CN218025057U - 一种起重机智联通讯系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种起重机智联通讯系统，涉及起重机技术领域，所述系统包括：前端控制机构，与起重机连接，用于获取起重机的全流程作业信息和作业环境信息；边缘处理机构，与所述前端控制机构连接，用于对所述控制机构上传的信息进行处理；数据管理机构，与所述边缘处理机构连接，用于基于所述边缘处理机构上传的信息对所述起重机作业进行管理。本实用新型可实现起重机工业生产全流程要素的信息通讯，进而实现智能起重机安全、精准、高效的全自动运行。

Description

一种起重机智联通讯系统

技术领域

本实用新型涉及起重机技术领域，尤其涉及一种起重机智联通讯系统。

背景技术

工业通讯是智能制作车间起重机的神经网络，通过起重机智联通讯，可有效连接底层传感器、执行器及客户上游控制系统。

现有技术中，起重机仅有局部机构可连接上位系统进行通讯，工业通讯系统不完善，通讯数据简单且片面，如起升重量、移动距离等，无法对起重机完整生产过程中的要素资源进行交互，使得智能制造车间内起重机的集群作业不协调，使得智能起重机运行的可靠性、运行效率和运行精准度较低，进而降低生产力。

实用新型内容

本实用新型提供一种起重机智联通讯系统，用以解决现有技术中工业通讯系统不完善的缺陷，实现起重机工业生产全流程要素的信息通讯，进而实现智能起重机安全、精准、高效的全自动运行。

