一种组合定位缆机运行监测系统技术方案

一种组合定位缆机运行监测系统，包括缆机、施工设备、第一定位设备、第二定位设备、组合定位设备、第一基准站、第二定位基站、无线通讯设备、同步控制器、定位服务器、数据库服务器和显示器，所述第一基准站、第一定位设备和组合定位设备分别经无线网与无线通讯设备连接，第二定位设备与组合定位设备分别经无线网与第二定位基站连接，第二定位基站与同步控制器连接，无线通讯设备、同步控制器、数据库服务器、显示器分别与定位服务器连接。本实用新型专利技术组合定位精确度高、实时性好、监测范围不受限制，能够对缆机进行无缝隙的实时监测。

A combined positioning cable crane operation monitoring system

A combined positioning and monitoring system for cable crane operation includes cable crane, construction equipment, first positioning equipment, second positioning equipment, combined positioning equipment, first base station, second positioning base station, wireless communication equipment, synchronization controller, positioning server, database server and display, first base station, first base station and first display. The positioning equipment and the combined positioning equipment are respectively connected with the wireless communication equipment through the wireless network, the second positioning equipment and the combined positioning equipment are connected with the second positioning base station through the wireless network, the second positioning base station and the synchronization controller are connected, and the wireless communication equipment, the synchronization controller, the database server and the display are respectively positioned with the positioning equipment. Server connection. The combined positioning device of the utility model has the advantages of high positioning accuracy, good real-time performance, unlimited monitoring range, and seamless real-time monitoring of the cable crane.

