一种塔式起重机远程监控系统技术方案

本发明专利技术提供一种塔式起重机远程监控系统，通过将现场的信息都收集到操作室，然后利用管理和展示系统对现场信息进行合理的自动展示，辅助操作人员在操作室快速、有效、充分地感知塔机及其周边环境的状态，然后通过控制指令处理系统远程控制塔机完成吊装作业，彻底改变塔机的操作方式。本发明专利技术通过对管理和展示系统进行逐步细化，根据吊钩的工况，自动提炼当时最有效的信息展示给操作人员，使操作人员只需要聚焦主画面，避免由于信息过多难于聚焦当时最需要的信息，从而提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种塔式起重机远程监控系统
本专利技术属于工程机械综合监控技术，具体涉及一种塔式起重机远程监控系统。
技术介绍
塔式起重机是施工领域重要的运输设备。目前，塔机一般是就地操控方式，需要专业司机在塔机上面的驾驶室内进行高空操作。一方面操作人员攀爬塔吊，既浪费时间，又有严重的安全隐患，时有坠落事故发生。另一方面操作人员在高空工作难免会产生视觉偏差和视觉盲区，容易造成事故；同时工作环境恶劣，会影响操作人员身体健康，而塔吊发生折断等事故还会造成人员伤亡。针对以上不足，有研究人员开发了遥控方式，操作人员利用便携式的遥控器直接在现场的地面端进行操作。由于操作人员能够根据实际情况选定理想的位置进行操作，容易进行精确就位操作。但是，现场有多处需要吊装，同时塔机需要大范围的移动，就地遥控的方式就会有很多问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种塔式起重机远程监控系统，使得操作人员能够在操作室远程控制塔机完成吊装作业。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种塔式起重机远程监控系统，其特征在于：本监控系统包括传感器数据采集系统、视频采集系统、管理和展示系统、以及控制指令处理系统；其中，传感器数据采集系统，用于设置在现场采集塔式起重机的参数，参数包括吊钩的位置、吊钩的速度、起吊重量、塔身的倾角、塔机所处环境的风速、吊钩下方障碍物到吊钩的距离；视频采集系统，包括全景视频模块和吊钩视频模块；全景视频模块用于获取现场的全景视频信号；吊钩视频模块用于获取针对吊钩的视频信号，包括安装在塔机大臂最前端、大臂根部、变幅小车上和安装在吊钩上的4个吊钩视频子模块；每个吊钩视频子模块均包括网络摄像机，安装在塔机大臂最前端、大臂根部的吊钩视频子模块还包括视频控制器，视频控制器根据吊钩的起升高度和变幅小车的位置，发送控制指令给网络摄像机，使得网络摄像机实时对准吊钩；管理和展示系统，设置在操作室，包括管理模块、识别模块和视觉显示模块；管理模块用于接收传感器数据采集系统和视频采集系统获取的信息以及控制指令处理系统的控制命令，将所述的信息处理后通过视觉显示模块显示；识别模块用于根据所述的信息和控制命令来判断吊钩的工况；控制指令处理系统，设置在操作室，包括操作装置和控制指令控制器；控制指令控制器用于接收操作人员用操作装置发出的操作指令和选择模式，根据管理模块提供的信息判断相应的联锁条件和故障报警，并将最终得到的控制命令发给现场的塔式起重机。按上述系统，所述的视觉显示模块包括一台主画面显示器和多台分画面显示器；主画面显示器用来显示主画面，主画面集成了塔式起重机的参数、视频监控信号和故障报警信号；每台分画面显示器用于全屏显示某一方面的信息。