本实用新型提供一种起重机智联通讯系统，包括：

前端控制机构，与起重机连接，用于获取起重机的全流程作业信息和作业环境信息；

边缘处理机构，与所述前端控制机构连接，用于对所述控制机构上传的信息进行处理；

数据管理机构，与所述边缘处理机构连接，用于基于所述边缘处理机构上传的信息对所述起重机作业进行管理。

根据本实用新型提供的起重机智联通讯系统，所述前端控制机构包括起重机控制站、视频采集站和传感器采集站，其中：

所述起重机控制站连接所述起重机和所述边缘处理机构，用于获取起重机的控制信息，并上传至所述边缘处理机构；

所述视频采集站连接所述边缘处理机构，用于获取所述起重机的机身周围的障碍物信息，并上传至所述边缘处理机构；

所述传感器采集站连接所述边缘处理机构，用于获取所述起重机的作业环境信息，并上传至所述边缘处理机构。

根据本实用新型提供的起重机智联通讯系统，所述起重机控制站包括主控制器、第一变频器、第二变频器和起升变频器，其中：

所述主控制器用于确定所述起重机的作业控制指令；

所述第一变频器与所述主控制器连接，用于基于所述作业控制指令，控制所述起重机沿x轴移动；

所述第二变频器与所述主控制器连接，用于基于所述作业控制指令，控制所述起重机沿y轴移动；

所述起升变频器与所述主控制器连接，用于基于所述作业控制指令，控制所述起重机沿z轴移动。

根据本实用新型提供的起重机智联通讯系统，所述起重机控制站还包括：

显示设备，与所述主控制器连接，用于显示所述起重机的作业信息。

根据本实用新型提供的起重机智联通讯系统，所述主控制器与所述第一变频器、所述第二变频器、所述起升变频器和所述显示设备之间的通讯协议包括Profinet协议。

根据本实用新型提供的起重机智联通讯系统，所述视频采集站包括工业交换机和连接所述工业交换机的多个摄像头，所述多个摄像头设置于所述起重机所在的生产车间内。

根据本实用新型提供的起重机智联通讯系统，所述多个摄像头的供电方式包括POE方式。

根据本实用新型提供的起重机智联通讯系统，所述传感器采集站包括多个传感器，所述多个传感器连接所述边缘处理机构，用于将采集的数据上传至所述边缘处理机构。

根据本实用新型提供的起重机智联通讯系统，所述边缘处理机构包括边缘计算智能网关和显示器，其中：

所述边缘计算智能网关连接所述前端控制机构，用于获取所述前端控制机构采集的数据，并对所述数据进行协议转换；

所述显示器连接所述边缘计算智能网关，用于对所述边缘计算智能网关的数据进行数据分析及反馈控制。

根据本实用新型提供的起重机智联通讯系统，所述数据管理机构包括至少一台工控机和至少一台服务器，其中：

所述服务器连接所述边缘处理机构，用于接收所述边缘处理机构上传的数据；

所述工控机连接所述服务器，用于基于所述服务器接收的数据，确定对所述起重机的控制指令，并发送至所述边缘处理机构。

本实用新型提供的一种起重机智联通讯系统，通过前端控制机构采集起重机的全流程作业信息及作业环境信息，并上传至边缘处理机构进行数据处理后，由数据管理机构进行统一管理，有效连接底层前端控制机构和客户上游数据管理机构，实现起重机全面、安全、高效的自动化运行，从而提高生产力和生产效率，提高用户体验感。

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一简单地介绍，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智联通讯系统的结构示意图；

图2是本实用新型提供的起重机控制站的结构示意图；

图3是本实用新型提供的视频采集站的结构示意图；

图4是本实用新型提供的传感器采集站的结构示意图。

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。

工业通讯是智能制作车间起重机的神经网络，通过起重机智联通讯，可有效连接底层传感器、执行器及客户上游控制系统。

现有技术中，起重机仅有局部机构可连接上位系统进行通讯，工业通讯系统不完善，通讯数据简单且片面，如起升重量、移动距离等，无法对起重机完整生产过程中的要素资源进行交互，使得智能制造车间内起重机的集群作业不协调，使得智能起重机运行的可靠性、运行效率和运行精准度较低，进而降低生产力。

图1是本实用新型提供的起重机智联通讯系统的结构示意图,如图1所示，该起重机智联通讯系统包括：前端控制机构100、边缘处理机构200和数据管理机构300，其中：

前端控制机构100，与起重机连接，用于获取起重机的全流程作业信息和作业环境信息；

边缘处理机构200，与所述前端控制机构100连接，用于对所述控制机构上传的信息进行处理；

数据管理机构300，与所述边缘处理机构200连接，用于基于所述边缘处理机构200上传的信息对所述起重机作业进行管理。

具体地，为实现对起重机完整生产过程中的要素资源进行交互，本实用新型中，分别设置前端控制机构100、边缘处理机构200和数据管理机构300，前端控制机构100采集底层数据，边缘处理机构200对底层数据进行数据里和分析，并筛选必要的数据上传至数据管理机构300，由数据管理机构300进行监测、指令控制、数据业务展示和远程在线升级等，有效进行底层数据和客户上游数据管理机构300的数据交互。

可选地，上述起重机可以为桥式起重机、龙门起重机、固定式回转起重机、塔式起重机、履带起重机等，本实用新型对此不作限制。

可选地，所述前端控制机构100包括起重机控制站110、视频采集站120和传感器131器采集站130，其中：

所述起重机控制站110连接所述起重机和所述边缘处理机构200，用于获取起重机的控制信息，并上传至所述边缘处理机构200；

所述视频采集站120连接所述边缘处理机构200，用于获取所述起重机的机身周围的障碍物信息，并上传至所述边缘处理机构200；

所述传感器131器采集站130连接所述边缘处理机构200，用于获取所述起重机的作业环境信息，并上传至所述边缘处理机构200。

具体地，前端控制机构100采集底层数据，其中，起重机控制站110采集起重机的控制信息，视频采集站120采集起重机机身周围的障碍物信息，传感器131器采集站130采集起重机的作业环境信息，上述信息均上传至边缘处理机构200，其中，起重机的控制信息可以为起重机的水平移动信息、起升信息；起重机机身周围的障碍物信息可以为视频或图像信息，可以用于记录机身周围出现的障碍物与起重机之间的距离、障碍物类型、障碍物大小、障碍物形状等；作业环境信息可以为起重机作业机构和控制器的温度信息、压力信息、称重信息、起重机所在生产车间的湿度信息等。

可选地，图2是本实用新型提供的起重机控制站110的结构示意图，如图2所示，所述起重机控制站110包括主控制器111、第一变频器112、第二变频器113和起升变频器114，其中：