【技术实现步骤摘要】
一种组合定位缆机运行监测系统
本技术属于缆机运行领域，具体涉及一种组合定位缆机运行监测系统。
技术介绍
缆机安装简易、机动灵活、起重量大、工作范围广、机械效率高，且具有一次架设，在整个施工期发挥作用的特点，因此在我国的水电工程尤其是高拱坝的建设中得到了广泛运用。然而，我国的高拱坝多修建在高山峡谷地区，气象环境恶劣，施工场地狭窄，施工活动频繁，空间交叉作业多，易造成缆机碰撞事故。目前在水电建设中为防止缆机碰撞事故发生，主要采取了配置缆机现场指挥员和限定缆机工作范围的方法。前者由于受指挥员所处位置、观测距离、现场天气等因素的影响，其指挥员对缆机碰撞事故的主观判断存在一定误差，同时此类人员的配置也可能干扰现场的其他施工活动。而严格划定缆机的工作范围，不仅对施工调度和发挥机械设备效率有一定影响，且对于设备在转移过程中发生的碰撞并不能有效地避免。因此，采用一种高精度的定位手段对缆机施工过程中的缆机及其他施工机械和人员进行实时监测，才能有效的解决缆机碰撞问题。对比文件1“用于缆机吊钩的防碰撞视频监控系统”(专利申请号：201310337921.2)，该申请公开了一种用于缆机吊钩的防碰撞视频监控系统，该系统利用安装在缆机小车上的摄像机实时监控缆机吊钩及吊物，并将该监控数据以无线或有线方式传输至司机室，从而为缆机操作员提供防撞操作依据。对比文件2“缆机实时监测定位系统”(专利申请号：201310731133.1)，该申请公开了一种缆机实时定位监测系统，该系统通过安装在缆机吊钩上的定位天线实时接收GPS北斗差分定位等信号，从而获得吊运物的位置信息和空间速度信息。对比文件3“基于GPS的大坝混凝土料管碰撞监测与导航定位方法”(专利申请号：201110287017.6)，该申请公开了一种利用GPS实时监测缆机吊罐的位置并与施工现场障碍物的位置信息进行碰撞检测，同时规划出缆机吊罐的安全运行路径。上述缆机定位及防碰方法存在以下不足：首先，对于建设拱坝的高山峡谷等地区，采用GPS或北斗等其他全球定位，其卫星信号受遮挡严重，特别是河谷基坑位置(也是缆机运送吊罐入仓的时刻)，卫星可见数量急剧减少，当少于4颗时GPS的定位精度尤其是垂直向精度会明显降低。然而吊罐入仓卸料的过程是缆机与其他仓面施工机械和人员易发生碰撞的时段，对定位的精度应有更高的要求；再者，在缆机施工过程中，与缆机可能发生碰撞的对象可分为固定障碍物和移动障碍物。其中，固定障碍物包括坝体浇筑块、仓面模板以及某些坝体临时建筑物，而移动障碍物包括缆机、塔机、仓面施工机械(平仓机、振捣机等)和施工人员。在对这些碰撞对象的监测中，固定障碍物的位置信息可直接根据现场施工进度等资料进行系统更新，但对于移动障碍物的位置信息则需要选择恰当的定位方式进行实时监测；最后，在缆机安全运行施工管理中，运用定位监测只是了解缆机运行动态的手段，采用碰撞检测也仅为判断缆机运行的安全，其最终目的在于防止碰撞。那么根据实时定位数据，进行碰撞检测，并提出合理的缆机运行防碰调控措施才是解决缆机碰撞问题的关键。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述缆机定位及防碰方法的不足，提供一种对缆机施工过程中的缆机及其他施工机械和人员都能实时定位监测的GPS/UWB组合定位系统，且定位精度高，从而为缆机操纵员提供更加精确直观的缆机运行状态。为实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种组合定位缆机运行监测系统和缆机防碰调控方法，包括缆机、施工设备、第一定位设备、第二定位设备、组合定位设备、第一基准站、第二定位基站、无线通讯设备、同步控制器、定位服务器、数据库服务器和显示器，所述第一基准站、第一定位设备和组合定位设备分别经无线网与无线通讯设备连接，第二定位设备与组合定位设备分别经无线网与第二定位基站连接，第二定位基站与同步控制器连接，无线通讯设备、同步控制器、数据库服务器、显示器分别与定位服务器连接。进一步的，所述第一定位设备为GPS定位设备，第二定位设备为UWB定位设备，组合定位设备为GPS-UWB组合定位设备；所述第一基准站为GPS基准站，第二定位基站为UWB定位基站。进一步的，所述施工设备包括塔机、吊车、吊罐、平仓机、振捣机；所述塔机设有GPS定位设备，所述吊罐设有GPS-UWB组合定位设备，所述平仓机设有UWB定位设备，所述振捣机设有UWB定位设备，所述UWB定位设备也用于施工人员的定位。施工设备与施工人员都是缆机可能的碰撞对象，成为缆机的障碍物。所述GPS/UWB组合定位设备及网络传输设备在实际运用中要按照缆机施工的特点进行合理布置。首先，根据GPS与UWB两者适用范围的区别，可对大坝底部的施工设备和人员进行UWB定位，施工设备和人员包括仓面施工机械(平仓机、振捣机)和仓面施工人员；对大坝顶部的施工设备(缆机大车、小车、塔机)进行GPS定位，而对于缆机吊罐和塔机吊罐的监测，由于其运动范围广，需要进行GPS-UWB组合定位才能实现对监测目标的无缝定位。同时，对于所述GPS基准站应布置在两岸环境开阔的位置，以便时刻接收到GPS卫星信号；所述UWB定位基站结合坝体的浇筑面貌，利用坝体浇筑过程中形成的相邻高度差使得UWB定位基站在空间布置上产生一定的高度差，从而保证定位的精准性。本技术的有益效果是：本技术结合缆机施工特点采用组合定位技术，组合定位精确度高、实时性好、监测范围不受限制，定位精度达到厘米级，能够对缆机进行无缝隙的实时监测；精准地掌握缆机施工过程中机械和人员的实时位置信息，从而为缆机操纵员和施工安全管理人员提供可靠的碰撞检测结果及防碰安全指导，提高了缆机施工的安全性和高效性。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作出进一步详细说明。图1是本技术的系统整体结构图。图2是本技术的GPS/UWB组合定位设备布置图。图3是本技术的定位数据转化示意图。图4是本技术的定位数据合成示意图。图5是本技术的缆机碰撞检测流程图。图6是本技术的缆机碰撞过程示意图。图7是本技术的缆机防碰加档调整示意图。图8是本技术的缆机防碰减档调整示意图。图9是本技术的缆机防碰调控流程图。具体实施方式一种基于GPS/UWB组合定位的缆机运行监测及防碰系统，该系统主要包括缆机施工定位监测及动态可视化、缆机防碰两个部分。定位监测及可视化部分由基础硬件和程序组成，其中，基础硬件包含GPS/UWB组合定位设备、网络传输设备、数据库服务器、显示器和定位系统服务器，程序分为定位数据转化程序、组合定位数据合成程序及施工动态可视化程序三个程序模块。对于缆机防碰部分则由缆机碰撞检测方法和缆机防碰调控方法共同实现。该系统中使用的GPS/UWB组合定位设备和网络传输设备包括GPS基准站、无线通讯设备、UWB定位基站、UWB同步控制器及连接光纤和定位设备。其中，定位设备分GPS定位设备、UWB定位设备以及GPS-UWB组合定位设备三种形式。无线通讯设备、同步控制器、数据库服务器分别通过局域网与定位系统服务器连接。显示器与定位系统服务器连接。UWB定位基站经光纤与同步控制器连接。数据库服务器为施工信息数据库服务器，存储有坝体构筑物、仓面模板等固定障碍物的空间位置等大坝施工信息。使用的GPS定位设备能够接收GPS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合定位缆机运行监测系统，包括缆机、施工设备、第一定位设备、第二定位设备、组合定位设备、第一基准站、第二定位基站、无线通讯设备、同步控制器、定位服务器、数据库服务器和显示器，其特征在于，所述第一基准站、第一定位设备和组合定位设备分别经无线网与无线通讯设备连接，第二定位设备与组合定位设备分别经无线网与第二定位基站连接，第二定位基站与同步控制器连接，无线通讯设备、同步控制器、数据库服务器、显示器分别与定位服务器连接。

【技术特征摘要】
1.一种组合定位缆机运行监测系统，包括缆机、施工设备、第一定位设备、第二定位设备、组合定位设备、第一基准站、第二定位基站、无线通讯设备、同步控制器、定位服务器、数据库服务器和显示器，其特征在于，所述第一基准站、第一定位设备和组合定位设备分别经无线网与无线通讯设备连接，第二定位设备与组合定位设备分别经无线网与第二定位基站连接，第二定位基站与同步控制器连接，无线通讯设备、同步控制器、数据库服务器、显示器分别与定位服务器连接。2.根据权利要求1所述的组合定位缆机运行监...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺俊，周宜红，赵春菊，胡超，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42