一种用于塔式起重机的智慧预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于塔式起重机的智慧预警系统，其包括传感器单元、塔机控制单元、塔机信息记录单元、预警单元、通信单元、智慧平台单元和平台服务器，并通过各单元之间的数据交互和平台服务器的配合，实现了塔式起重机的智慧预警功能。本发明专利技术通过对塔吊自身和其环境的多方位实时监控及数据采集，对其数据进行智能分析，进而形成自动预警，从而提高了塔吊施工的安全性。

An Intelligent Early Warning System for Tower Crane

【技术实现步骤摘要】
一种用于塔式起重机的智慧预警系统
本专利技术涉及塔吊监控系统领域，尤其涉及一种用于塔式起重机的智慧预警系统。
技术介绍
塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，用来起吊施工用的钢筋、木楞、混凝土、钢管等施工的原材料，也是工地上一种必不可少的设备；随着城市建设的扩大，施工工地越来越多，因此其塔吊的数量也就越来越多，有时一个工地内甚至树立着数十个的塔吊，而在塔吊的使用中，对塔吊的监管也存在着越来越多的问题，其新闻报道关于塔吊发生事故的问题也越来越多，而对于施工方对塔吊的监测和维护需要大量的人员投入和财力投入，因此也存在着监管不到位的情况发生，同时其当地的监管部门也不能实现对该地区内的塔吊进行有效的监视，存在安全隐患，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，人力成本高；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，亟待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预警系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于塔式起重机的智慧预警系统，通过对塔吊自身和其环境的多方位实时监控及数据采集，对其数据进行智能分析，进而形成自动预警，从而提高了塔吊施工的安全性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于塔式起重机的智慧预警系统，其包括传感器单元、塔机控制单元、塔机信息记录单元、预警单元、通信单元、智慧平台单元和平台服务器，其中：传感器单元用于监控并采集塔式起重机载荷及相应环境数据，并与塔机控制单元电连接，同时通过通信单元与智慧平台单元进行数据交互；塔机控制单元与塔机信息记录单元电连接，同时通过通信单元与智慧平台单元进行数据交互，其用于显示传感器所采集的数据以及向相通的各器件发送控制命令和数据；预警单元与传感器单元、塔机控制单元电连接，同时通过通信单元与智慧平台单元进行数据交互；通信单元包括无线路由器，其用于向传感器单元、塔机控制单元、预警单元和智慧平台单元提供通讯连接；智慧平台单元用于塔式起重机外部的后台操控，其通过流式数据处理过程建立塔吊运行数据库，并同时提供实时监控进行预警；平台服务器通过电缆与智慧平台单元连接，同时与塔机控制单元、预警单元和通信单元无线连接。优选的，所述传感器单元包括倾角传感器、速度传感器、温度传感器、光敏传感器、力敏传感器距离传感器，上述传感器均通过12C总线与塔机控制单元电连接。优选的，所述塔机控制单元包括传感器数据采集模块、数据处理模块、显示模块、wifi模块和控制端。优选的，所述塔机信息记录单元包括数据采集模块、数据存储模块和记录管理模块。优选的，所述预警单元包括数据处理单元、wifi模块和警巡单元，其中，警巡单元用于对智慧平台单元的数据进行遍历查询。优选的，所述流式数据处理过程包括：S1，通过传感器单元获取实时数据，并通过智慧平台单元将其数据归类；S2，智慧平台单元将归类后的数据进行增量计算；S3，对前述步骤中所计算出的增量进行分布式并行计算；S4，基于前述步骤中的计算结果按照时间阈值进行归类；S5，针对前述步骤中的归类数据进行动态处理,其动态数据呈现于智慧平台单元中。优选的，所述步骤S2中的增量计算公式包括：其中,T为时间值，T小于等于108；a为倾角传感器101所对应的倾斜度值，为其均值；b为速度传感器102所对应的速度值，为其均值；c为温度传感器103所对应的温度值，为其均值；d为光敏传感器104所对应的光照值，为其均值；e为力敏传感器105所对应的力度值，为其对应值；F1至F5分别对应上述五种传感器的对应阈值，为其均值；M为增量值。优选的，所述步骤S3包括通过MPI将和分为5个数据块，每一个数据块对应一个均值，将数据块与增量进行并行计算，该并行计算公式为：其中，为每个数据块所对应的参考值，该参考值不限于正负，N为并行计算的总值。优选的，所述步骤S3包括通过MPI将和分为5个数据块，每一个数据块对应一个均值，将数据块与增量进行并行计算，该并行计算公式为：其中，i为数据块的单位变量，j为数据块数据块的单位变量的替代值，f(Xj)为每个数据块所对应的参考值，该参考值不限于正负，N为并行计算的总值。优选的，所述预警单元对判断正负，若负，则触发报警机制，该报警机制包括分别向塔机控制单元、塔机信息记录单元和智慧平台单元发送警报信息。