精确定位吊钩位置的GNSS双吊绳段建筑施工塔吊机制造技术

本发明专利技术公开了一种精确定位吊钩位置的GNSS双吊绳段建筑施工塔吊机，包括塔臂、第一吊绳段、第二吊绳段、位于第一吊绳段和第二吊绳段之间的动滑轮，和在第二吊绳段末端的吊钩，建筑施工塔吊机与一吊装定点放样辅助系统配合，该吊装定点放样辅助系统包括GNSS基准站和监控装置，建筑施工塔吊机还包括：设置在塔臂上的风速测量装置和风加速度测量装置，用于测量塔臂处的风速和风的加速度；设置在动滑轮上的GNSS流动站；GNSS流动站从GNSS基准站接收导航卫星差分改正信号，获得自身的平面坐标信息和高程信息，并将平面坐标信息和高程信息发送给监控装置，监控装置根据塔臂处的风速及风的加速度和建筑施工塔吊机的移动车的切线速度及正常制动加速度计算吊钩的高程。

【技术实现步骤摘要】
精确定位吊钩位置的GNSS双吊绳段建筑施工塔吊机
本专利技术涉及一种建筑施工塔吊机，尤其涉及双吊绳段建筑施工塔吊机。
技术介绍
准确确定吊钩位置对于完成塔吊机吊装定点放样任务就有重要意义，可以想到的是可以通过在吊钩位置放置定位装置来实现。但是，吊钩位置可能受到碰撞，经常是摆动的，受到风的影响也比较大，而且在有些地点无法进行测量。对于不在吊钩上设置定位装置的情况，如何准确确定吊钩位置是一个需要解决的问题。
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精确定位吊钩位置的GNSS双吊绳段建筑施工塔吊机，其特征在于，所述建筑施工塔吊机包括塔臂、第一吊绳段、第二吊绳段、位于所述第一吊绳段和所述第二吊绳段之间的动滑轮，和在所述第二吊绳段末端的吊钩，所述建筑施工塔吊机与一吊装定点放样辅助系统配合，所述吊装定点放样辅助系统包括GNSS基准站和监控装置，其中，所述建筑施工塔吊机还包括：设置在塔臂上的风速测量装置和风加速度测量装置，用于测量塔臂处的风速和风的加速度；设置在所述塔臂上的移动车，所述第一吊绳段从所述移动车上下垂，设置在所述动滑轮上的GNSS流动站；所述GNSS流动站从所述GNSS基准站处接收导航卫星差分改正信号，获得自身的平面坐标信息和高程信息，并将所述平面坐标信息和所述高程信息发送给所述监控装置，所述监控装置根据塔臂处的风速及风的加速度和建筑施工塔吊机的移动车的切线速度及正常制动加速度计算所述吊钩的高程。根据一种实施方式，所述监控装置计算所述GNSS流动站在一定时间内测量出的三维坐标的平滑滤波值，将所述平滑滤波值在高斯投影下进行坐标转换，获得所述GNSS流动站的平面坐标和高程，使用所述平面坐标确定所述吊钩的平面位置，使用所述高程和所述第二吊绳段的长度确定所述吊钩的高程位置。根据一种实施方式，所述监控装置计算所述GNSS流动站在一定时间内测量出的三维坐标数据的不确定度，当所述GNSS流动站的三维坐标数据的不确定度超过预定数值时，进行报警，提示暂缓进行吊装作业。根据一种实施方式，所述监控装置根据以下公式计算所述吊钩的高程：式中，Hg是所述吊钩的高程，H1是所述GNSS流动站天线相位中心的高程，H2是所述GNSS流动站的天线相位中心至天线的底部的垂高，H3是所述天线的底部到所述动滑轮的中心的高度差，R是所述动滑轮的半径，L是所述第二吊绳段的长度，vq为所述移动车的切线速度，aq为所述移动车的正常制动加速度，vf为风速，a是风的加速度，G为所述吊钩的长度。根据本专利技术的实施方式，可以避免将昂贵的GNSS流动站设置在吊钩上。根据一些实施方式，考虑了风速的影响或者利用GNSS基准站和塔吊机之间的位置信息，可以更准确定位吊钩的位置。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示出了依据本专利技术的一种实施方式的塔吊机的示意图；图2示出了图1的塔吊机的吊臂动滑轮和吊钩处的放大示意图；图3示出了依据本专利技术的一种实施方式的建筑施工塔吊机吊装定点放样辅助系统的示意图；图4示出了依据本专利技术的一种实施方式的GNSS基准站、GNSS流动站和GNSS客户终端的系统结构示意图；图5示出了依据本专利技术的一种实施方式的数据交换系统。