中，塔吊还包括分别与感知设备和塔吊驱动装置连接的塔吊通信装置，塔吊通信装置还与5G基站通信连接。

在其中一个实施例中，感知设备包括视觉传感器、距离传感器、角度传感器和力传感器中的至少一种。

在其中一个实施例中，视觉传感器包括广角摄像头。

在其中一个实施例中，远程驾驶室包括与5G基站通信连接的驾驶室通信装置、与驾驶室通信装置连接的处理器、以及与处理器连接的显示装置；

显示装置显示处理器发送的待显示数据。

在其中一个实施例中，远程驾驶室还包括分别与处理器和显示装置连接的远程操控装置。

在其中一个实施例中，远程驾驶室还包括与处理器连接的存储器。

上述智慧工地的塔吊系统，通过在塔吊设置的感知设备对塔吊进行监控，由远程驾驶室基于感知设备得到的感知数据下发塔吊控制信号，以控制塔吊进行作业，其中通过5G基站实现各端之间的高效数据通信，可以实现对塔吊的全面覆盖，同时基于5G基站的高效数据通信，可以满足智慧工地中塔吊的实时高效控制作业需求，从而提高了塔吊的控制效率。

附图说明

图1为一个实施例中智慧工地的塔吊系统的结构示意框图；

图2为一个实施例中塔吊与感知设备的示意图；

图3为图2所示实施例中视频画面示意图；

图4为一个实施例中感知设备的设置示意图；

图5为一个实施例中拼接屏的显示内容示意图；

图6为一个实施例中远程驾驶室的结构示意图；

图7为另一个实施例中智慧工地的塔吊系统的结构示意框图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本申请，并不限定本申请的保护范围。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种智慧工地的塔吊系统，包括塔吊101、设于塔吊101上的感知设备103、分别与塔吊101和感知设备103通信连接的5G基站105、以及与5G基站105通信连接的远程驾驶室107；

感知设备103将获取的与塔吊101相关的感知数据发送至5G基站105，5G基站105将感知数据发送至远程驾驶室107，远程驾驶室107根据感知数据，向5G基站105下发塔吊控制信号，5G基站105将塔吊控制信号发送塔吊101，以控制塔吊101进行作业。

其中，塔吊101为工地系统中用于运送建材货物的起重设备，又名“塔式起重机”，以一节一节的接长(高)(简称“标准节”)，用来吊施工用的钢筋、木楞、混凝土、钢管等施工的原材料。感知设备103用于监控塔吊101，具体可以包括摄像头，360度摄像头、广角摄像头等，以对塔吊101进行实时视频监控；感知设备103也可以包括其他各种传感器，如距离传感器、角度传感器和力传感器等。感知设备103设于塔吊101上，可以根据实际需求进行对感知设备103的种类、数目及位置进行灵活设置。5G基站105为基于第五代移动通信技术，即5G(5th-Generation)技术下的一套完整的通信基站解决方案，用于实现工地现场中各设备之间的高效通信。具体应用时，5G基站可以包括5G室内刀片电源、4/5G共框宏站BBU、5G OnlyBBU、4/5G共框室分BBU、4&5G RHUB、接入IPRAN ATN890B和铁锂电池组等。5G基站105可以设于智慧工地的工地现场中，如也可以设于塔吊101上，其分别与塔吊101和感知设备103通信连接。远程驾驶室107作为塔吊控制系统的后台调度平台，用于对工地现场中的塔吊101进行统筹及管控。远程驾驶室107与5G基站105通信连接。

具体地，设于塔吊101上的感知设备103将获取的与塔吊101相关的感知数据发送至5G基站105，5G基站105将感知数据发送至远程驾驶室107，远程驾驶室107根据感知数据，向5G基站105下发塔吊控制信号，5G基站105将塔吊控制信号发送塔吊101，以控制塔吊101根据该塔吊控制信号进行作业，如进行货物装卸处理。

本实施例中，塔吊包括塔身、与塔身连接的吊臂、与吊臂连接的吊钩，吊钩与吊臂可以通过钢索实现连接。感知设备设于塔身、且位于吊臂在塔身纵长方向上的相对两侧；感知设备还设于吊臂、且位于吊钩在吊臂纵长方向上的相对两侧。在一具体应用中，如图2所示的塔吊与感知设备的示意图，感知设备包括摄像头A、摄像头B、摄像头C和摄像头D。图3为图2中各摄像头拍摄得到的视频画面示意图。其中，在工地地面，塔吊包括塔身、吊臂、吊钩和连接吊臂及吊钩的钢索，摄像头A设于塔吊的吊臂靠近塔身端，具体可以设于传统驾驶员位置的吊臂上，同时保证下视角覆盖吊钩最低处，上视角覆盖吊臂安全位置，其拍摄画面对应于图3中画面A，其可以显示在主显示屏中；摄像头B设于吊臂远离塔身端，即设于吊臂末端，用于补充吊钩另一侧视角，其拍摄画面对应于图3中画面B，画面B可以显示在吊钩反向显示屏中；摄像头C设于塔身上，且靠近工地地面，即设于塔身下部，用于提供吊钩起吊位置水平视角，其拍摄画面对应于图3中的画面C，其可以显示在吊钩正面显示屏中；摄像头D设于塔身上，且远离工地地面，即设于塔身顶部，用于提供塔身侧面广角，其拍摄画面对应于图3中画面D，可以显示在吊臂侧面显示屏中。通过摄像头A、摄像头B、摄像头C和摄像头D，可以拍摄到塔吊周围不同角度的视频数据，通过5G基站将其发送至远程驾驶室后，可由远程驾驶室进一步构建得到塔吊的环境图。

