CN211824458U - 一种用于高空起吊作业的安全监控装置及安全监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于高空起吊作业的安全监控装置及安全监控系统，该安全监控装置包括主控芯片、第一无线通信装置、复位电路、电源供电装置、九轴姿态传感器、全系统定位定向模块和第二无线通信装置，主控芯片通过第一无线通信装置与终端无线连接，主控芯片分别与复位电路、电源供电装置、九轴姿态传感器和全系统定位定向模块电连接，全系统定位定向模块通过所述第二无线通信装置与基站无线连接；该安全监控系统包括终端、基站以及设置在吊臂上的安全监控装置。在本实用新型实施例中，应用于所述安全监控装置及安全监控系统，能快速对吊臂的位置进行精准定位，且不受电场干扰，具有很好的实用性。

Description

一种用于高空起吊作业的安全监控装置及安全监控系统

技术领域

本实用新型涉及高空起吊作业设备技术领域，具体而言，涉及一种用于高空起吊作业的安全监控装置及安全监控系统。

背景技术

在高空起吊作业中，普遍采用高空作业车或吊车等工具，工具与带电设备的安全距离往往是通过地面人员凭经验估算的，估算距离存在较大误差，容易导致安全距离不足而发生短路跳闸的事故；另外，有些采用感应电或激光、红外线方式的预警系统，也存在电场干扰或精准度达不到要求问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于高空起吊作业的安全监控装置及安全监控系统，应用于所述安全监控装置及安全监控系统，能快速对吊臂的位置进行精准定位，且不受电场干扰，具有很好的实用性。

相应的，本实用新型实施例提供了一种用于高空起吊作业的安全监控装置，所述安全监控装置包括主控芯片、第一无线通信装置、复位电路、电源供电装置、九轴姿态传感器、全系统定位定向模块和第二无线通信装置；

所述主控芯片通过所述第一无线通信装置与终端无线连接；

所述主控芯片分别与所述复位电路、所述电源供电装置、所述九轴姿态传感器和所述全系统定位定向模块电连接；

所述全系统定位定向模块通过所述第二无线通信装置与基站无线连接。

可选的实施方式，所述主控芯片的型号为STM32。

可选的实施方式，所述第一无线通信装置为WiFi无线通信装置，所述第二无线通信装置为433MHz无线通信装置。

可选的实施方式，所述九轴姿态传感器内嵌ARM处理器、三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计，所述ARM处理器分别与所述三轴陀螺仪、所述三轴加速度计和所述三轴磁力计电连接。

可选的实施方式，所述电源供电装置为锂电池。

另外，本实用新型实施例还提供了一种用于高空起吊作业的安全监控系统，所述安全监控系统包括终端、基站以及设置在吊臂上的安全监控装置；

所述安全监控装置包括第一主控模块、第一无线通信模块、第一复位模块、第一电源供电模块、传感模块、第一全系统定位定向模块和第二无线通信模块；所述第一主控模块通过所述第一无线通信模块与所述终端无线连接；所述第一主控模块分别与所述第一复位模块、所述第一电源供电模块、所述传感模块和所述第一全系统定位定向模块连接；

所述基站包括第二主控模块、第三无线通信模块、第二全系统定位定向模块、第二复位模块和第二电源供电模块；所述第二主控模块分别与所述第二复位模块、所述第二电源供电模块和所述第二全系统定位定向模块连接；

所述第一全系统定位定向模块通过所述第二无线通信模块和所述第三无线通信模块与所述第二全系统定位定向模块无线连接。

可选的实施方式，所述传感模块包括处理单元、角速度传感单元、加速度传感单元和磁数据传感单元，所述处理单元分别与所述角速度传感单元、所述加速度传感单元和所述磁数据传感单元连接，其中：

所述角速度传感单元用于获取所述吊臂的角速度，并将所述角速度传递至所述处理单元中；

所述加速度传感单元用于获取所述吊臂的加速度，并将所述加速度传递至所述处理单元中；

所述磁数据传感单元用于获取所述吊臂的磁数据，并将所述磁数据传递至所述处理单元中；

所述处理单元用于基于四元数的传感器数据算法对所述角速度、所述加速度和所述磁数据进行运动姿态测量，并输出零漂移三维姿态数据至所述第一主控模块中。

可选的实施方式，所述第二全系统定位定向模块用于获取卫星数据，并将所述卫星数据经所述第三无线通信模块和所述第二无线通信模块传输至所述第一全系统定位定向模块中；

所述第一全系统定位定向模块用于获取所述吊臂的吊臂卫星数据，并对所述吊臂卫星数据和所述卫星数据进行RTK定位解算，获取所述吊臂的RTK高精度定位数据，并将所述RTK高精度定位数据传输至所述第一主控模块中。