所述主控制器111用于确定所述起重机的作业控制指令；

所述第一变频器112与所述主控制器111连接，用于基于所述作业控制指令，控制所述起重机沿x轴移动；

所述第二变频器113与所述主控制器111连接，用于基于所述作业控制指令，控制所述起重机沿y轴移动；

所述起升变频器114与所述主控制器111连接，用于基于所述作业控制指令，控制所述起重机沿z轴移动。

具体地，起重机控制站110内，可通过主控制器111生成作业控制指令，主控制器111通过第一变频器112控制起重机沿x轴移动，主控制器111通过第二变频器113控制起重机沿y轴移动，主控制器111通过起升变频器114控制起重机沿z轴移动，具体的移动距离，由主控制器111进行确定，并通过作业控制指令体现，实现起重机的精准控制。

可选地，所述起重机控制站110还包括：

显示设备115，与所述主控制器111连接，用于显示所述起重机的作业信息。

上述显示设备115可以为显示屏，还可以为触控屏，在显示器220为触控屏的情况下，可以通过触控屏调节起重机的作业信息，操作便捷。

可选地，所述主控制器111与所述第一变频器112、所述第二变频器113、所述起升变频器114和所述显示设备115之间的通讯协议包括Profinet协议，作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线技术。主控制器111可以为西门子S7-1500，最大传输128Byte，传输速度快，且可满足实时性要求，进一步实现起重机的高效控制。

可选地，图3是本实用新型提供的视频采集站120的结构示意图，如图3所示，所述视频采集站120包括工业交换机121和连接所述工业交换机121的多个摄像头122，所述多个摄像头122设置于所述起重机所在的生产车间内。

具体地，为进一步采集起重机完整流程信息，可在起重机所在的生产车间内设置多个摄像头122，实时采集机身周围的障碍物信息，此外，摄像头122还可设置于起重机机身上，减小摄像头122与障碍物之间的距离，进一步提高采集信息的准确度。

可选地，所述多个摄像头122的供电方式包括POE方式，摄像头122采用POE(PowerOver Ethernet)方式供电，在传输视频信号的同时，还能为多个摄像头122进行直流供电，可减少电缆铺设，进而降低供电成本。此外，多个摄像头122可以用以太网方式采集障碍物的视频信息。

可选地，图4是本实用新型提供的传感器131器采集站130的结构示意图，如图4所示，所述传感器131器采集站130包括多个传感器131，所述多个传感器131连接所述边缘处理机构200，用于将采集的数据上传至所述边缘处理机构200。

可选地，上述传感器131包括但不限于：温度传感器131、压力传感器131、湿度传感器131、重量传感器131、测距传感器131，本实用新型对此不作限制。

可选地，如图1所示，所述边缘处理机构200包括边缘计算智能网关210和显示器220，其中：

所述边缘计算智能网关210连接所述前端控制机构100，用于获取所述前端控制机构采集的数据，并对所述数据进行协议转换；

所述显示器220连接所述边缘计算智能网关210，用于对所述边缘计算智能网关210的数据进行数据分析及反馈控制。

具体地，前端控制机构100采集的底层数据上传至边缘计算智能网关210，由边缘计算智能网关210进行协议转换，边缘计算智能网关210设有多个工业接口，工业接口类型包括但不限于：LAN、RS232、RS485，且支持多种通讯协议，通讯协议包括但不限于：HTTP(Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议)、OPC(OLE for Process Control)、Modbus、TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)，实现IT与OT的融合。边缘计算智能网关210将协议转换后的数据上传至显示器220，进行数据实时处理、本地预分析，且在授权的情况下，可根据预置的规则对起重机各作业结构进行自动反馈控制，实现故障实时报警，进一步实现起重机的高效、精准控制。

可选地，如图1所示，所述数据管理机构300包括至少一台工控机320和至少一台服务器310，其中：

所述服务器310连接所述边缘处理机构200，用于接收所述边缘处理机构200上传的数据；

所述工控机320连接所述服务器310，用于基于所述服务器310接收的数据，确定对所述起重机的控制指令，并发送至所述边缘处理机构200。

具体地，边缘处理机构200对采集数据进行筛选后，将必要的数据可以通过光纤或者5G网络上传至服务器310上，或者还可以通过5G网络上传至云端，进行大数据分析，进一步实现边缘计算与云端大数据协同分析，进而实现预测性运维。此外，工控机320基于服务器310上的数据，对起重机各作业机构进行监测，并生成相应的作业控制指令，且通过人机交互界面进行数据业务展示，还可进行远程在线升级。生成的控制指令发送至边缘处理机构200，通过进一步计算，并转换为相应作业机构支持的协议，进行相应作业机构的精准控制。