在其中一个实施例中，所述感知设备还设于所述吊钩的顶部。

此外，还可以在吊钩的顶部也设置感知设备，以获取吊钩端的拍摄视图。如图4所示，为又一个实施例中，感知设备的设置示意图。其中，除了在塔吊的塔身两端、吊臂上分别各设置2个摄像头(摄像头1、摄像头2、摄像头3和摄像头4)，得到4个不同视角(即视角1、视角2、视角3和视角4)的视频画面外，还在吊钩的顶部设置摄像头，得到视角5的视频画面。各摄像头采集的数据通过5G基站实时发送至远程驾驶室。其中，摄像头1、2、3为高精度摄像头，且均安装与塔身与吊臂所在平面，并通过夹具与吊臂旋转角度保持一致。摄像头1高度方向保持与吊钩最下位置一致，能够实时采集吊钩装卸载货物画面，摄像头2高度方向为吊臂下底面，实时采集吊钩整体运动画面，摄像头3高度方向为塔身顶部，实时采集吊臂运行画面。由于三个摄像头水平画面保持一致，仅高度方向错位，视角存在重叠，因此，在远程驾驶室将三个摄像头的采集画面进行拼接，即可得到整个吊臂与吊钩相对于塔身的画面视野，并直观地显示在远程驾驶室的主显示屏中，充分保证了塔吊运行过程中的安全及司机视角无死角。作为补充，摄像头4采用广角摄像头，安装在吊臂末端，并将视角限制在对准货物的位置，单独显示在远程驾驶室的吊钩反向显示区域，可以保证反方向货物装卸载过程中的视野。摄像头5采用广角鱼眼摄像头，安装在吊钩上方，用于采集吊钩与货物的上方视角画面，辅助用于司机远程驾驶判断。

塔吊驱动装置分别与吊臂和吊钩连接，且与5G基站通信连接，以通过5G基站接收塔吊控制信号，并根据该塔吊控制信号控制塔吊的吊臂和吊钩进行运动。具体地，塔吊驱动装置可以连接塔吊的动力执行装置，具体如滑轮组装置，动力执行装置分别与吊臂和吊钩连接，并根据接收的塔吊控制信号，驱动塔吊的吊臂和吊钩运动。

塔吊通信装置可以设置在塔吊上，如设置在塔身上、吊臂上或吊钩上，塔吊通信装置分别与感知设备和塔吊驱动装置连接，且与5G基站通信连接。具体实现时，塔吊通信装置可以包括5G通信模块，以实现与5G基站105的高效数据交换。

其中，视觉传感器用于获取塔吊周围的视觉数据，如可以为摄像头，则得到塔吊周围的视频数据。距离传感器、角度传感器和力传感器，则可以分别对塔吊进行距离测量、角度测量和受力测量等，获取相应的传感器数据，并上报至远程控制室。具体地，距离传感器用于感知吊臂或吊钩、货物与周边障碍物的距离；角度传感器，用于实时获取吊臂的旋转角度；距离传感器，还可以用于实时获取吊钩的伸长长度；力传感器，用于获取塔吊吊运货物的受力，并实时反馈计算保证塔吊安全。

在其中一个实施例中，视觉传感器包括广角摄像头。

本实施例中，通过广角摄像头实时对塔吊周围进行监控。一般镜头角度越广的话，可视的范围就越大，有效可视范围就越小。广角摄像头的基本特点是，镜头视角大，视野宽阔。从某一视点观察到的景物范围要比人眼在同一视点所看到的大得多；景深长，可以表现出相当大的清晰范围；能强调画面的透视效果，善于夸张前景和表现景物的远近感，这有利于增强画面的感染力。

显示装置显示处理器发送的待显示数据。

传统的塔吊驾驶室一般设于塔身与吊臂的交点处，又驾驶人员对塔吊进行控制。而本市实施中，远程驾驶室包括与5G基站通信连接的驾驶室通信装置、与驾驶室通信装置的处理器、以及与处理器连接的显示装置，即远程驾驶室可以通过5G基站对塔吊进行高效实时控制，所以远程驾驶室可以设置在工地系统中其他的安全区域。其中，通信装置用于与5G基站进行数据交换，具体可以包括5G通信模块；处理器用于数据处理，例如对感知设备发送的感知数据进行拼接处理，并将拼接结果显示与显示装置；处理器也可以基于感知数据得到塔吊控制信号，以实现对塔吊的远程控制。显示装置用于显示处理器发送的待显示数据，例如处理器拼接得到的塔吊周围环境图、感知设备上报的感知数据等。

