CN219567379U - 一种塔吊安全监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种塔吊安全监测系统，包括黑匣子以及与黑匣子通信连接的姿态监测组件、重量监测组件、高度监测组件、视频监控组件及显示器；本实用新型通过姿态监测组件、重量监测组件、高度监测组件对塔吊运行过程中的旋转角度、倾斜度、风速、起重量、提升高度及视频监控数据等进行24小时不间断地连续采集，可以全方面监视施工工地现场和设备的运行状况，利于及时发现问题和提出应对措施。

Description

一种塔吊安全监测系统

技术领域

本实用新型涉及塔吊技术领域，尤其涉及一种塔吊安全监测系统。

背景技术

塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备又名塔式起重机，以一节一节的接长(高)，用来吊施工用的钢筋、木楞、混凝土、钢管等施工的原材料。塔吊是工地上一种必不可少的设备。

随着建筑业的发展，建筑施工的机械化程度逐年提高，塔式起重机作为一种能够实现垂直和水平运输物料的机械，特别是因其起升高度高、起升重量大、工作幅度大等特点，在建筑业得到了广泛的应用。但是，由于塔机结构较庞大，并伴有高空作业，所以容易发生塔机倾翻事故。这些事故不仅影响了建筑施工的进度，而且给国家和人民带来了巨大的生命和财产损失。因而对塔机运行状态进行实时监测与管理具有重要意义。

虽然现有技术中也有多种关于解决塔吊的“监测”的技术手段，但是现有技术中的塔吊在对吊钩进行视频监控时，无法根据拍摄距离自动调节焦距，从而无法保障监控画面的清晰度。

发明内容

本实用新型提出一种塔吊安全监测系统，解决了现有技术中的塔吊在对吊钩进行视频监控时，无法根据拍摄距离自动调节焦距，从而无法保障监控画面的清晰度等问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种塔吊安全监测系统，包括黑匣子以及与黑匣子通信连接的姿态监测组件、重量监测组件、高度监测组件、视频监控组件及显示器；

所述姿态监测组件安装在驾驶室一侧的回转机构上，包括回转传感器、倾角传感器和风速传感器，所述姿态监测组件用于监测塔吊运行过程中的回转、倾角和风速数据，并将监测到的姿态数据传输给黑匣子；

所述重量监测组件包括安装在起重臂拉索上的称重传感器，用于监测拉索的承重量，并将监测到的重量数据传输给黑匣子；

所述高度监测组件包括安装在吊钩上的高度传感器，用于监测吊钩的高度数据，并将监测到的高度数据传输给黑匣子；

所述视频监控组件包括安装在塔吊小车上的摄像头，用于获取塔吊小车下方的视频监控数据，并将获取到的视频监控数据传输给黑匣子；

所述黑匣子安装在驾驶室内，用于接收、保存姿态数据、重量数据、高度数据和视频监控数据，并将接收到的监测数据实时发送给位于驾驶室的显示器进行显示，同时还将接收到的监测数据及自身位置信息通过4G网络上传到后台服务器。

作为本实用新型优选的方案，所述监测系统还包括UWB定位组件，所述UWB定位组件包括安装在姿态监测组件内的基站、安装在塔吊小车上的第一标签和安装在吊钩上的第二标签，所述基站分别与第一标签、第二标签无线通信，用于获取塔吊小车与吊钩的距离；所述UWB定位组件获取的数据经过姿态监测组件进行数据分析和整理后，通过485的通信方式发送给黑匣子。所述UWB定位组件基于UWB测距技术，可获取基站分别与第一标签、第二标签之间的距离，从而计算第一标签与第二标签之间的距离，即得到塔吊小车与吊钩之间的距离，实现小车和吊钩的精确定位。

作为本实用新型优选的方案，所述监测系统还包括充电组件，所述充电组件包括安装在驾驶室内的市电充电模块和安装在塔吊小车上的太阳能板，所述市电充电模块和太阳能板分别为蓄电池充电，所述蓄电池安装在塔吊小车上。