按上述系统，所述的视觉显示模块包括以下展示模式：全景模式，所述全景视频模块获取的视频信号占画面主导位置，画面剩余位置用于展示其他视频信号；前向跟踪模式，大臂根部的吊钩视频子模块获取的视频信号占画面主导位置，画面剩余位置用于展示其他视频信号；反向跟踪模式，大臂最前端的吊钩视频子模块获取的视频信号占画面主导位置，画面剩余位置用于展示其他视频信号；吊钩模式，包括小车跟踪吊钩模式和直接吊钩模式；当测量得到吊钩下方障碍物到吊钩的距离大于等于阈值Ls时，采用小车跟踪吊钩模式，由变幅小车上的吊钩视频子模块获取的视频信号占画面主导位置；吊钩下方障碍物到吊钩的距离L小于阈值Ls时，采用直接吊钩模式，由安装在吊钩上的吊钩视频子模块获取的视频信号占画面主导位置；传感器数据模式，起升限位故障时，将起升数据放大显示在画面主导位置；回转限位故障时，将回转数据放大显示在画面主导位置；变幅小车限位故障时，将变幅小车数据放大显示在画面主导位置；起吊重量故障时，将起吊重量放大显示在画面主导位置；塔身倾角故障时，将塔身倾角数据放大显示在画面主导位置；风速故障的时候，将风速的数据放大显示在画面主导位置；所述的画面主导位置为预设的占超过整体画面的一半大的位置。按上述系统，主画面视角显示方式包括正向视角方式和反向视角方式，当在操作装置上选中反向视角方式的瞬间，记录下此刻的吊钩高度Hs1和变幅小车与大臂根部的距离Ps1；操作装置上保持选择反向视角方式，当变幅小车与大臂根部的距离大于Ps1且吊钩高度小于Hs1时，主画面的反向视角方式激活，反之正向视角方式激活；当操作装置上保持选择正向视角方式，正向视角方式激活。按上述系统，所述的管理模块按以下步骤自动调整展示模式：S1、当在S2-S6中满足1.1-1.4的条件时，直接跳转到S1：1.1、正向视角方式激活，当吊钩的起升位置距离上极限位小于阈值Ds时，主画面展示模式设置为全景模式；1.2、反向视角方式激活，当吊钩的起升位置距离上极限位小于阈值Ds时，主画面的展示模式设置为反向跟踪模式；1.3、正向视角方式激活，当吊钩完全静止超过一定时间Ts以后，主画面的展示模式设置为全景模式；1.4、反向视角方式激活，当吊钩完全静止超过一定时间Ts以后，主画面的展示模式设置为反向跟踪模式；1.5、当吊钩起升位置距离上极限位大于等于阈值Ds且吊钩开始动作以后，则跳转到S2；1.6、当S7中的条件满足时，则跳转到S7；S2、正向视角方式激活，则主画面展示模式设置为全景模式，反向视角方式激活，则主画面展示模式设为反向跟踪模式，模式设置生效之后：2.1、变幅小车的速度小于等于阈值Pvt21且吊钩升降的速度小于等于阈值Hvt21，当回转旋转的速度从较大值减小到阈值Rvt21及以下，主画面展示模式设置为吊钩模式，则跳转到S3；2.2、回转旋转的速度小于等于阈值Rvt22且吊钩升降的速度小于等于阈值Hvt22，当变幅小车的速度从较大值减小到阈值Pvt22及以下，主画面的展示模式设置为吊钩模式，则跳转到S3；2.3、回转旋转和变幅小车都停止动作时，当吊钩的下降速度从较大值减小到阈值Hvt23及以下，主画面的展示模式设置为吊钩模式，则跳转到S3；2.4、回转旋转和变幅小车都停止动作时，当吊钩的下降速度从不为0减小到0时，主画面的展示模式设置为吊钩模式，则跳转到S3；S3、测量得到的吊钩下方障碍物到吊钩的距离L大于等于阈值Ls，主画面的展示模式设置为小车跟踪吊钩模式，则跳转到S4，测量得到的吊钩下方障碍物到吊钩的距离L小于阈值Ls，主画面的展示模式设置为直接吊钩模式，则跳转到S5：S4、主画面展示模式设置为小车跟踪吊钩模式之后：4.1、当吊钩下降速度大于等于阈值Hvt41，主画面设置为全景模式，则跳转到S2；4.2、当吊钩上升的速度大于0时，主画面设置为全景模式，则跳转到S2；4.3、当回转旋转的速度大于等于阈值Rvt41，主画面设置为全景模式，则跳转到S2；4.4、当变幅小车的速度大于等于阈值Pvt41，主画面设置为全景模式，则跳转到S2；S5、主画面展示模式设置成直接吊钩模式之后：5.