具体应用时，显示装置可以包括至少一块拼接屏。为了确保远程驾驶室的视野范围，显示装置可以由至少一块拼接屏组成。在一个具体应用中，如图5所示，为显示装置由3块拼接屏组成时，各拼接屏的显示内容示意图。其中，显示装置由左、中、右三块显示屏组成，左边显示屏用于显示塔吊状态参数、塔吊作业任务、塔吊预警信息，其中状态参数来源于塔吊安全模块的数据输入，塔吊作业任务来源于外部(如工地调度系统)的分发，塔吊预警信息来源于安装在塔吊上的各类传感器，如距离传感器、角度传感器、力传感器等；中间显示屏为主显示屏，用于显示吊臂与吊钩运行时的状态，其画面由可以由图4所示实施例中塔吊上的摄像头1、2、3画面拼接而成，拼接执行由计算机内置软件完成；右边显示屏分屏为两个画面，吊钩反向显示画面及货物广角显示画面，两个画面可以分别来源于图4所示实施例中塔吊上的摄像机4、5的采集画面，分别用于辅助驾驶员判定货物周边信息。

除了驾驶室通信装置、处理器和显示装置外，远程驾驶室还可以设有远程操控装置，作业人员可以在远程驾驶室通过远程操控装置对塔吊进行远程操控。通过远程驾驶室的操作远程操控装置对塔吊的作业进行控制，一方面可以减小作业人员工作强度与危险度，另一方面还能够对塔吊进行安全预警，防止碰撞。如图6所示，为一个实施例中，远程驾驶室的结构示意图。其中，作业人员可以坐在驾驶座位上，基于驾驶室通信装置(图未示)获取的感知数据，由处理器进行数据处理，作业人员查看显示装置，通过操作远程操控装置对塔吊进行远程控制。

远程驾驶室还可以设有与处理器连接的存储器，用于存储所属保持的各种数据。

在其中一个实施例中，如图7所示，提供了一种智慧工地的塔吊系统，其中，在塔吊侧，塔吊包括塔身、吊臂和吊钩，在塔身、吊臂和吊钩上设置有感知设备，塔吊还设有塔吊驱动装置，塔吊驱动装置分别与吊臂和吊钩连接，感知设备和塔吊驱动装置均与塔吊通信装置连接，塔吊通信装置与工地系统中设置的5G基站通信连接。在远程驾驶室包括远程操控装置、显示装置、处理器、存储器和驾驶室通信装置，处理器分别与远程操控装置、显示装置、存储器和驾驶室通信装置连接，显示装置还与远程操控装置连接，驾驶室通信装置与5G基站通信连接。

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实用新型专利范围的限制。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

1.一种智慧工地的塔吊系统，其特征在于，包括塔吊、设于所述塔吊上的感知设备、分别与所述塔吊和所述感知设备通信连接的5G基站、以及与所述5G基站通信连接的远程驾驶室；

所述感知设备将获取的与所述塔吊相关的感知数据发送至所述5G基站，所述5G基站将所述感知数据发送至所述远程驾驶室，所述远程驾驶室根据所述感知数据，向所述5G基站下发塔吊控制信号，所述5G基站将所述塔吊控制信号发送所述塔吊，以控制所述塔吊进行作业。

2.根据权利要求1所述的塔吊系统，其特征在于，所述塔吊包括塔身、与所述塔身连接的吊臂、与所述吊臂连接的吊钩；

所述感知设备设于所述塔身、且位于所述吊臂在所述塔身纵长方向上的相对两侧；所述感知设备还设于所述吊臂、且位于所述吊钩在所述吊臂纵长方向上的相对两侧。

3.根据权利要求2所述的塔吊系统，其特征在于，所述感知设备还设于所述吊钩的顶部。

4.根据权利要求2所述的塔吊系统，其特征在于，所述塔吊还包括分别与所述吊臂和所述吊钩连接的塔吊驱动装置，所述塔吊驱动装置还与所述5G基站通信连接。

5.根据权利要求4所述的塔吊系统，其特征在于，所述塔吊还包括分别与所述感知设备和所述塔吊驱动装置连接的塔吊通信装置，所述塔吊通信装置还与所述5G基站通信连接。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的塔吊系统，其特征在于，所述感知设备包括视觉传感器、距离传感器、角度传感器和力传感器中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的塔吊系统，其特征在于，所述视觉传感器包括广角摄像头。

8.根据权利要求1所述的塔吊系统，其特征在于，所述远程驾驶室包括与所述5G基站通信连接的驾驶室通信装置、与所述驾驶室通信装置连接的处理器、以及与所述处理器连接的显示装置；

所述显示装置显示所述处理器发送的待显示数据。

9.根据权利要求8所述的塔吊系统，其特征在于，所述远程驾驶室还包括分别与所述处理器和所述显示装置连接的远程操控装置。

10.根据权利要求8所述的塔吊系统，其特征在于，所述远程驾驶室还包括与所述处理器连接的存储器。