作为本实用新型优选的方案，所述市电充电模块包括依次电连接的市电接入端子、变压器、整流器和连接件，所述市电接入端子用于接入市电，所述变压器用于对市电进行降压，所述整流器用于将降压后的交流电转换为直流电，所述连接件用于将市电充电模块与蓄电池进行电连接。所述蓄电池内集成了过流过放及短路保护电路，可保障蓄电池充电的安全性。

作为本实用新型优选的方案，所述连接件包括绝缘支架、安装在绝缘支架上的两个电爪和安装在蓄电池上的两个导电条，两个导电条分别与蓄电池的正负极连接，两个电爪分别与整流器的输出端连接，所述绝缘支架安装在塔吊小车的移动路径上，当所述塔吊小车移动至绝缘支架正下方时，所述电爪的末端与导电条抵接，实现电爪与蓄电池的导通；通过设计电爪与导电条的配合，实现在固定位置对蓄电池进行充电，无需敷设电缆（由于蓄电池的位置是跟随塔吊小车移动的，不便敷设电缆）。

作为本实用新型优选的方案，所述整流器输出的直流电一方面为蓄电池充电，另一方面为黑匣子、显示器、姿态监测组件、重量监测组件供电；所述蓄电池为视频监控组件供电，由于摄像头耗电量大且位置不固定，因此通过在塔吊小车上搭载蓄电池专门为摄像头供电，保障摄像头的全天候持续运行；所述高度监测组件自带可更换电池。

作为本实用新型优选的方案，所述电爪为伸缩电爪，所述导电条的两端朝向远离电爪的方向弯折，这种结构设计可以使得当塔吊小车移动至绝缘支架下方的过程中，电爪的末端可以更顺畅地过渡到导电条上，使电爪与导电条的导通连接更加顺畅。

作为本实用新型优选的方案，所述充电组件还包括充电管理模块，所述充电管理模块用于检测市电充电模块是否与蓄电池电连接，若检测到市电充电模块与蓄电池电连接，则控制太阳能板与蓄电池断开电连接，否则控制太阳能板与蓄电池恢复电连接。在阳光充足的天气时，通过太阳能板对蓄电池进行充电，同时，由于太阳能板和蓄电池都是跟随塔吊小车移动的，相较市电充电具有更大范围的充电位置优势；在阳光不足的天气时，通过市电对蓄电池进行充电，可以提供更加稳定的充电模式；二者结合，能够保障蓄电池电量的稳定供给。

作为本实用新型优选的方案，所述摄像头为焦距可调摄像头，所述黑匣子根据塔吊小车与吊钩的距离自动调节摄像头的焦距，塔吊小车与吊钩的距离越远，则摄像头的焦距越长，使摄像头的焦距可以实时适配拍摄距离，从而保障了视频监控画面的清晰度。

有益效果

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果在于：

（1）本实用新型通过姿态监测组件、重量监测组件、高度监测组件对塔吊运行过程中的旋转角度、倾斜度、风速、起重量、提升高度及视频监控数据等进行24小时不间断地连续采集，可以全方面监视施工工地现场和设备的运行状况，利于及时发现问题和提出应对措施；

（2）本实用新型通过UWB定位组件对塔吊小车和吊钩进行精确定位，获取塔吊小车与吊钩的距离，并根据该距离自动调节摄像头的焦距，提高摄像头监控画面的效果；

（3）本实用新型通过太阳能板在阳光充足时对蓄电池进行充电，通过市电在阳光不足时对蓄电池进行充电，二者结合，能够保障蓄电池电量的稳定供给。

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，显而易见地，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他的附图。

