CN214311394U - 起重机远程控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种起重机远程控制系统，该起重机远程控制系统包括：远程控制端，远程控制端具有第一5G通信端口；通信处理器，通信处理器安装于起重机，通信处理器具有与第一5G通信端口通信连接的第二5G通信端口；起重机被控元件，起重机被控元件安装于起重机；车载控制器，车载控制器安装于起重机，通信处理器以及起重机被控元件均与车载控制器电连接，通信处理器设置为将车载控制器的监控数据上传给远程控制端，和/或，将远程控制端的控制指令发送给车载控制器。本实用新型提供的起重机远程控制系统，能够实现远程控制端对起重机的远程监控和控制，能够提高起重机的操作安全性，降低人力成本。

Description

起重机远程控制系统

技术领域

本实用新型涉及作业机械技术领域，尤其涉及一种起重机远程控制系统。

背景技术

目前起重机在进行吊装作业时，起重机和被吊物体可能会和周围环境内的障碍物发生碰撞，尤其是在复杂危险的作业环境下，一旦起重机或者被吊物体与障碍物发生碰撞，轻则会造成起重机或者被吊物体的损坏，重则导致安全事故。

目前的起重机主要是人工驾驶起重机以及操作起吊作业，由工作人员观察起重机周围的环境，来避免起重机或者被吊物体与障碍物发生碰撞，然而人工操作可能存在误差，操作安全性较差，且对工作人员的操作经验要求很高，人力成本较高。

实用新型内容

本实用新型提供一种起重机远程控制系统，用以解决现有技术中人工操作可能存在误差，操作安全性较差，且对工作人员的操作经验要求很高，人力成本较高的缺陷，实现提高起重机的操作安全性，降低人力成本。

本实用新型提供一种起重机远程控制系统，该起重机远程控制系统包括：远程控制端，所述远程控制端具有第一5G通信端口；通信处理器，所述通信处理器安装于起重机，所述通信处理器具有与所述第一5G通信端口通信连接的第二5G通信端口；起重机被控元件，所述起重机被控元件安装于所述起重机；车载控制器，所述车载控制器安装于所述起重机，所述通信处理器以及所述起重机被控元件均与所述车载控制器电连接，所述通信处理器设置为将所述车载控制器的监控数据上传给所述远程控制端，和/或，将所述远程控制端的控制指令发送给所述车载控制器。

根据本实用新型提供的一种起重机远程控制系统，该起重机远程控制系统还包括：5G通信系统，所述第一5G通信端口通过所述5G通信系统与所述第二5G通信端口通信连接。

根据本实用新型提供的一种起重机远程控制系统，所述5G通信系统包括：5G接入网设备，所述第二5G通信端口与所述5G接入网设备通信连接；5G核心网设备，所述5G核心网设备与所述5G接入网设备通信连接，所述第一5G通信端口与所述5G核心网设备通信连接。

根据本实用新型提供的一种起重机远程控制系统，所述5G通信系统还包括：信令服务器，所述信令服务器与所述5G核心网设备电连接；CPE终端，所述第二5G通信端口通过CPE终端所述与所述5G接入网设备通信连接。

根据本实用新型提供的一种起重机远程控制系统，所述起重机被控元件包括：传感器，所述传感器与所述车载控制器电连接，所述传感器用于获取所述监控数据；执行机构，所述执行机构与所述车载控制器电连接，所述执行机构用于执行所述控制指令。

根据本实用新型提供的一种起重机远程控制系统，所述传感器包括：摄像头、雷达和GPS设备中的至少一种。

根据本实用新型提供的一种起重机远程控制系统，所述摄像头为5G摄像头；或者，所述雷达为激光雷达或超声波雷达。

根据本实用新型提供的一种起重机远程控制系统，所述超声波雷达为多个，多个所述超声波雷达间隔开布置于所述起重机的车身表面，多个所述超声波雷达的方向分别朝向所述起重机的车身四周。