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塔式起重机远程监控系统，其特征在于：本监控系统包括传感器数据采集系统、视频采集系统、管理和展示系统、以及控制指令处理系统；其中，/n传感器数据采集系统，用于设置在现场采集塔式起重机的参数，参数包括吊钩的位置、吊钩的速度、起吊重量、塔身的倾角、塔机所处环境的风速、吊钩下方障碍物到吊钩的距离；/n视频采集系统，包括全景视频模块和吊钩视频模块；全景视频模块用于获取现场的全景视频信号；吊钩视频模块用于获取针对吊钩的视频信号，包括安装在塔机大臂最前端、大臂根部、变幅小车上和安装在吊钩上的4个吊钩视频子模块；每个吊钩视频子模块均包括网络摄像机，安装在塔机大臂最前端、大臂根部的吊钩视频子模块还包括视频控制器，视频控制器根据吊钩的起升高度和变幅小车的位置，发送控制指令给网络摄像机，使得网络摄像机实时对准吊钩；/n管理和展示系统，设置在操作室，包括管理模块、识别模块和视觉显示模块；管理模块用于接收传感器数据采集系统和视频采集系统获取的信息以及控制指令处理系统的控制命令，将所述的信息处理后通过视觉显示模块显示；识别模块用于根据所述的信息和控制命令来判断吊钩的工况；/n控制指令处理系统，设置在操作室，包括操作装置和控制指令控制器；控制指令控制器用于接收操作人员用操作装置发出的操作指令和选择模式，根据管理模块提供的信息判断相应的联锁条件和故障报警，并将最终得到的控制命令发给现场的塔式起重机。/n...

【技术特征摘要】
1.一种塔式起重机远程监控系统，其特征在于：本监控系统包括传感器数据采集系统、视频采集系统、管理和展示系统、以及控制指令处理系统；其中，
传感器数据采集系统，用于设置在现场采集塔式起重机的参数，参数包括吊钩的位置、吊钩的速度、起吊重量、塔身的倾角、塔机所处环境的风速、吊钩下方障碍物到吊钩的距离；
视频采集系统，包括全景视频模块和吊钩视频模块；全景视频模块用于获取现场的全景视频信号；吊钩视频模块用于获取针对吊钩的视频信号，包括安装在塔机大臂最前端、大臂根部、变幅小车上和安装在吊钩上的4个吊钩视频子模块；每个吊钩视频子模块均包括网络摄像机，安装在塔机大臂最前端、大臂根部的吊钩视频子模块还包括视频控制器，视频控制器根据吊钩的起升高度和变幅小车的位置，发送控制指令给网络摄像机，使得网络摄像机实时对准吊钩；
管理和展示系统，设置在操作室，包括管理模块、识别模块和视觉显示模块；管理模块用于接收传感器数据采集系统和视频采集系统获取的信息以及控制指令处理系统的控制命令，将所述的信息处理后通过视觉显示模块显示；识别模块用于根据所述的信息和控制命令来判断吊钩的工况；
控制指令处理系统，设置在操作室，包括操作装置和控制指令控制器；控制指令控制器用于接收操作人员用操作装置发出的操作指令和选择模式，根据管理模块提供的信息判断相应的联锁条件和故障报警，并将最终得到的控制命令发给现场的塔式起重机。


2.根据权利要求1所述的塔式起重机远程监控系统，其特征在于：所述的视觉显示模块包括一台主画面显示器和多台分画面显示器；主画面显示器用来显示主画面，主画面集成了塔式起重机的参数、视频监控信号和故障报警信号；每台分画面显示器用于全屏显示某一方面的信息。