可选的实施方式，所述第一主控模块基于判别算法对所述传感模块生成的零漂移三维姿态数据进行处理，并结合所述第一全系统定位定向模块生成的RTK高精度定位数据，获取所述吊臂的吊臂实时位置，并将所述吊臂实时位置通过所述第一无线通信模块传输至所述终端中。

可选的实施方式，所述终端用于判断所述第一主控模块生成的吊臂实时位置是否在所述终端预设的吊臂安全位置内，若否，则所述终端生成告警信号。

本实用新型实施例提供了一种用于高空起吊作业的安全监控装置及安全监控系统，该安全监控装置基于所述九轴姿态传感器对吊臂的X、Y、Z轴三维进行快速精准定位，同时结合所述全系统定位定向模块生成的RTK高精度定位数据，获取所述吊臂的吊臂实时位置，方便所述终端判断所述吊臂是否在安全范围内，当所述吊臂不在安全范围内时，所述终端会生成告警信号，以对起吊设备操作人发出警示，避免因吊臂操作不当造成事故；另外，所述安全监控装置与所述终端之间通过所述安全监控装置的WiFi无线通信装置进行数据传递，能免受电场干扰，具有很好的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1是本实用新型实施例中安全监控装置结构组成示意图；

图2是本实用新型实施例中九轴姿态传感器的电路结构示意图；

图3是本实用新型实施例中全系统定位定向模块的电路结构示意图；

图4是本实用新型实施例中主控芯片的电路结构示意图；

图5是本实用新型实施例中电源供电装置的电路结构示意图；

图6是本实用新型实施例中安全监控系统的结构组成示意图。

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。

图1是本实用新型实施例中安全监控装置结构组成示意图。

本实用新型实施例提供了一种用于高空起吊作业的安全监控装置，所述安全监控装置包括主控芯片1、第一无线通信装置2、复位电路3、电源供电装置5、九轴姿态传感器4、全系统定位定向模块6和第二无线通信装置7；所述主控芯片1通过所述第一无线通信装置2与终端8无线连接；所述主控芯片1分别与所述复位电路3、所述电源供电装置5、所述九轴姿态传感器4和所述全系统定位定向模块6电连接；所述全系统定位定向模块6通过所述第二无线通信装置7与基站9无线连接。

图2是本实用新型实施例中九轴姿态传感器的电路结构示意图。

所述九轴姿态传感器4内嵌ARM处理器41、三轴陀螺仪42、三轴加速度计43和三轴磁力计44，所述ARM处理器41分别与所述三轴陀螺仪42、所述三轴加速度计43和所述三轴磁力计44电连接，且所述ARM处理器41与所述主控芯片1电连接。

在本实用新型实施例中，所述三轴陀螺仪42获取所述吊臂的角速度，并将所述角速度传递至所述ARM处理器41中；所述三轴加速度计43获取所述吊臂的加速度，并将所述加速度传递至所述ARM处理器41中；所述三轴磁力计44获取所述吊臂的磁数据，并将所述磁数据传递至所述ARM处理器41中；所述ARM处理器41基于四元数的传感器数据算法对所述角速度、所述加速度和所述磁数据进行运动姿态测量，并输出零漂移三维姿态数据至所述主控芯片1中。

图3是本实用新型实施例中全系统定位定向模块的电路结构示意图。

在本实用新型实施例中，所述基站9用于获取卫星数据，并将所述卫星数据经所述第二无线通信装置7传输至所述全系统定位定向模块6中。

所述全系统定位定向模块6用于获取所述吊臂的吊臂卫星数据，并对所述吊臂卫星数据和所述卫星数据进行RTK定位解算，获取所述吊臂的RTK高精度定位数据，并将所述RTK高精度定位数据传输至所述主控芯片1中。