可选地，工控机320包括但不限于：PC总线工业电脑(IPC)、可编程控制系统(Programmable Logic Controller，PLC)、分散型控制系统(Distributed ControlSystem，DCS)、现场总线系统(Fieldbus Control System，FCS)及数控系统(Computernumerical control，CNC)，本实用新型对此不作限制。

可选地，本实用新型中还可以只配置前端控制机构和边缘处理机构，由用户现有系统替代数据管理机构，将前端采集的数据与用户现有系统相连接，便于用户统一进行数据管理，节约成本，且易于迁移。

本实用新型提供的一种起重机智联通讯系统，通过前端控制机构100采集起重机的全流程作业信息及作业环境信息，并上传至边缘处理机构200进行数据处理后，由数据管理机构300进行统一管理，有效连接底层前端控制机构100和客户上游数据管理机构300，实现起重机全面、安全、高效的自动化运行，从而提高生产力和生产效率，提高用户体验感。

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310，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)

1.一种起重机智联通讯系统，其特征在于，包括：

前端控制机构，与起重机连接，用于获取起重机的全流程作业信息和作业环境信息；

边缘处理机构，与所述前端控制机构连接，用于对所述前端控制机构上传的信息进行处理；

数据管理机构，与所述边缘处理机构连接，用于基于所述边缘处理机构上传的信息对所述起重机作业进行管理。

2.根据权利要求1所述的起重机智联通讯系统，其特征在于，所述前端控制机构包括起重机控制站、视频采集站和传感器采集站，其中：

所述起重机控制站连接所述起重机和所述边缘处理机构，用于获取起重机的控制信息，并上传至所述边缘处理机构；

所述视频采集站连接所述边缘处理机构，用于获取所述起重机的机身周围的障碍物信息，并上传至所述边缘处理机构；

所述传感器采集站连接所述边缘处理机构，用于获取所述起重机的作业环境信息，并上传至所述边缘处理机构。

3.根据权利要求2所述的起重机智联通讯系统，其特征在于，所述起重机控制站包括主控制器、第一变频器、第二变频器和起升变频器，其中：

所述主控制器用于确定所述起重机的作业控制指令；

所述第一变频器与所述主控制器连接，用于基于所述作业控制指令，控制所述起重机沿x轴移动；

所述第二变频器与所述主控制器连接，用于基于所述作业控制指令，控制所述起重机沿y轴移动；

所述起升变频器与所述主控制器连接，用于基于所述作业控制指令，控制所述起重机沿z轴移动。

4.根据权利要求3所述的起重机智联通讯系统，其特征在于，所述起重机控制站还包括：

显示设备，与所述主控制器连接，用于显示所述起重机的作业信息。

5.根据权利要求4所述的起重机智联通讯系统，其特征在于，所述主控制器与所述第一变频器、所述第二变频器、所述起升变频器和所述显示设备之间的通讯协议包括Profinet协议。

6.根据权利要求2所述的起重机智联通讯系统，其特征在于，所述视频采集站包括工业交换机和连接所述工业交换机的多个摄像头，所述多个摄像头设置于所述起重机所在的生产车间内。

7.根据权利要求6所述的起重机智联通讯系统，其特征在于，所述多个摄像头的供电方式包括POE方式。

8.根据权利要求2所述的起重机智联通讯系统，其特征在于，所述传感器采集站包括多个传感器，所述多个传感器连接所述边缘处理机构，用于将采集的数据上传至所述边缘处理机构。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的起重机智联通讯系统，其特征在于，所述边缘处理机构包括边缘计算智能网关和显示器，其中：

所述边缘计算智能网关连接所述前端控制机构，用于获取所述前端控制机构采集的数据，并对所述数据进行协议转换；

所述显示器连接所述边缘计算智能网关，用于对所述边缘计算智能网关的数据进行数据分析及反馈控制。

10.根据权利要求9所述的起重机智联通讯系统，其特征在于，所述数据管理机构包括至少一台工控机和至少一台服务器，其中：

所述服务器连接所述边缘处理机构，用于接收所述边缘处理机构上传的数据；

所述工控机连接所述服务器，用于基于所述服务器接收的数据，确定对所述起重机的控制指令，并发送至所述边缘处理机构。

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