CN218754658U - 一种港口门机智能防碰撞系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及港口门机防碰撞技术领域，尤其涉及一种港口门机智能防碰撞系统，所述计算上位机用于接收通过数据采集下位机上传的门机臂杆趴杆角度数据和门机当前方位数据，所述激光测距数据采集装置用于采集激光测距仪发出的测距信号并将测距数据以无线传输的方式传输给计算上位机，所述雷达阵列和UWB测距基站分别通过CAN和以太网与计算上位机进行数据传输，计算上位机基于其接收到的门机臂杆趴杆角度数据、门机当前方位数据、激光测距数据采集装置发出的测距数据、雷达阵列发出的测距数据和UWB测距基站获取的门机位置数据以及相邻门机之间的距离数据发出预警信号或报警信号。本实用新型提供了一种针对港口门机的作业场景设计的专用防碰撞系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及港口门机防碰撞技术领域，尤其涉及一种港口门机智能防碰撞系统。
背景技术
港口门机是门座起重机，简称门吊或门机，是电力驱动、有轨运行的臂架类起重机之一，它的构造大体上可以分为两大部分：上部旋转部分和下部运行部分；上部旋转部分安装在一个门形底架上，并相对于下部运行部分可以实现360°任意旋转；门架可以沿轨道运行，同时它又是起重机的承重部分；起重机的自重和吊重均由门架承受，并由它传到地面轨道上，门座起重机正是由此门形底座而得名的。
港口门机工作环境中设备密集，空间有限，门机作业区域内，会有其他作业门机，有门机相互碰撞的风险；材料运输车辆、场内通勤车辆、人员等在轨道上移动和穿梭，门机移动时有与地面车辆人员碰撞的危险，地面必须配置安全员，不仅浪费人力，而且影响作业效率；临近船只，门机司机在吊装作业时，容易与船只发生碰撞，造成重大损失。因此急需一种适用于港口门机的智能防碰撞系统来降低门机作业时的碰撞风险，避免人员，设备损失。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种港口门机智能防碰撞系统，以解决上述背景技术中存在的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种港口门机智能防碰撞系统，其特征在于，包括：门机工作状态数据采集系统、数据采集下位机、计算上位机、激光测距仪、激光测距数据采集装置、雷达阵列和UWB测距基站，所述门机工作状态数据采集系统包括：用于采集门机臂杆趴杆角度数据的臂杆角度传感器和用于采集门机当前方位数据的方位传感器；所述计算上位机用于接收通过数据采集下位机上传的门机臂杆趴杆角度数据和门机当前方位数据，所述激光测距数据采集装置用于采集激光测距仪发出的测距信号并将测距数据以无线传输的方式传输给计算上位机，所述雷达阵列和UWB测距基站分别通过CAN和以太网与计算上位机进行数据传输，计算上位机基于其接收到的门机臂杆趴杆角度数据、门机当前方位数据、激光测距数据采集装置发出的测距数据、雷达阵列发出的测距数据和UWB测距基站获取的门机位置数据以及相邻门机之间的距离数据发出预警信号或报警信号。
进一步的，所述门机工作状态数据采集系统还包括：用于修正齿轮组长期运行产生的累积误差的方位自动校正传感器和用于采集风速风向数据的风速传感器，所述方位自动校正传感器和风速传感器均部署在门机上。
进一步的，所述数据采集下位机部署在门机转台上，所述数据采集下位机与计算上位机之间通过RS485接口进行串行通讯。
进一步的，所述计算上位机包括用于显示门机臂杆趴杆角度数据、门机当前方位数据、激光测距数据采集装置发出的测距数据、雷达阵列发出的测距数据、UWB测距基站获取的门机位置数据、相邻门机之间的距离数据以及盲区辅助视频的交互式触摸显示屏。
进一步的，还包括用于工作区不同门机之间数据通讯的433无线通讯模块，所述433无线通讯模块为数传电台。
进一步的，还包括声光报警装置，所述声光报警装置与计算上位机电性连接，所述声光报警装置部署在门机外侧位于驾驶室前方的位置处。
进一步的，所述激光测距仪设置有四个，四个激光测距仪分别设置在门机的左前部、左后部、右前部和右后部，所述激光测距仪为漫反射激光测距仪。