根据本实用新型提供的一种起重机远程控制系统，所述执行机构包括：起升机构、变幅机构、回转机构和行驶系统中的至少一种。

根据本实用新型提供的一种起重机远程控制系统，所述起重机远程控制系统还包括：数据交换装置，所述车载控制器通过所述数据交换装置与所述通信处理器电连接，所述数据交换装置用于转接以太网和CAN总线。

本实用新型提供的起重机远程控制系统，通过在起重机上安装通信处理器，来与远程控制端5G通信，能够实现远程控制端对起重机的远程监控和控制，能够提高起重机的操作安全性，降低人力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。

图1是本实用新型提供的起重机远程控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型提供的起重机远程控制系统的起重机的结构示意图。

附图标记：

10：远程控制端； 20：通信处理器； 30：车载控制器；

40：起重机被控元件； 41：5G摄像头； 42：超声波雷达；

43：激光雷达； 44：GPS设备； 50：5G通信系统；

60：起重机。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1至图2描述本实用新型的起重机远程控制系统。

如图1所示，本实用新型提供一种起重机远程控制系统，该起重机远程控制系统包括：远程控制端10、通信处理器20、起重机被控元件40和车载控制器30。

其中，远程控制端10具有第一5G通信端口。

远程控制端10远离起重机的作业现场，远程控制端10可以设置于模拟驾驶舱中，可以在模拟驾驶舱中远程监控、操控起重机周边作业环境及动作。可以模仿起重机的驾驶室对起重机进行远程监控以及操控。

此处远程控制端10设置有第一5G通信端口，可以实现5G通信。

第五代移动通信技术(5th generation mobile networks或5th generationwireless systems、5th-Generation，简称5G或5G技术)是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。

通信处理器20安装于起重机，通信处理器20具有与第一5G通信端口通信连接的第二5G通信端口。

可以理解的是，通信处理器20安装在起重机的机身，通信处理器20具有第二5G通信端口，第二5G通信端口能够和第一5G通信端口进行5G通信连接。

起重机被控元件40安装于起重机，起重机的被控元件可以为传感器或者执行机构，传感器可以为摄像头这类图像采集传感器，传感器可以包括图像或者视频监控设备。

车载控制器30安装于起重机，车载控制器30是起重机的逻辑控制中心，起重机被控元件40和车载控制器30电连接，车载控制器30可以控制被控元件的运行。

通信处理器20设置为将车载控制器30的监控数据上传给远程控制端10，和/或，将远程控制端10的控制指令发送给车载控制器30。通信处理器20能够将监控数据和/或控制指令转换为适于5G通信传输的格式，实现5G通信的快捷传输。

换言之，通信处理器20与车载控制器30电连接，通信处理器20能够将远程控制端10的控制指令发送给车载控制器30，车载控制器30根据控制指令来控制起重机的被控元件运行，这样就能够实现远程控制端10对起重机的远程操控。

起重机被控元件40可以直接与通信处理器20无线通信连接，可以直接通过5G通信连接，能够低延时、高效地将起重机被控元件40采集到的信息输入到通信处理器20。

通信处理器20还能够将车载控制器30的监控数据发送给通信服务器，这样就能够实现通信服务器对起重机作业过程的远程监控。

也就是说，远程控制端10能够实现对起重机的远程监控和远程操控，起重机上的被控元件可以采集起重机的现场数据，及时通过5G通信向远程控制端10反馈，使得远程控制端10能够读取到起重机的现场数据，并进行相应操控，比如可以用于避开障碍物。

这样还可以实现起重机作业现场无人化操作，也就是起重机作业现场的驾驶室内不需要驾驶员，可以由工作人员在远程控制端10处对起重机进行远程控制，可以降低学习成本，增强使用体验感。

值得注意的是，采用5G通信来传递起重机作业过程中的监控数据和控制指令，速度极快，特别适合传输数据量较大的视频数据，这样就基本上不会出现丢帧的情况，能够极大地降低数据迟延的几率，能够提高数据传输的准确性，提高起重机的响应速度。