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示出了依据本专利技术的一种实施方式的塔吊机的示意图。该塔吊机包括固定装置21、立柱22、塔臂23、移动车24、和吊臂动滑轮25、第一吊绳段26和第二吊绳段27、风速和风加速度测量装置28。第一吊绳段26在移动车处从塔臂下垂。移动车可以沿塔臂移动，从而控制第一吊绳段26的下垂位置，从而可以控制吊钩的位置。图2示出了图1的吊臂动滑轮25和吊钩处的放大示意图。风速和风加速度测量装置28可以是一个部件也可以是两个部件，是两个部件时可分别测量风速和风的加速度。风速和风加速度测量装置28可以设置在吊臂的端部或端部附近，也可以设置在吊钩的上方。图3示出了依据本专利技术的一种实施方式的建筑施工塔吊机及其吊装定点放样辅助系统的示意图。如图3所示，依据本专利技术的一种实施方式，建筑施工塔吊机吊装定点放样辅助系统包括GNSS基准站1、GNSS流动站2、GNSS客户终端3、监控装置4。在一种实施方式中，还包括数据交换系统7。GNSS流动站2、监控装置4安装在塔吊机6上。安装在塔吊机上的部件可视为塔吊机的一部分。在本专利技术的一种实施方式中，GNSS基准站1通过数据交换系统7与GNSS流动站2、GNSS客户终端3建立连接，GNSS流动站2、GNSS客户终端3、通过数据交换系统7与监控装置4建立连接。图4示出了依据本专利技术的一种实施方式的GNSS基准站、GNSS流动站和GNSS客户终端的系统结构示意图。如图4所示，根据本专利技术的一种实施方式，GNSS基准站1、GNSS流动站2和GNSS客户终端3均是全球卫星导航系统(GNSS)信号接收设备，分别包括与核心控制模块18连接封装的测地型卫星定位模块11、天线模块12、存储模块13、电源模块14、通讯模块15、数据交换模块16及数据计算模块17。该实施方式是示意性的，本领域技术人员可以采取任何方式来实现这些模块，也可以采用不同的构成方式来实现本专利技术的GNSS基准站1和GNSS客户终端3，这些都在本专利技术的保护范围内。GNSS基准站1架设在施工项目附近视野相对广阔的已知坐标点，可以是一个或多个，GNSS基准站1可以生成GNSS导航卫星差分改正信号，该卫星差分改正信号可通过单基准站RTK或多基准站网络RTK(CORS)系统由数据交换系统7播发至GNSS流动站2和GNSS客户终端3。根据本专利技术的一种实施方式，也可以直接发送给GNSS流动站2和GNSS客户终端3。GNSS流动站2利用来自GNSS基准站1的差分改正信号计算自身的天线模块12的高程位置和平面位置，所述GNSS流动站2的天线模块12平面和高程位置，经由数据交换系统7播发至监控装置4，监控装置4将所述的流动站2的天线模块12的平面位置确定为吊装定点放样平面位置。在一种实施方式中，GNSS流动站2从GNSS基准站1处接收导航卫星差分改正信号计算自身的天线模块12的WGS-84系三维空间坐标。在一种实施方式中，其可如下地获得。首先获得塔吊系的三维空间坐标：其中，和分别为GNSS流动站在塔吊系和WGS-84系下的三维空间坐标；TX、TY、TZ为由WGS-84系转换到塔吊系的平移参数；ωX、ωY、ωZ为由WGS-84系转换到塔吊系的旋转参数；m为由WGS-84系转换到塔吊系的尺度参数。然后，将所述GNSS流动站的塔吊系坐标在高斯投影下进行坐标转换，获得所述GNSS流动站的平面位置(x，y)和高程位置H。在一种实施方式中，GNSS流动站或监控装置根据所述GNSS基准站到所述塔吊机的距离计算平移参数误差，从而获得自身的平面位置和高程位置。根据平移参数误差获得GNSS流动站的位置的方法可以采用本领域已知或以后获知的各种方法进行，本文不再赘述。