一种建筑施工塔吊机防碰系统技术方案

本发明专利技术公开了一种建筑施工塔吊机防碰系统，所述系统包括防碰撞预警中央处理装置和多台建筑施工塔吊机，各台塔吊机有报警装置，防碰撞预警中央处理装置包括：第一塔吊机横臂高度确定单元模块，确定第一塔吊机的横臂高度H1；第二塔吊机横臂高度确定单元模块，确定第二塔吊机的横臂高度H2；横臂高度比较单元模块，比较H1和H2，将横臂高度较低的塔吊机确定为低高度塔吊机，将横臂高度较高的塔吊机确定为高高度塔吊机；吊绳位置确定单元模块，确定高高度塔吊机的吊绳的位置；横臂位置确定单元模块，确定低高度塔吊机的横臂的位置；空间距离确定单元模块，确定吊绳与横臂的空间距离；报警指示单元模块，当空间距离小于防碰撞距离时，指示第一和第二塔吊机的报警装置进行报警。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑施工塔吊机防碰系统本申请是2017年8月11日提交的申请号为201710683918.4、专利技术名称为“建筑施工塔吊机群防碰撞预警辅助系统”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及建筑施工塔吊机群吊装作业防碰撞预警。
技术介绍
目前城市建筑楼宇的密集型施工使得塔吊机作业环境变得复杂。建筑施工塔吊机群吊装作业时存在两台及以上塔吊机交叉重叠作业，而指挥塔吊机群吊装作业现有系统是采用“操作员+吊装员”组合方式来实现的。这种系统，对人的综合素质要求严格，需要操作员与吊装员建立统一关系、密切配合才可完成吊装作业，操控流程复杂，智能化程度低且不经济；另外，人为操作或指挥失误容易引发安全事故，比如塔吊机之间碰撞或塔吊机与周围建筑物之间的碰撞等。为避免塔吊机群在交叉重叠区域进行吊装作业中发生碰撞事故，急需一类能够实时监控塔吊机吊装运行且能发出预警信号的建筑施工塔吊机及其吊装作业防碰撞预警系统。
技术实现思路
本专利技术鉴于以上情况，提出用于缓解或消除现有技术中存在的一项或更多的缺点，至少提供一种有益的选择。为实现以上目的，本专利技术公开了一种建筑施工塔吊机防碰系统，所述系统包括多台建筑施工塔吊机和一个防碰撞中央处理装置，各所述建筑施工塔吊机具有报警装置，所述防碰撞中央处理装置包括：第一塔吊机横臂高度确定单元模块，确定第一建筑施工塔吊机的横臂高度H1；第二塔吊机横臂高度确定单元模块，确定第二建筑施工塔吊机的横臂高度H2；横臂高度比较单元模块，比较H1和H2，将横臂高度较低的建筑施工塔吊机确定为低高度塔吊机，将横臂高度较高的建筑施工塔吊机确定为高高度塔吊机；吊绳位置确定单元模块，确定所述高高度塔吊机的吊绳的位置；横臂位置确定单元模块，确定所述低高度塔吊机的横臂的位置；空间距离确定单元模块，确定所述吊绳与所述横臂的空间距离；报警指示单元模块，当所述空间距离小于防碰撞距离时，指示所述第一塔吊机和所述第二塔吊机的报警装置进行报警。依据本专利技术的技术方案，能够减少人工值守体系方法的过程环节，提高建筑施工塔吊机群吊装作业的安全性。附图说明结合附图，可以更好地理解本专利技术。但是附图仅仅是示例性的，不是对本专利技术的保护范围的限制。