图4是本实用新型实施例中主控芯片的电路结构示意图。

在本实用新型实施例中，所述主控芯片1基于所述主控芯片1内置的判别算法对所述ARM处理器41生成的零漂移三维姿态数据进行处理，并结合所述全系统定位定向模块6生成的RTK高精度定位数据，获取所述吊臂的吊臂实时位置，并将所述吊臂实时位置通过所述第一无线通信装置2传输至所述终端8中。

优选地，所述主控芯片1的型号为STM32，STM32系列的主控芯片1能很好地满足上述过程的正常进行，同时有低功耗的显著优点，具有很好的实用性。

优选地，所述第一无线通信装置2为WiFi无线通信装置，WiFi无线通信装置有连接方便、覆盖范围广和传输速度快的优点，能很好地实现所述主控芯片1和所述终端8之间的数据传递。

优选地，所述第二无线通信装置7为433MHz无线通信装置，433MHz无线通信装置有抗干扰能力强的优点，能保证所述卫星数据的传输稳定性，且能实现长距离数据传输，能很好地实现所述基站9和所述全系统定位定向模块6之间的卫星数据传输。

在本实用新型实施例中，所述终端8判断所述主控芯片1生成的吊臂实时位置是否在所述终端8预设的吊臂安全位置内，即判断所述吊臂与带电设备的距离是否在安全范围内：若是，则所述吊臂正常运行；若否，则所述终端8生成告警信号，通过所述告警信号对起吊设备操作人发出警示，避免因吊臂操作不当造成事故。

在本实用新型实施例中，所述复位电路3与所述主控芯片1相适配，当所述主控芯片1完成输出所述吊臂实时位置后，通过所述复位电路3对所述主控芯片1进行复位，以进行下一个循环。需要说明的是，不同型号的主控芯片1对应不同的复位电路3，因此在本实用新型实施例中不对所述复位电路3进行具体限定，需要根据所述主控芯片1型号进行选用。

图5是本实用新型实施例中电源供电装置的电路结构示意图。

在本实用新型实施例中，通过所述电源供电装置5为所述主控芯片1供电，以保证所述主控芯片1的正常运行。

优选地，所述电源供电装置5为锂电池，锂电池有能量高、使用寿命长、额定电压高、功率承受力强以及自放电率很低的优点，能很好地为所述主控芯片1供电。

本实用新型实施例提供了一种用于高空起吊作业的安全监控装置，所述安全监控装置基于所述九轴姿态传感器4对吊臂的X、Y、Z轴三维进行快速精准定位，同时结合所述全系统定位定向模块6生成的RTK高精度定位数据，获取所述吊臂的吊臂实时位置，方便所述终端8判断所述吊臂是否在安全范围内，当所述吊臂不在安全范围内时，所述终端8会生成告警信号，以对起吊设备操作人发出警示，避免因吊臂操作不当造成事故；另外，所述安全监控装置与所述终端8之间通过所述安全监控装置的WiFi无线通信装置进行数据传递，能免受电场干扰，具有很好的实用性。

图6是本实用新型实施例中安全监控系统的结构组成示意图。

另外，本实用新型实施例还提供了一种用于高空起吊作业的安全监控系统，所述安全监控系统包括终端8、基站9以及设置在吊臂上的安全监控装置10。

所述安全监控装置10包括第一主控模块101、第一无线通信模块102、第一复位模块103、第一电源供电模块105、传感模块104、第一全系统定位定向模块106和第二无线通信模块107；所述第一主控模块101通过所述第一无线通信模块102与所述终端8无线连接；所述第一主控模块101分别与所述第一复位模块103、所述第一电源供电模块105、所述传感模块104和所述第一全系统定位定向模块106连接。

所述基站9包括第二主控模块91、第三无线通信模块92、第二全系统定位定向模块93、第二复位模块94和第二电源供电模块95；所述第二主控模块91分别与所述第二复位模块94、所述第二电源供电模块95和所述第二全系统定位定向模块93连接。

所述第一全系统定位定向模块106通过所述第二无线通信模块107和所述第三无线通信模块92与所述第二全系统定位定向模块93无线连接。

其中，所述传感模块104包括处理单元1041、角速度传感单元1042、加速度传感单元1043和磁数据传感单元1044，所述处理单元1041分别与所述角速度传感单元1042、所述加速度传感单元1043和所述磁数据传感单元1044连接，且所述处理单元1041与所述第一主控模块101连接。