进一步的，所述雷达阵列由若干个均匀分布在门机侧面的微波雷达构成，所述雷达阵列和UWB测距基站均部署在门机上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本系统，针对港口门机的作业环境及特点，有针对性的设计港口门机防撞系统可以为安全生产提供保障，避免一些安全事故的发生，减少人员财产损失。
2、本发明高度集成的显示系统，在提供更多的安全保障同时，没有挤占更多的操作空间。
3、本系统采用多重手段，吊车姿态计算，雷达探测，激光探测，UWB无线测距等多重防护，比单一手段防碰，防碰覆盖面积更大，盲区更小；多重防碰撞方式之间能形成互为保障互为补充的关系，改善了单一手段受环境天气影响，防碰撞系统的安全性更高。
4、本系统，针对港口门机的作业规范，不设定群防计算主机，采用无线广播的方式，广播本机的工作状态，并将数据发送到其他主机；结构更简单，配置更灵活。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构图；
图2是本实用新型的系统流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。
参见图1～2所示，一种港口门机智能防碰撞系统，其特征在于，包括：门机工作状态数据采集系统、数据采集下位机、计算上位机、激光测距仪、激光测距数据采集装置、雷达阵列和UWB测距基站，门机工作状态数据采集系统包括：用于采集门机臂杆趴杆角度数据的臂杆角度传感器和用于采集门机当前方位数据的方位传感器；计算上位机用于接收通过数据采集下位机上传的门机臂杆趴杆角度数据和门机当前方位数据，激光测距数据采集装置用于采集激光测距仪发出的测距信号并将测距数据以无线传输的方式传输给计算上位机，雷达阵列和UWB测距基站分别通过CAN和以太网与计算上位机进行数据传输，计算上位机基于其接收到的门机臂杆趴杆角度数据、门机当前方位数据、激光测距数据采集装置发出的测距数据、雷达阵列发出的测距数据和UWB测距基站获取的门机位置数据以及相邻门机之间的距离数据发出预警信号或报警信号。
门机工作状态数据采集系统包括一个角度传感器和一个方位传感器，角度传感器采集门机臂杆趴杆角度数据，方位传感器通过齿轮机构于门机回装动力部分连接配合绝对值编码器，计算门机当前方位。
门机工作状态数据采集系统还包括：用于修正齿轮组长期运行产生的累积误差的方位自动校正传感器和用于采集风速风向数据的风速传感器，方位自动校正传感器和风速传感器均部署在门机上。
数据采集下位机部署在门机转台上，数据采集下位机与计算上位机之间通过RS485接口进行串行通讯；数据采集下位机包含以下功能模块：
1)供电模块，为系统提供电力；
2)数据处理单元(MCU)，处理初步采集数据，并与计算上位机通讯；
3)绝对值编码器信号采集模块，用于回转方位采集和绝对值编码器驱动及信号读入；
4)开关量输出，报警控制开关量输出，根据需要连接报警装置，制动控制装置；
5)角度传感器信号采集模块，角度传感器驱动及信号采集。
计算上位机包括用于显示门机臂杆趴杆角度数据、门机当前方位数据、激光测距数据采集装置发出的测距数据、雷达阵列发出的测距数据、UWB测距基站获取的门机位置数据、相邻门机之间的距离数据以及盲区辅助视频的交互式触摸显示屏；计算上位机通过无线通讯模块承担数据交互任务。
还包括用于工作区不同门机之间数据通讯的433无线通讯模块，433无线通讯模块为数传电台，防止碰撞发生。
还包括声光报警装置，声光报警装置与计算上位机电性连接，声光报警装置部署在门机外侧位于驾驶室前方的位置处。
激光测距仪设置有四个，四个激光测距仪分别设置在门机的左前部、左后部、右前部和右后部，激光测距仪为漫反射激光测距仪，激光测距仪用于监测门机行走轨道上的入侵人员和物体。
激光测距数据采集装置包括以下功能模块：
1)供电模块，用于激光测距数据采集装置中各模块和激光测距仪供电；
2)2路4～20mA信号采集模块，对激光测距信号进行采集。
3)无线数传模块，将激光测距数据通过无线传输到驾驶室内的计算上位机。
雷达阵列由若干个均匀分布在门机侧面的微波雷达构成，雷达阵列和UWB测距基站均部署在门机上，UWB测距基站用于获取门机位置数据以及相邻门机相互之间的距离数据，雷达阵列能够有效的对金属物体进行侦测，对作业范围内的活动物体也可以进行有效侦测。