本实用新型提供的起重机远程控制系统，通过在起重机上安装通信处理器20，来与远程控制端10进行5G通信，能够实现远程控制端10对起重机的远程监控和控制，通过车身上安装的起重机被控元件40中的传感器及监控端，能使得远程控制端10实时从模拟驾驶室内观察到起重机周边的作业环境，省去辅助人员通过通信器材与起重机驾驶员沟通过程，提高起重机操作的安全性。同时实时起重机被控元件40反馈给起重机操作员，减少起重机工作需要的辅助人员，进一步降低起重机工作需要的人力成本。

如图1所示，在一些实施例中，起重机远程控制系统还包括：5G通信系统50。

5G通信系统50是布置于起重机和远程控制端10之间的通信设备，能够利用5G技术实现数据的远距离传输，5G通信系统50可以是固定状态，也可以为移动状态，第一5G通信端口通过5G通信系统50与第二5G通信端口通信连接。

5G通信系统50能够用于复杂地形生成、场景信息的融合分析，提供高精地图服务，面向不同应用场景提供作业调度和作业监控，实现用户身份验证和会话管理，承接各类信息回传和指令下发，并规划网络路径。

在一些实施例中，5G通信系统50包括：5G接入网设备和5G核心网设备。

其中，5G接入网设备可以为NG-RAN。

第二5G通信端口与5G接入网设备通信连接，5G接入网设备可以包括5G通信基站，可以设置于起重机工作现场，通信处理器20能够和5G接入网设备通信连接。

5G核心网设备可以为5GC，5G核心网设备可以远离起重机工作现场，5G核心网设备与5G接入网设备通信连接，第一5G通信端口与5G核心网设备通信连接，远程控制端10可以和5G核心网设备通信连接。

在一些实施例中，5G通信系统50还包括：信令服务器和CPE终端。

信令服务器与5G核心网设备电连接，信令服务器是一种中介器，是一个了解通话双方端点的服务器，能够用于协商会话，与WebRTC服务器接近，通常信令服务器也会穿过会话发送相关数据。信令服务器可以实施像SIP或XMPP的标准化协议，或者私有协议。

CPE(Customer Premise Equipment)终端，CPE终端是用户网络侧终端汇聚设备，能够用于和起重机上的通信处理器20通信连接，第二5G通信端口通过CPE终端与5G接入网设备通信连接。

在一些实施例中，起重机被控元件40包括：传感器和执行机构，传感器可以为摄像头这类图像采集传感器，传感器可以包括图像或者视频监控设备。

其中，传感器与车载控制器30电连接，传感器用于获取监控数据，传感器可以为摄像头、雷达、GPS设备44、角度传感器或者压力传感器等可以监控起重机相关参数的电子元器件。

执行机构与车载控制器30电连接，执行机构用于执行控制指令，执行机构可以为起重机执行某些作业动作的电气元件或者机械结构。

如图2所示，在一些实施例中，传感器包括：摄像头、雷达和GPS设备44中的至少一种。

摄像头可以为360度旋转摄像头，当然也可以为多个摄像头，每个摄像仪朝向一个方向，可以实现对起重机60四周环境的全方位拍摄，摄像头可以拍摄起重机60周围环境的视频，也可以拍摄起重机60作业过程的视频。

如图2所示，在一些实施例中，摄像头为5G摄像头41，或者，雷达为激光雷达43或超声波雷达42。

摄像头可以为5G摄像头41，实现高帧率视频拍摄。

在一些实施例中，超声波雷达42为多个，多个超声波雷达42间隔开布置于起重机60的车身表面，多个超声波雷达42的方向分别朝向起重机60的车身四周。

激光雷达43可以用于在起重机60作业过程中对工作场地进行三维实时建模，结合摄像头或者GNSS差分定位期间实时检测悬臂的位置，可在吊臂顶端加装超声波雷达42，在起重机60的车身四周部署超声波雷达42，从而防止作业过程中和障碍物发生碰撞。