图1示出了一种建筑施工塔吊机防碰系统的示意图；图2示出了依据本专利技术一种实施方式的建筑施工塔吊机防碰撞系统的防碰撞中央处理装置内部运算的示意性方框图；图3示出了交叠预判断单元模块的工作原理示意图；图4示出了依据本专利技术又一种实施方式的建筑施工塔吊机防碰系统的防碰撞中央处理装置内部运算的示意性方框图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施例作进一步详述，但不构成对本专利技术的任何限制。图1示出了一种建筑施工塔吊机防碰系统的示意图。尽管图1仅示出了两台建筑施工塔吊机，但本领域技术人员应该理解，本专利技术的建筑施工塔吊机群可以包括更多的建筑施工塔吊机，各塔吊机上均安装有报警装置。如图1所示，依据本专利技术的一种建筑施工塔吊机群防碰撞预警辅助系统包括两台或更多台建筑施工塔吊机以及防碰撞中央处理装置。各建筑施工塔吊机具有报警装置和信息发送接收装置，传送防碰撞中央处理装置所需的信息，如吊臂的角速度、速度等，并接收来自防碰撞中央处理装置的指示，如进行报警的指示等。防碰撞中央处理装置也具有信息发送接收装置，用于从各建筑施工塔吊机接收所需的信息以及向各建筑施工塔吊机发送指令。尽管图中示出的防碰撞中央处理装置为具有显示装置的IPAD形式的装置，但是本领域的技术人员应该意识到，该防碰撞中央处理装置可以为计算机、芯片、现场可编程门阵列等，可以具有或不具有显示装置，可以具有鼠标、键盘、触摸屏等输入装置。防碰撞中央处理装置可以安装在某个塔吊机上，也可以和各塔吊机相独立。经过专利技术人的观察和走访，专利技术人发现，如图1所示，建筑施工塔吊机群中各塔吊机出现相互碰撞的重要情况是一台塔吊机的吊绳与另一台塔吊机的横臂发生碰撞和纠缠。图2示出了依据本专利技术一种实施方式的建筑施工塔吊机防碰撞系统的防碰撞中央处理装置内部运算的示意性方框图。如图2所示，依据本专利技术一种实施方式的建筑施工塔吊机群防碰撞预警辅助系统的防碰撞中央处理装置包括第一横臂高度确定单元模块201、第二横臂高度确定单元模块202、横臂高度比较单元模块203、吊绳位置确定单元模块204、横臂位置确定单元模块205、空间距离确定单元模块206、报警指示单元模块207。在工作时，首先第一横臂高度确定单元模块201确定第一建筑施工塔吊机的横臂高度H1；然后第二横臂高度确定单元模块202确定第二建筑施工塔吊机的横臂高度H2；然后横臂高度比较单元模块203比较H1和H2，将横臂高度较低的建筑施工塔吊机确定为低高度塔吊机，将横臂高度较高的建筑施工塔吊机确定为高高度塔吊机；接着，吊绳位置确定单元模块204，确定所述高高度塔吊机的吊绳的位置；同时或先后地，横臂位置确定单元模块205确定所述低高度塔吊机的横臂的位置；然后，空间距离确定单元模块206确定所述吊绳与所述横臂的空间距离；最后，如果所述空间距离小于防碰撞距离，则报警指示单元模块207指示第一建筑施工塔吊机和第二建筑施工塔吊机的报警装置进行报警。这些报警装置例如是能够发出音频、视频、或光或声的任何报警装置。根据一种实施方式，本专利技术的系统的防碰撞中央处理装置还包括交叠预判断单元模块208，判断第一建筑施工塔吊机和第二建筑施工塔吊机的工作范围是否交叠，该交叠预判断可以是由实现该判断单元模块的处理器自行进行判断，也可以是从外部接收判断结果。