图1为本实用新型一种塔吊安全监测系统的安装架构示意图；

图2为本实用新型一种塔吊安全监测系统的电气原理示意图；

图3为本实用新型实施例中连接件与蓄电池的导通结构示意图；

图中：1、驾驶室；2、塔吊小车；3、吊钩；4、起重臂；5、黑匣子；6、姿态监测组件；7、重量监测组件；8、高度监测组件；9、视频监控组件；10、显示器；11、市电充电模块；12、太阳能板；13、绝缘支架；14、电爪；15、导电条；16、蓄电池。

实施方式

下面将结合本实用新型实施例对本实用新型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做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。

参照图1、2所示，本实施例提供了一种塔吊安全监测系统，包括黑匣子5以及与黑匣子5通信连接的姿态监测组件6、重量监测组件7、高度监测组件8、视频监控组件9及显示器10；

所述姿态监测组件6安装在驾驶室1一侧的回转机构上，包括回转传感器、倾角传感器和风速传感器，所述姿态监测组件6用于监测塔吊运行过程中的回转、倾角和风速数据，并将监测到的姿态数据通过485通信方式发送给黑匣子5；

所述重量监测组件7包括安装在起重臂4拉索上的称重传感器，用于监测拉索的承重量，并将监测到的重量数据传输给黑匣子5；

所述高度监测组件8包括安装在吊钩3上的高度传感器，用于监测吊钩3的高度数据，并将监测到的高度数据传输给黑匣子5；

所述视频监控组件9包括安装在塔吊小车2上的摄像头，用于获取塔吊小车2下方的视频监控数据，并将获取到的视频监控数据通过无线传输的方式发送给黑匣子5；

所述黑匣子5安装在驾驶室1内，用于接收、保存姿态数据、重量数据、高度数据和视频监控数据，并将接收到的监测数据实时发送给位于驾驶室1的显示器10进行显示，同时还将接收到的监测数据及自身位置信息通过4G网络上传到后台服务器。

作为本实施例优选的方案，所述监测系统还包括UWB定位组件，所述UWB定位组件包括安装在姿态监测组件6内的基站、安装在塔吊小车2上的第一标签和安装在吊钩3上的第二标签，所述基站分别与第一标签、第二标签无线通信，用于获取塔吊小车2与吊钩3的距离；所述UWB定位组件获取的数据经过姿态监测组件6进行数据分析和整理后（姿态监测组件内集成有数据处理模块），通过485的通信方式发送给黑匣子5。所述UWB定位组件基于UWB测距技术，可获取基站分别与第一标签、第二标签之间的距离，从而计算第一标签与第二标签之间的距离，即得到塔吊小车2与吊钩3之间的距离，实现小车和吊钩3的精确定位。

本实施例中，第一标签安装在视频监控组件9内，第二标签安装在高度监测组件8内，基站与两个标签进行无线通信，将两个标签的电量、工作信息传给基站，同时基站可以将黑匣子5的控制指令发送给两个标签，控制标签的工作状态；基站由黑匣子5供电，两个标签由自带的干电池供电，且两个标签的干电池均集成了电量监测单元，用于监测两个标签的电量信息。

作为本实施例优选的方案，所述监测系统还包括充电组件，所述充电组件包括安装在驾驶室1的市电充电模块11和安装在塔吊小车2上的太阳能板12，所述市电充电模块11和太阳能板12分别为蓄电池16充电，所述蓄电池16安装在塔吊小车2上。

由于受太阳光线强度影响，通过太阳能板12给蓄电池16充电的电压和功率不稳定，因此，本实施例的蓄电池16内集成了电压跟随电路，能够保持在额定充电电压内，匹配对应的最高功率以达到比较稳定的充电状态。

作为本实施例优选的方案，所述市电充电模块11包括依次电连接的市电接入端子、变压器、整流器和连接件，所述市电接入端子用于接入市电，所述变压器用于对市电进行降压，所述整流器用于将降压后的交流电转换为直流电，所述连接件用于将市电充电模块11与蓄电池16进行电连接。所述蓄电池16内集成了过流过放及短路保护电路，可保障蓄电池16充电的安全性。