在本实用新型实施例中，所述角速度传感单元1042用于获取所述吊臂的角速度，并将所述角速度传递至所述处理单元1041中；所述加速度传感单元1043用于获取所述吊臂的加速度，并将所述加速度传递至所述处理单元1041中；所述磁数据传感单元1044用于获取所述吊臂的磁数据，并将所述磁数据传递至所述处理单元1041中；所述处理单元1041用于基于四元数的传感器数据算法对所述角速度、所述加速度和所述磁数据进行运动姿态测量，并输出零漂移三维姿态数据至所述第一主控模块101中。

在本实用新型实施例中，所述基站9中的第二全系统定位定向模块93用于获取卫星数据，并将所述卫星数据经所述第三无线通信模块92和所述第二无线通信模块107传输至所述安全监控装置10的第一全系统定位定向模块106中。

优选地，所述第三无线通信模块92为设置在所述基站9上的433MHz无线通信装置，所述第二无线通信模块107为设置在所述安全监控装置10上的433MHz无线通信装置。

在所述基站9中，所述第二主控模块91用于控制所述第二全系统定位定向模块93的运行，以对所述第二全系统定位定向模块93获取卫星数据的过程进行控制；所述第二复位模块94与所述第二主控模块91相适配，当完成一个安全监控循环后，通过所述第二复位模块94对所述第二主控模块91进行复位，以进行下一个安全监控循环，需要说明的是，不同类型的第二主控模块91对应不同的第二复位模块94，因此在本实用新型实施例中不对所述第二复位模块94进行具体限定，需要根据所述第二主控模块91的类型进行选用；所述第二电源供电模块95用于为所述第二主控模块91供电，以保证所述第二主控模块91的正常运行。

在本实用新型实施例中，所述安全监控装置10的第一全系统定位定向模块106用于获取所述吊臂的吊臂卫星数据，并对所述吊臂卫星数据和所述基站9生成的卫星数据进行RTK定位解算，获取所述吊臂的RTK高精度定位数据，并将所述RTK高精度定位数据传输至所述第一主控模块101中。

在本实用新型实施例中，所述第一主控模块101基于判别算法对所述传感模块104生成的零漂移三维姿态数据进行处理，并结合所述第一全系统定位定向模块106生成的RTK高精度定位数据，获取所述吊臂的吊臂实时位置，并将所述吊臂实时位置通过所述第一无线通信模块102传输至所述终端8中。

优选地，所述第一无线通信模块102为WiFi无线通信装置。

在本实用新型实施例中，所述终端8用于判断所述第一主控模块101生成的吊臂实时位置是否在所述终端8预设的吊臂安全位置内，即判断所述吊臂与带电设备的距离是否在安全范围内：若是，则所述吊臂正常运行；若否，则所述终端8生成告警信号，通过所述告警信号对起吊设备操作人发出警示，避免因吊臂操作不当造成事故。

另外，在所述安全监控装置10中，所述第一复位模块103用于复位所述第一主控模块101，所述第一复位模块103与所述第一主控模块101相适配，当所述第一主控模块101完成输出吊臂实时位置后，通过所述第一复位模块103对所述第一主控模块101进行复位，以进行下一个循环，需要说明的是，不同类型的第一主控模块101对应不同的第一复位模块103，因此在本实用新型实施例中不对所述第一复位模块103进行具体限定，需要根据所述第一主控模块101的类型进行选用；所述第一电源模块105用于为所述第一主控模块101供电，以保证所述第一主控模块101的正常运行。

本实用新型实施例提供了一种用于高空起吊作业的安全监控系统，在所述安全监控系统中，所述安全监控装置10基于所述传感模块104对吊臂的X、Y、Z轴三维进行快速精准定位，同时结合所述第一全系统定位定向模块106生成的RTK高精度定位数据，获取所述吊臂的吊臂实时位置，方便所述终端8判断所述吊臂是否在安全范围内，当所述吊臂不在安全范围内时，所述终端8会生成告警信号，以对起吊设备操作人发出警示，避免因吊臂操作不当造成事故；另外，所述安全监控装置10与所述终端8之间通过所述安全监控装置10的WiFi无线通信装置进行数据传递，能免受电场干扰，具有很好的实用性。