在进行自行判断时，根据一种实施方式，该交叠预判断单元模块208包括分别以所述第一建筑施工塔吊机的塔身和第二建筑施工塔吊机的塔身为圆心，分别以所述第一建筑施工塔吊机的横臂长度和第二建筑施工塔吊机的横臂长度为半径画圆，如果这两个圆在塔身所在的地平面上相交，则判断第一建筑施工塔吊机和第二建筑施工塔吊机的工作范围交叠。图3示意性示出了这种交叠预判断的工作原理。建筑施工塔吊机在进行作业时，塔身基本上长时间不动，而横臂围绕塔身旋转，其活动范围在地面的投影形成了圆形。受到转动范围的限制，也可能是半圆或弧形。因而本专利技术的画圆应该理解为包括画弧。吊绳不一定总是在横臂的端部，可能随着横臂上的小车沿横臂运动，但是作为预判断则将横臂的端部作为具有交叠风险的度量点。横臂经常会支在塔身上，即横臂作为一个整体通常并不以塔身为起点，但是为了陈述的方便，根据上下文，横臂可能指代从塔身到横臂的端部这一段，该段上具有吊绳悬垂处，用于下放和收起吊绳。如果所画的两个圆没有交集，则这两个建筑施工塔吊机没有工作交叠区域，不会发生碰撞，此时可以结束判断。如果有交叠区域，则进行单元模块201以及其后的各单元的工作。根据一种实施方式，交叠预判断单元模块包括分别以所述第一建筑施工塔吊机的塔身和第二建筑施工塔吊机的塔身为圆心，分别以所述第一建筑施工塔吊机的横臂长度与大于1的第一系数的乘积，与第二建筑施工塔吊机的横臂长度为半径画圆，如果这两个圆在塔身所在的地平面上相交，则判断第一建筑施工塔吊机和第二建筑施工塔吊机的工作范围交叠。这种实施方式和上段描述的实施方式的不同是将某个横臂的长度利用大于1的第一系数进行了延长，以延长后的长度作为半径进行画圆，所述第一系数的计算公式如下：式中：n为大于1的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建筑施工塔吊机防碰系统，所述系统包括多台建筑施工塔吊机和一个防碰撞中央处理装置，各所述建筑施工塔吊机具有报警装置，所述防碰撞中央处理装置包括：第一塔吊机横臂高度确定单元模块，确定第一建筑施工塔吊机的横臂高度H1；第二塔吊机横臂高度确定单元模块，确定第二建筑施工塔吊机的横臂高度H2；横臂高度比较单元模块，比较H1和H2，将横臂高度较低的建筑施工塔吊机确定为低高度塔吊机，将横臂高度较高的建筑施工塔吊机确定为高高度塔吊机；吊绳位置确定单元模块，确定所述高高度塔吊机的吊绳的位置；横臂位置确定单元模块，确定所述低高度塔吊机的横臂的位置；空间距离确定单元模块，确定所述吊绳与所述横臂的空间距离；报警指示单元模块，当所述空间距离小于防碰撞距离时，指示所述第一塔吊机和所述第二塔吊机的报警装置进行报警。所述防碰撞中央处理装置还包括交叠判断单元模块，所述交叠判断单元模块根据所述低高度塔吊机的横臂端部的位置和所述高高度塔吊机的吊绳的位置，确定所述低高度塔吊机的工作范围是否与所述高高度塔吊机的吊绳相交叠，当所述交叠判断单元模块判断出所述低高度塔吊机的工作范围与所述高高度塔吊机的吊绳相交叠时，所述空间距离确定单元模块确定所述吊绳与所述横臂的空间距离，所述交叠判断单元模块分别以所述高高度建筑施工塔吊机的塔身和低高度建筑施工塔吊机的塔身为圆心，分别以所述高高度建筑施工塔吊机的横臂沿线至吊绳悬垂处的长度与外延长度的和、低高度建筑施工塔吊机的横臂长度为半径画圆；如果这两个圆在塔身所在的地平面上相交，则判断高高度建筑施工塔吊机和低高度建筑施工塔吊机的工作范围交叠，所述外延长度的计算公式如下：...