利用这种方法，有效地利用了GNSS基准站和GNSS流动站之间的已知位置关系，可以更加精确地确定GNSS流动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精确定位吊钩位置的GNSS双吊绳段建筑施工塔吊机，其特征在于，所述建筑施工塔吊机包括塔臂、第一吊绳段、第二吊绳段、位于所述第一吊绳段和所述第二吊绳段之间的动滑轮，和在所述第二吊绳段末端的吊钩，所述建筑施工塔吊机与一吊装定点放样辅助系统配合，所述吊装定点放样辅助系统包括GNSS基准站和监控装置，其中，所述建筑施工塔吊机还包括：设置在塔臂上的风速测量装置和风加速度测量装置，用于测量塔臂处的风速和风的加速度；设置在所述塔臂上的移动车，所述第一吊绳段从所述移动车上下垂，设置在所述动滑轮上的GNSS流动站；所述GNSS流动站从所述GNSS基准站处接收导航卫星差分改正信号，获得自身的平面坐标信息和高程信息，并将所述平面坐标信息和所述高程信息发送给所述监控装置，所述监控装置根据塔臂处的风速及风的加速度和建筑施工塔吊机的移动车的切线速度及正常制动加速度计算所述吊钩的高程。

【技术特征摘要】
1.一种精确定位吊钩位置的GNSS双吊绳段建筑施工塔吊机，其特征在于，所述建筑施工塔吊机包括塔臂、第一吊绳段、第二吊绳段、位于所述第一吊绳段和所述第二吊绳段之间的动滑轮，和在所述第二吊绳段末端的吊钩，所述建筑施工塔吊机与一吊装定点放样辅助系统配合，所述吊装定点放样辅助系统包括GNSS基准站和监控装置，其中，所述建筑施工塔吊机还包括：设置在塔臂上的风速测量装置和风加速度测量装置，用于测量塔臂处的风速和风的加速度；设置在所述塔臂上的移动车，所述第一吊绳段从所述移动车上下垂，设置在所述动滑轮上的GNSS流动站；所述GNSS流动站从所述GNSS基准站处接收导航卫星差分改正信号，获得自身的平面坐标信息和高程信息，并将所述平面坐标信息和所述高程信息发送给所述监控装置，所述监控装置根据塔臂处的风速及风的加速度和建筑施工塔吊机的移动车的切线速度及正常制动加速度计算所述吊钩的高程。2.根据权利要求1所述的建筑施工塔吊机，其特征在于，所述监控装置计算所述GNSS流动站在一定时间内测量出的三维坐标的平滑滤波值，将所述平滑滤波值在高斯投影下进行坐标转换，获得所述GNSS流动站的平面坐标和高程，使用所述平面坐标确定所述吊钩的平面位置，使用所述高程和所述第二吊绳段的长度确定所述吊钩的高程位置。3.根据权利要求1所述的建筑施工塔吊机，其特征在于，所述监控装置计算所述GNSS流动站在一定时间内测量出的三维坐标数据的不确定度，当所述GNSS流动站的三维坐标数据的不确定度超过预定数值时，进行报警，提示暂缓进行吊装作业。4.根据权利要求2所述的建筑施工塔吊机，其特征在于，所述监控装置根据以下公式计算所述吊钩的高程：式中，Hg是所述吊钩的高程，H1是所述GNSS流动站天线相位中心的高程，H2是所述GNSS流动站的天线相位中心至天线的底部的垂高，H3是所述天线的底部到所述动滑轮的中心的高度差，R是所述动滑轮的半径，L是所述第二吊绳段的长度，vq为所述移动车的切线速度，aq为所述移动车的正常制动加速度，vf为风速，a是风的加速度，G为所述吊钩的长度。5.根据权利要求2所述的建筑施工塔吊机，其特征在于，如下地确定所述吊钩的平面位置：首先将所述GNSS流动站天线相位中心的WGS-84系坐标在高斯投影下进行坐标转换，获得所述GNSS流动站即所述吊钩的平面坐标；然后，根据以下公式获得所述吊钩在塔吊系下的平面位置：其中，和分别为所述吊钩在塔吊系和WGS-84系下的平面坐标；Tx、Ty为由WGS-84系转换到塔吊系的平移参数；α为由WGS-84系转换到塔吊系的旋转参数。6.根据权利要求2所述的建筑施工塔吊机，其特征在于，如下地确定所述吊钩的的平面位置：首先将所述GNSS流动站天线相位中心的WGS-84系坐标在高斯投影下进行坐标转换，获得所述GNSS流动站即所述吊钩的平面坐标，然后，根据以下公式获得所述吊钩在塔吊系下的平面位置：其中，和分别为所述吊钩在塔吊系和WG...

【专利技术属性】
技术研发人员：周命端，杨天宇，谢正双，赵西安，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11