激光雷达43、超声波雷达42、摄像头和GPS设备44可以构建虚拟电子围栏，可以基于虚拟电子围栏实现入侵检测，从而实现起重机60的远程监控和远程控制。

在一些实施例中，执行机构包括：起升机构、变幅机构、回转机构和行驶系统中的至少一种。

其中，关于起升机构，机械式起重机的起升机构是由主传动装置通过带形离合器接合，使起升卷筒旋转。通过卷筒的正、反转来收放卷筒钢丝绳，使吊钩升降。液压式起重机由液压马达通过一对减速齿轮减速后驱动起升卷筒。

关于变幅机构，履带起重机是由变幅卷筒收放变幅钢丝绳，通过固定在双足支架上的复式滑轮组，以及一端固定在滑轮组上、另一端固定在起重臂顶端滑轮轴上的拉臂绳，使起重臂升降。机械式起重机的变幅卷筒是由主传动装置通过蜗杆减速器驱动。液压式起重机的变幅卷筒是由液压马达通过减速齿轮驱动。

回转机构可以包括回转平台和回转支撑，回转平台又称上部机架，它是动力装置和各工作装置安装和连接的基础。平台前部装有起重臂和操纵系统，中后部装有柴油机和固定变幅机构的双足支架，下底面装有回转支撑装置的上座圈。后部装有配重箱(块)。回转支撑除完成回转作业外，还能将上部各种载荷传到下支撑架，当回转平台旋转时，保持机身平衡。回转机构机械式起重机是由主传动装置竖轴下端的圆柱齿轮和回转传动齿轮啮合，通过离合器驱动回转小齿轮沿回转大齿轮旋转，使回转平台随之转动。液压式起重机是由液压马达通过一组减速齿轮，驱动回转小齿轮，实现机身回转。

履带起重机的行驶系统的功用是支持机体并实现起重机的行驶，以及作业所需的行驶、前进、后退、转弯等动作。液压式履带起重机行驶系统包括：下机架、伸缩液压缸、行走液压马达、行星减速器；驱动轮、支重轮、托带轮、张紧轮(导向轮)、履带(俗称四轮一带)；张紧机构。四轮一带及张紧装置都装在履带架上。

机械式或电动式履带起重机行走系统的结构与液压式履带起重机相类似，不同的是机械式行走传动是由上部机械传动机构通过行走竖轴，经锥齿轮副，再经通过左右链轮和链条(或减速器)使驱动链轮转动，拖动履带滚动，并在水平锥齿轮和链轮轴上装有牙嵌离合器，以控制履带的直行和左右转弯。

下机架是回转平台和台车架(履带架)之间的连接构件，其功用是将机体重量全部或部分通过履带架传到支重轮上，再通过履带传给地面。下机架由底架、横梁及履带架组成。下机架有组合式和整体式两种。整体式因刚性好而得到广泛应用。超大型履带起重机为了运输方便而需要分解，因此常设计成组合式的，也有在横向设计成可伸缩式的。机架可分为弹性悬架、半刚性悬架及刚性悬架。机体重量完全经弹性元件传给支重轮与机架，称为弹性机架；一部分重量经弹性元件传给支重轮，而另一部分重量经刚性元件传给支重轮的，称为半刚性机架；机体重量完全经刚性元件传给支重轮的，称为刚性机架。对于行驶速度较低的履带起重机，为了保证作业稳定性，通常采用半刚性或刚性机架。

履带的功用是支撑起重机的全部重量，并保证车辆具有足够的驱动力。履带是由几十块履带板和链轨等零件组成。履带的结构基本上分为四部分：履带的下面为支撑面，上面为链轨，中间为与驱动链轮相啮合的部分，两端为连接铰链。根据履带板结构不同，分为整体式和组合式。整体式履带板结构简单、制造方便、拆装容易、重量较轻，机械式起重机都采用铸钢平面整体式履带板。组合式履带板具有更换零件方便的优点，当某零件损坏时，只需单独换掉该零件，无需将整块履带板报废。同时，组合式履带的板节距小，能减少履带轨链对各轮的冲击和磨损，提高行走速度。液压式履带起重机都采用短肋轧制组合履带板。