如图3所示，作为本实施例优选的方案，所述连接件包括绝缘支架13、安装在绝缘支架13上的两个电爪14和安装在蓄电池16上的两个导电条15，两个导电条15分别与蓄电池16的正负极连接，两个电爪14分别与整流器的输出端连接，所述绝缘支架13安装在塔吊小车2的移动路径上，当所述塔吊小车2移动至绝缘支架13正下方时，所述电爪14的末端与导电条15抵接，实现电爪14与蓄电池16的导通；通过设计电爪14与导电条15的配合，实现在固定位置对蓄电池16进行充电，无需敷设电缆（由于蓄电池16的位置是跟随塔吊小车2移动的，不便敷设电缆）。

作为本实施例优选的方案，所述整流器输出的直流电一方面为蓄电池16充电，另一方面为黑匣子5、显示器10、姿态监测组件6、重量监测组件7供电；所述蓄电池16为视频监控组件9供电，由于摄像头耗电量大且位置不固定，因此通过在塔吊小车2上搭载蓄电池16专门为摄像头供电，保障摄像头的全天候持续运行；所述高度监测组件8自带可更换电池。

作为本实施例优选的方案，所述电爪14为伸缩电爪，所述导电条15的两端朝向远离电爪14的方向弯折，这种结构设计可以使得当塔吊小车2移动至绝缘支架13下方的过程中，电爪14的末端可以更顺畅地过渡到导电条15上，使电爪14与导电条15的导通连接更加顺畅。

作为本实施例优选的方案，所述充电组件还包括充电管理模块，所述充电管理模块用于检测市电充电模块11是否与蓄电池16电连接，若检测到市电充电模块11与蓄电池16电连接，则控制太阳能板12与蓄电池16断开电连接，否则控制太阳能板12与蓄电池16恢复电连接。本实施例的充电管理模块包括充电检测模块和电动开关，所述充电检测模块用于监测市电充电模块11是否与蓄电池16电连接，所述电动开关用于控制太阳能板12与蓄电池16的通断状态；在阳光充足的天气时，通过太阳能板12对蓄电池16进行充电，同时，由于太阳能板12和蓄电池16都是跟随塔吊小车2移动的，相较市电充电具有更大范围的充电位置优势；在阳光不足的天气时，通过市电对蓄电池16进行充电，可以提供更加稳定的充电模式；二者结合，能够保障蓄电池16电量的稳定供给。

作为本实施例优选的方案，所述摄像头为焦距可调摄像头，所述黑匣子5根据塔吊小车2与吊钩3的距离自动调节摄像头的焦距，塔吊小车2与吊钩3的距离越远，则摄像头的焦距越长，使摄像头的焦距可以实时适配拍摄距离，从而保障了视频监控画面的清晰度。

本实施例中的黑匣子5内部设有电源模块、GPS定位模块、数据采集模块（超过100ms/次的高频采集速率）、数据存储模块（可本地保存30天以上）和4G通信模块，电源模块用于将220V市电转换为12V的直流电供自身及姿态监测组件6和充电组件使用；GPS定位模块用于获取塔吊的位置信息，数据采集模块用于采集姿态监测组件6、重量监测组件7、高度监测组件8、视频监控组件9及UWB定位组件的监测数据，通过4G网络，将黑匣子5获取到的监测数据和当前位置信息上传到后台服务器，工作人员可以通过网络实时观看塔吊的工作状态。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种塔吊安全监测系统，其特征在于，包括黑匣子(5)以及与黑匣子(5)通信连接的姿态监测组件(6)、重量监测组件(7)、高度监测组件(8)、视频监控组件(9)及显示器(10)；

所述姿态监测组件(6)安装在驾驶室(1)一侧的回转机构上，包括回转传感器、倾角传感器和风速传感器，所述姿态监测组件(6)用于监测塔吊运行过程中的回转、倾角和风速数据，并将监测到的姿态数据传输给黑匣子(5)；