另外，以上对本实用新型实施例所提供的一种用于高空起吊作业的安全监控装置及安全监控系统进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种用于高空起吊作业的安全监控装置，其特征在于，所述安全监控装置包括主控芯片、第一无线通信装置、复位电路、电源供电装置、九轴姿态传感器、全系统定位定向模块和第二无线通信装置；

所述主控芯片通过所述第一无线通信装置与终端无线连接；

所述主控芯片分别与所述复位电路、所述电源供电装置、所述九轴姿态传感器和所述全系统定位定向模块电连接；

所述全系统定位定向模块通过所述第二无线通信装置与基站无线连接。

2.根据权利要求1所述的安全监控装置，其特征在于，所述主控芯片的型号为STM32。

3.根据权利要求1所述的安全监控装置，其特征在于，所述第一无线通信装置为WiFi无线通信装置，所述第二无线通信装置为433MHz无线通信装置。

4.根据权利要求1所述的安全监控装置，其特征在于，所述九轴姿态传感器内嵌ARM处理器、三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计，所述ARM处理器分别与所述三轴陀螺仪、所述三轴加速度计和所述三轴磁力计电连接。

5.根据权利要求1所述的安全监控装置，其特征在于，所述电源供电装置为锂电池。

6.一种用于高空起吊作业的安全监控系统，其特征在于，所述安全监控系统包括终端、基站以及设置在吊臂上的安全监控装置；

所述安全监控装置包括第一主控模块、第一无线通信模块、第一复位模块、第一电源供电模块、传感模块、第一全系统定位定向模块和第二无线通信模块；所述第一主控模块通过所述第一无线通信模块与所述终端无线连接；所述第一主控模块分别与所述第一复位模块、所述第一电源供电模块、所述传感模块和所述第一全系统定位定向模块连接；

所述基站包括第二主控模块、第三无线通信模块、第二全系统定位定向模块、第二复位模块和第二电源供电模块；所述第二主控模块分别与所述第二复位模块、所述第二电源供电模块和所述第二全系统定位定向模块连接；

所述第一全系统定位定向模块通过所述第二无线通信模块和所述第三无线通信模块与所述第二全系统定位定向模块无线连接。

7.根据权利要求6所述的安全监控系统，其特征在于，所述传感模块包括处理单元、角速度传感单元、加速度传感单元和磁数据传感单元，所述处理单元分别与所述角速度传感单元、所述加速度传感单元和所述磁数据传感单元连接，其中：

所述角速度传感单元用于获取所述吊臂的角速度，并将所述角速度传递至所述处理单元中；

所述加速度传感单元用于获取所述吊臂的加速度，并将所述加速度传递至所述处理单元中；

所述磁数据传感单元用于获取所述吊臂的磁数据，并将所述磁数据传递至所述处理单元中；

所述处理单元用于基于四元数的传感器数据算法对所述角速度、所述加速度和所述磁数据进行运动姿态测量，并输出零漂移三维姿态数据至所述第一主控模块中。

8.根据权利要求6所述的安全监控系统，其特征在于，所述第二全系统定位定向模块用于获取卫星数据，并将所述卫星数据经所述第三无线通信模块和所述第二无线通信模块传输至所述第一全系统定位定向模块中；

所述第一全系统定位定向模块用于获取所述吊臂的吊臂卫星数据，并对所述吊臂卫星数据和所述卫星数据进行RTK定位解算，获取所述吊臂的RTK高精度定位数据，并将所述RTK高精度定位数据传输至所述第一主控模块中。

9.根据权利要求6所述的安全监控系统，其特征在于，所述第一主控模块基于判别算法对所述传感模块生成的零漂移三维姿态数据进行处理，并结合所述第一全系统定位定向模块生成的RTK高精度定位数据，获取所述吊臂的吊臂实时位置，并将所述吊臂实时位置通过所述第一无线通信模块传输至所述终端中。

10.根据权利要求6所述的安全监控系统，其特征在于，所述终端用于判断所述第一主控模块生成的吊臂实时位置是否在所述终端预设的吊臂安全位置内，若否，则所述终端生成告警信号。

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