执行机构还可以包括驱动起重臂的相关元件，履带起重机都采用桁架式起重臂，用来支撑起升钢丝绳、滑轮组的钢结构。它可俯仰以改变起重机的工作半径，并直接铰接在上部回转平台上。起重臂上、下两节为基本臂，并有多节标准臂。可根据施工需要在基本臂基础上接长，必要时还可在主臂顶端装一个副臂，以扩大作业范围。例如，QUY50型起重机的基本臂长为13m，加节后可达52m。早期起重臂各节间大多用法兰螺栓连接，大多采用销轴连接，适用于无缝钢管制作的桁架臂。起重臂断面均呈矩形，有较好的侧向稳定性。

在一些实施例中，起重机远程控制系统还包括：数据交换装置。

车载控制器30通过数据交换装置与通信处理器20电连接，数据交换装置用于转接以太网和CAN总线，数据交换装置能够将CAN总线协议转换为以太网协议，也可以将以太网协议转换为CAN总线协议，能够实现数据格式的转换，起到数据格式转换的作用。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种起重机远程控制系统，其特征在于，包括：

远程控制端，所述远程控制端具有第一5G通信端口；

通信处理器，所述通信处理器安装于起重机，所述通信处理器具有与所述第一5G通信端口通信连接的第二5G通信端口；

起重机被控元件，所述起重机被控元件安装于所述起重机；

车载控制器，所述车载控制器安装于所述起重机，所述通信处理器以及所述起重机被控元件均与所述车载控制器电连接，所述通信处理器设置为将所述车载控制器的监控数据上传给所述远程控制端，和/或，将所述远程控制端的控制指令发送给所述车载控制器。

2.根据权利要求1所述的起重机远程控制系统，其特征在于，还包括：

5G通信系统，所述第一5G通信端口通过所述5G通信系统与所述第二5G通信端口通信连接。

3.根据权利要求2所述的起重机远程控制系统，其特征在于，所述5G通信系统包括：

5G接入网设备，所述第二5G通信端口与所述5G接入网设备通信连接；

5G核心网设备，所述5G核心网设备与所述5G接入网设备通信连接，所述第一5G通信端口与所述5G核心网设备通信连接。

4.根据权利要求3所述的起重机远程控制系统，其特征在于，所述5G通信系统还包括：

信令服务器，所述信令服务器与所述5G核心网设备电连接；

CPE终端，所述第二5G通信端口通过CPE终端所述与所述5G接入网设备通信连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的起重机远程控制系统，其特征在于，所述起重机被控元件包括：

传感器，所述传感器与所述车载控制器电连接，所述传感器用于获取所述监控数据；

执行机构，所述执行机构与所述车载控制器电连接，所述执行机构用于执行所述控制指令。

6.根据权利要求5所述的起重机远程控制系统，其特征在于，所述传感器包括：摄像头、雷达和GPS设备中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的起重机远程控制系统，其特征在于，所述摄像头为5G摄像头；

或者，所述雷达为激光雷达或超声波雷达。

8.根据权利要求7所述的起重机远程控制系统，其特征在于，所述超声波雷达为多个，多个所述超声波雷达间隔开布置于所述起重机的车身表面，多个所述超声波雷达的方向分别朝向所述起重机的车身四周。

9.根据权利要求5所述的起重机远程控制系统，其特征在于，所述执行机构包括：起升机构、变幅机构、回转机构和行驶系统中的至少一种。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的起重机远程控制系统，其特征在于，还包括：

数据交换装置，所述车载控制器通过所述数据交换装置与所述通信处理器电连接，所述数据交换装置用于转接以太网和CAN总线。

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