所述重量监测组件(7)包括安装在起重臂(4)拉索上的称重传感器，用于监测拉索的承重量，并将监测到的重量数据传输给黑匣子(5)；

所述高度监测组件(8)包括安装在吊钩(3)上的高度传感器，用于监测吊钩(3)的高度数据，并将监测到的高度数据传输给黑匣子(5)；

所述视频监控组件(9)包括安装在塔吊小车(2)上的摄像头，用于获取塔吊小车(2)下方的视频监控数据，并将获取到的视频监控数据传输给黑匣子(5)；所述摄像头为焦距可调摄像头，所述黑匣子(5)根据塔吊小车(2)与吊钩(3)的距离自动调节摄像头的焦距；

所述黑匣子(5)安装在驾驶室(1)内，用于接收、保存姿态数据、重量数据、高度数据和视频监控数据，并将接收到的监测数据实时发送给位于驾驶室(1)的显示器(10)进行显示，同时还将接收到的监测数据及自身位置信息通过4G网络上传到后台服务器。

2.如权利要求1所述的一种塔吊安全监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括UWB定位组件，所述UWB定位组件包括安装在姿态监测组件(6)内的基站、安装在塔吊小车(2)上的第一标签和安装在吊钩(3)上的第二标签，所述基站分别与第一标签、第二标签无线通信，用于获取塔吊小车(2)与吊钩(3)的距离；所述UWB定位组件获取的数据经过姿态监测组件(6)进行数据分析和整理后，通过485的通信方式发送给黑匣子(5)。

3.如权利要求1所述的一种塔吊安全监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括充电组件，所述充电组件包括安装在驾驶室(1)内的市电充电模块(11)和安装在塔吊小车(2)上的太阳能板(12)，所述市电充电模块(11)和太阳能板(12)分别为蓄电池(16)充电，所述蓄电池(16)安装在塔吊小车(2)上。

4.如权利要求3所述的一种塔吊安全监测系统，其特征在于，所述市电充电模块(11)包括依次电连接的市电接入端子、变压器、整流器和连接件，所述市电接入端子用于接入市电，所述变压器用于对市电进行降压，所述整流器用于将降压后的交流电转换为直流电，所述连接件用于将市电充电模块(11)与蓄电池(16)进行电连接。

5.如权利要求4所述的一种塔吊安全监测系统，其特征在于，所述连接件包括绝缘支架(13)、安装在绝缘支架(13)上的两个电爪(14)和安装在蓄电池(16)上的两个导电条(15)，两个导电条(15)分别与蓄电池(16)的正负极连接，两个电爪(14)分别与整流器的输出端连接，所述绝缘支架(13)安装在塔吊小车(2)的移动路径上，当所述塔吊小车(2)移动至绝缘支架(13)正下方时，所述电爪(14)的末端与导电条(15)抵接。

6.如权利要求5所述的一种塔吊安全监测系统，其特征在于，所述整流器输出的直流电一方面为蓄电池(16)充电，另一方面为黑匣子(5)、显示器(10)、姿态监测组件(6)、重量监测组件(7)供电；所述蓄电池(16)为视频监控组件(9)供电；所述高度监测组件(8)自带可更换电池。

7.如权利要求5所述的一种塔吊安全监测系统，其特征在于，所述电爪(14)为伸缩电爪，所述导电条(15)的两端朝向远离电爪(14)的方向弯折。

8.如权利要求3所述的一种塔吊安全监测系统，其特征在于，所述充电组件还包括充电管理模块，所述充电管理模块用于检测市电充电模块(11)是否与蓄电池(16)电连接，若检测到市电充电模块(11)与蓄电池(16)电连接，则控制太阳能板(12)与蓄电池(16)断开电连接，否则控制太阳能板(12)与蓄电池(16)恢复电连接。