该系统的工作流程如下：首先获取本机的姿态数据，接着获取相邻门机的姿态数据，通过UWB测距基站获取当前门机与相邻门机的位置关系，然后接收无线广播获取当前门机与相邻门机的位置管子，此时计算上位机进行门机安全距离的判定，如果判定相邻门机距离不安全，则依次进行臂架碰撞判断和转台碰撞判断，如果相邻门机上的臂架或转台有发生碰撞的风险，则进行报警或预警的判断，如果判定碰撞风险较大则发送报警信号并进行无线广播，如果判定碰撞风险较小则发送预警信号并对门机工作状态进行无线广播；如果判定相邻门机距离安全或判断相邻门机上的臂架和转台均不会发生碰撞则通过雷达阵列发出的测距数据，进行雷达数据获取，接着进行雷达防碰判断，如果雷达防碰判断有发生碰撞的风险，则进行报警或预警的判断，如果雷达防碰判断没有发生碰撞的风险则进行激光测距数据的获取，接着进行轨道安全判断，如果判断轨道不安全则进行报警或预警的判断，如果判断轨道安全则进行对门机工作状态进行无线广播。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种港口门机智能防碰撞系统，其特征在于，包括：门机工作状态数据采集系统、数据采集下位机、计算上位机、激光测距仪、激光测距数据采集装置、雷达阵列和UWB测距基站，所述门机工作状态数据采集系统包括：用于采集门机臂杆趴杆角度数据的臂杆角度传感器和用于采集门机当前方位数据的方位传感器；所述计算上位机用于接收通过数据采集下位机上传的门机臂杆趴杆角度数据和门机当前方位数据，所述激光测距数据采集装置用于采集激光测距仪发出的测距信号并将测距数据以无线传输的方式传输给计算上位机，所述雷达阵列和UWB测距基站分别通过CAN和以太网与计算上位机进行数据传输，计算上位机基于其接收到的门机臂杆趴杆角度数据、门机当前方位数据、激光测距数据采集装置发出的测距数据、雷达阵列发出的测距数据和UWB测距基站获取的门机位置数据以及相邻门机之间的距离数据发出预警信号或报警信号。
2.根据权利要求1所述的一种港口门机智能防碰撞系统，其特征在于：所述门机工作状态数据采集系统还包括：用于修正齿轮组长期运行产生的累积误差的方位自动校正传感器和用于采集风速风向数据的风速传感器，所述方位自动校正传感器和风速传感器均部署在门机上。
3.根据权利要求1所述的一种港口门机智能防碰撞系统，其特征在于：所述数据采集下位机部署在门机转台上，所述数据采集下位机与计算上位机之间通过RS485接口进行串行通讯。
4.根据权利要求1所述的一种港口门机智能防碰撞系统，其特征在于：所述计算上位机包括用于显示门机臂杆趴杆角度数据、门机当前方位数据、激光测距数据采集装置发出的测距数据、雷达阵列发出的测距数据、UWB测距基站获取的门机位置数据、相邻门机之间的距离数据以及盲区辅助视频的交互式触摸显示屏。
5.根据权利要求1所述的一种港口门机智能防碰撞系统，其特征在于：还包括用于工作区不同门机之间数据通讯的433无线通讯模块，所述433无线通讯模块为数传电台。
6.根据权利要求1所述的一种港口门机智能防碰撞系统，其特征在于：还包括声光报警装置，所述声光报警装置与计算上位机电性连接，所述声光报警装置部署在门机外侧位于驾驶室前方的位置处。
7.根据权利要求1所述的一种港口门机智能防碰撞系统，其特征在于：所述激光测距仪设置有四个，四个激光测距仪分别设置在门机的左前部、左后部、右前部和右后部，所述激光测距仪为漫反射激光测距仪。
8.根据权利要求1所述的一种港口门机智能防碰撞系统，其特征在于：所述雷达阵列由若干个均匀分布在门机侧面的微波雷达构成，所述雷达阵列和UWB测距基站均部署在门机上。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117608256A (zh) * | 2024-01-23 | 2024-02-27 | 山东朝辉自动化科技有限责任公司 | 一种门机多机自动化作业协同规划的方法 |
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2022
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