本专利技术的有益效果在于：通过预警机制的设立，充分避免了人工作业带来的失误问题；同时通过大数据分析形成预警数据可视化，旨在塔吊操作员进行控制监控的同时，后台工作人员也可从中进行协调及塔吊群工作状态分析，进而达到预警智能化、报警自动化，从而加强了操作员的工作效率，提高了塔吊作业的安全性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的部分实施例，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附图：图1为本专利技术一种用于塔式起重机的智慧预警系统的模块结构示意图；图2为本专利技术一种用于塔式起重机的智慧预警系统的流式数据处理过程的流程示意图。其中：1、传感器单元；2、塔机控制单元；3、塔机信息记录单元；4、预警单元；5、通信单元；6、智慧平台单元；7、平台服务器；101、倾角传感器；102、速度传感器；103、温度传感器；104、光敏传感器；105、力敏传感器；201、传感器数据采集模块；202、数据处理模块；203、显示模块；204、wifi模块；205、控制端；301、数据采集模块；302、数据存储模块；303、记录管理模块；401、数据处理单元；402、wifi模块；403、警巡单元。具体实施方式为了使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。一种用于塔式起重机的智慧预警系统，其包括传感器单元1、塔机控制单元2、塔机信息记录单元3、预警单元4、通信单元5、智慧平台单元6和平台服务器7，其中：传感器单元1用于监控并采集塔式起重机载荷及相应环境数据，并与塔机控制单元2电连接，同时通过通信单元5与智慧平台单元6进行数据交互；塔机控制单元2与塔机信息记录单元3电连接，同时通过通信单元5与智慧平台单元6进行数据交互，其用于显示传感器所采集的数据以及向相通的各器件发送控制命令和数据；预警单元4与传感器单元1、塔机控制单元2电连接，同时通过通信单元5与智慧平台单元6进行数据交互；通信单元5包括无线路由器，其用于向传感器单元1、塔机控制单元2、预警单元4和智慧平台单元6提供通讯连接；智慧平台单元6用于塔式起重机外部的后台操控，其通过流式数据处理过程建立塔吊运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于塔式起重机的智慧预警系统，其特征在于，其包括传感器单元(1)、塔机控制单元(2)、塔机信息记录单元(3)、预警单元(4)、通信单元(5)、智慧平台单元(6)和平台服务器(7)，其中：传感器单元(1)用于监控并采集塔式起重机载荷及相应环境数据，并与塔机控制单元(2)电连接，同时通过通信单元(5)与智慧平台单元(6)进行数据交互；塔机控制单元(2)与塔机信息记录单元(3)电连接，同时通过通信单元(5)与智慧平台单元(6)进行数据交互，其用于显示传感器所采集的数据以及向相通的各器件发送控制命令和数据；预警单元(4)与传感器单元(1)、塔机控制单元(2)电连接，同时通过通信单元(5)与智慧平台单元(6)进行数据交互；通信单元(5)包括无线路由器，其用于向传感器单元(1)、塔机控制单元(2)、预警单元(4)和智慧平台单元(6)提供通讯连接；智慧平台单元(6)用于塔式起重机外部的后台操控，其通过流式数据处理过程建立塔吊运行数据库，并同时提供实时监控进行预警；平台服务器(7)通过电缆与智慧平台单元(6)连接，同时与塔机控制单元(2)、预警单元(4)和通信单元(5)无线连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于塔式起重机的智慧预警系统，其特征在于，其包括传感器单元(1)、塔机控制单元(2)、塔机信息记录单元(3)、预警单元(4)、通信单元(5)、智慧平台单元(6)和平台服务器(7)，其中：传感器单元(1)用于监控并采集塔式起重机载荷及相应环境数据，并与塔机控制单元(2)电连接，同时通过通信单元(5)与智慧平台单元(6)进行数据交互；塔机控制单元(2)与塔机信息记录单元(3)电连接，同时通过通信单元(5)与智慧平台单元(6)进行数据交互，其用于显示传感器所采集的数据以及向相通的各器件发送控制命令和数据；预警单元(4)与传感器单元(1)、塔机控制单元(2)电连接，同时通过通信单元(5)与智慧平台单元(6)进行数据交互；通信单元(5)包括无线路由器，其用于向传感器单元(1)、塔机控制单元(2)、预警单元(4)和智慧平台单元(6)提供通讯连接；智慧平台单元(6)用于塔式起重机外部的后台操控，其通过流式数据处理过程建立塔吊运行数据库，并同时提供实时监控进行预警；平台服务器(7)通过电缆与智慧平台单元(6)连接，同时与塔机控制单元(2)、预警单元(4)和通信单元(5)无线连接。2.根据权利要求1所述的一种用于塔式起重机的智慧预警系统，其特征在于，所述传感器单元(1)包括倾角传感器(101)、速度传感器(102)、温度传感器(103)、光敏传感器(104)、力敏传感器(105)和距离传感器(106)，上述传感器均通过12C总线与塔机控制单元(2)电连接。3.根据权利要求1所述的一种用于塔式起重机的智慧预警系统，其特征在于，所述塔机控制单元(2)包括传感器数据采集模块(201)、数据处理模块(202)、显示模块(203)、wifi模块(204)和控制端(205)。4.根据权利要求1所述的一种用于塔式起重机的智慧预警系统，其特征在于，所述塔机信息记录单元(3)包括数据采集模块(301)、数据存储模块(302)和记录管理模块(303)。5.根据权利要求1所述的一种用于塔式起重机的智慧预警系统，其特征在于，所述预警单元(4)包括数据处理单元(401)、wifi模块(402)和警巡单元(403)，其中，警巡...

【专利技术属性】
技术研发人员：付文元，郑勇，崔晓章，魏伟，刘颖，龙佩翔，
申请(专利权)人：重庆两江新区管理委员会，
类型：发明
国别省市：重庆,50