3.根据权利要求2所述的塔式起重机远程监控系统，其特征在于：所述的视觉显示模块包括以下展示模式：
全景模式，所述全景视频模块获取的视频信号占画面主导位置，画面剩余位置用于展示其他视频信号；
前向跟踪模式，大臂根部的吊钩视频子模块获取的视频信号占画面主导位置，画面剩余位置用于展示其他视频信号；
反向跟踪模式，大臂最前端的吊钩视频子模块获取的视频信号占画面主导位置，画面剩余位置用于展示其他视频信号；
吊钩模式，包括小车跟踪吊钩模式和直接吊钩模式；当测量得到吊钩下方障碍物到吊钩的距离大于等于阈值Ls时，采用小车跟踪吊钩模式，由变幅小车上的吊钩视频子模块获取的视频信号占画面主导位置；吊钩下方障碍物到吊钩的距离L小于阈值Ls时，采用直接吊钩模式，由安装在吊钩上的吊钩视频子模块获取的视频信号占画面主导位置；
传感器数据模式，起升限位故障时，将起升数据放大显示在画面主导位置；回转限位故障时，将回转数据放大显示在画面主导位置；变幅小车限位故障时，将变幅小车数据放大显示在画面主导位置；起吊重量故障时，将起吊重量放大显示在画面主导位置；塔身倾角故障时，将塔身倾角数据放大显示在画面主导位置；风速故障的时候，将风速的数据放大显示在画面主导位置；
所述的画面主导位置为预设的占超过整体画面的一半大的位置。


4.根据权利要求3所述的塔式起重机远程监控系统，其特征在于：主画面视角显示方式包括正向视角方式和反向视角方式，当在操作装置上选中反向视角方式的瞬间，记录下此刻的吊钩高度Hs1和变幅小车与大臂根部的距离Ps1；操作装置上保持选择反向视角方式，当变幅小车与大臂根部的距离大于Ps1且吊钩高度小于Hs1时，主画面的反向视角方式激活，反之正向视角方式激活；当操作装置上保持选择正向视角方式，正向视角方式激活。


5.根据权利要求4所述的塔式起重机远程监控系统，其特征在于：所述的管理模块按以下步骤自动调整展示模式：
S1、当在S2-S6中满足1.1-1.4的条件时，直接跳转到S1：
1.1、正向视角方式激活，当吊钩的起升位置距离上极限位小于阈值Ds时，主画面展示模式设置为全景模式；
1.2、反向视角方式激活，当吊钩的起升位置距离上极限位小于阈值Ds时，主画面的展示模式设置为反向跟踪模式；
1.3、正向视角方式激活，当吊钩完全静止超过一定时间Ts以后，主画面的展示模式设置为全景模式；
1.4、反向视角方式激活，当吊钩完全静止超过一定时间Ts以后，主画面的展示模式设置为反向跟踪模式；
1.5、当吊钩起升位置距离上极限位大于等于阈值Ds且吊钩开始动作以后，则跳转到S2；
1.6、当S7中的条件满足时，则跳转到S7；
S2、正向视角方式激活，则主画面展示模式设置为全景模式，反向视角方式激活，则主画面展示模式设为反向跟踪模式，模式设置生效之后：
2.1、变幅小车的速度小于等于阈值Pvt21且吊钩升降的速度小于等于阈值Hvt21，当回转旋转的速度从较大值减小到阈值Rvt21及以下，主画面展示模式设置为吊钩模式，则跳转到S3；
2.2、回转旋转的速度小于等于阈值Rvt22且吊钩升降的速度小于等于阈值Hvt22，当变幅小车的速度从较大值减小到阈值Pvt22及以下，主画面的展示模式设置为吊钩模式，则跳转到S3；
2.3、回转旋转和变幅小车都停止动作时，当吊钩的下降速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琨，王辉，杨玮，王开强，张维，李迪，赵翼鸿，刘威，
申请(专利权)人：中建三局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42