【技术特征摘要】
1.一种建筑施工塔吊机防碰系统，所述系统包括多台建筑施工塔吊机和一个防碰撞中央处理装置，各所述建筑施工塔吊机具有报警装置，所述防碰撞中央处理装置包括：第一塔吊机横臂高度确定单元模块，确定第一建筑施工塔吊机的横臂高度H1；第二塔吊机横臂高度确定单元模块，确定第二建筑施工塔吊机的横臂高度H2；横臂高度比较单元模块，比较H1和H2，将横臂高度较低的建筑施工塔吊机确定为低高度塔吊机，将横臂高度较高的建筑施工塔吊机确定为高高度塔吊机；吊绳位置确定单元模块，确定所述高高度塔吊机的吊绳的位置；横臂位置确定单元模块，确定所述低高度塔吊机的横臂的位置；空间距离确定单元模块，确定所述吊绳与所述横臂的空间距离；报警指示单元模块，当所述空间距离小于防碰撞距离时，指示所述第一塔吊机和所述第二塔吊机的报警装置进行报警。所述防碰撞中央处理装置还包括交叠判断单元模块，所述交叠判断单元模块根据所述低高度塔吊机的横臂端部的位置和所述高高度塔吊机的吊绳的位置，确定所述低高度塔吊机的工作范围是否与所述高高度塔吊机的吊绳相交叠，当所述交叠判断单元模块判断出所述低高度塔吊机的工作范围与所述高高度塔吊机的吊绳相交叠时，所述空间距离确定单元模块确定所述吊绳与所述横臂的空间距离，所述交叠判断单元模块分别以所述高高度建筑施工塔吊机的塔身和低高度建筑施工塔吊机的塔身为圆心，分别以所述高高度建筑施工塔吊机的横臂沿线至吊绳悬垂处的长度与外延长度的和、低高度建筑施工塔吊机的横臂长度为半径画圆；如果这两个圆在塔身所在的地平面上相交，则判断高高度建筑施工塔吊机和低高度建筑施工塔吊机的工作范围交叠，所述外延长度的计算公式如下：式中：LK为外延长度；L绳为高高度塔吊机的吊绳长；l为高高度塔吊机的横臂沿线至吊绳悬垂处的长度；ω1、a1分别为高高度塔吊机的运动角速度和正常制动加速度；V风、a风分别为风的运动速度与加速度。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述防碰撞中央处理装置还包括交叠判断单元模块，所述交叠判断单元模块根据所述低高度塔吊机的横臂端部的位置和所述高高度塔吊机的吊绳的位置，确定所述低高度塔吊机的工作范围是否与所述高高度塔吊机的吊绳相交叠，当所述交叠判断单元模块判断为所述低高度塔吊机的工作范围与所述高高度塔吊机的吊绳相交叠时，所述空间距离确定单元模块确定所述吊绳与所述横臂的空间距离，所述交叠判断单元模块以所述高高度塔吊机的塔身和低高度塔吊机的塔身为圆心，分别以所述高高度塔吊机的横臂沿线至吊绳悬垂处的长度与一大于1的预定系数的乘积，与低高度建筑施工塔吊机的横臂长度为半径画圆；如果这两个圆在塔身所在的地平面上相交，则判断高高度塔吊机和低高度塔吊机的工作范围交叠，所述预定系数的计算公式如下：式中：m为大于1的预定系数；L绳为高高度塔吊机的吊绳长；l为高高度塔吊机的横臂沿线至吊绳悬垂处的长度；ω1、a1分别为高高度塔吊机的运动角速度和正常制动加速度；V风、a风分别为风的运动速度与加速度。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述防碰撞中央处理装置包括交叠预判断单元模块，判断第一塔吊机和第二塔吊机的工作范围是否交叠，所述交叠预判断单元模块为自行判断或从外部接收判断结果，所述交叠预判断单元模块分别以所述第一建筑施工塔吊机的塔身和第二建筑施工塔吊机的塔身为圆心，分别以所述第一建筑施工塔吊机的横臂长度和第二建筑施工塔吊机的横臂长度为半径画圆，如果这两个圆在塔身所在的地平面上相交，则判断第一塔吊机和第二塔吊机的工作范围交叠。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述报警指示单元模块如下地确定所述防碰撞距离：式中：D为防碰撞距离；LXD、LZG分别为两台塔吊机之间处于相对运动或追赶运动情况下的预警距离；V1、a1分别为第一塔吊机的运动速度和正常制动加速度；V2、a2分别为第二塔吊机的运动速度与正常制动加速度；V3、a3分别为被追赶塔吊机的运动速度与加速度；t0为驾驶员反应时间；t1为追赶塔吊机正常制动过程总时间，包括驾驶员反应时间和设备正常制动时间，V风、a风分别为风的运动速度与加速度。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：周命端，王瑞玲，丁克良，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11