5G环境下车间行车安全运行报警方法技术

本发明专利技术提供一种5G环境下车间行车安全运行报警方法，双目立体视觉监控装置，采集吊装工件的形状大小、牵引绳的长度角度信息；根据电动葫芦的速度与时间信息计算出钢绳长度，边缘平台通过5G网络读取上述信息；在牵引绳上装有力传感器，边缘平台通过5G网络读取力传感器的信息，得到每根牵引绳的拉力；边缘平台计算出工件摆动受力大小和方向；根据上述数据计算出工件摆幅大小和方向；5G定位系统获得工件附近工作人员的位置，边缘平台收集位置信息并进行处理计算；并根据结果判断是否发出警报。本发明专利技术实现了对吊装工件时重心偏移的快速响应，以及工件运送过程对地面工作人员的及时提醒，可消除工件起吊及运送时的安全隐患。可消除工件起吊及运送时的安全隐患。可消除工件起吊及运送时的安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
5G环境下车间行车安全运行报警方法


[0001]本专利技术提供一种5G环境下车间行车安全运行报警方法，属于吊装稳定控制
，用于控制吊装装置避免发生摆动，提高安全性。

技术介绍

[0002]行车是现代化生产必不可少的重要机械设备，它对于减轻繁重的体力劳动、提高劳动生产率和实现生产过程的机械化、自动化以及改善人民的物质生活都具有重大的意义。行车是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。行车的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。其主要由桥架、牵引装置、提升装置组成，提升装置用来控制吊装工件的升降以及位置变化。
[0003]目前车间内的吊装作业为行车工作人员与地面指挥人员相互配合，地面指挥人员通过哨声以及手势向行车工作人员传达信号，行车工作人员通过地面指挥来控制提升装置，完成工件的起吊和运送工作。吊装作业周围设立吊装危险区，拉警戒线，设围栏，防止人员进入吊装区域，减少安全隐患。
[0004]现在的吊装作业完全由工作人员完成，行车工在吊装过程中，必须对周围环境进行确认，严禁工件从人头上经过，工作时严格服从地面人员的指挥。地面指挥人员指挥时要站在安全位置，离开工件垂直方向3米以外指挥。地面指挥人员跟随工件运行指挥时，应随时喊开工件运行路线上的人员，在吊装作业的整个过程，需准确地向行车工以及地面工作人员传达信号。在传达信号时，可能因吊装装置、车间工件摆放情况等，造成工作人员之间视线的阻碍，信号可能未及时准确传达，影响起吊工作的进行。
[0005]另外工件在运行状态时，因工件本身具有较大的质量以及惯性，人的反应时间一般在0.2秒左右，反应后再进行操作，需要一定的时间，工件摆动有碰撞其他工件和工作人员的危险，造成极大的安全隐患。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决吊装作业人员信息交流速度慢的问题以及消除吊装作业的安全隐患，提供了一种“5G+MEC+吊装报警应用”三者结合的新的方案。
[0007]5G通信具备高速率、低延迟、高可靠性等特性，可实现车间、工厂设备的集成和控制。5G传输空口时延一般在10毫秒左右，能够快速地对吊装情况做出响应。
[0008]具体技术方案为：
[0009]5G环境下车间行车安全运行报警方法，包括以下步骤：
[0010]S1、吊钩处装有双目立体视觉监控装置，实时采集吊装工件的形状大小，牵引绳的长度角度信息；
[0011]S2、根据电动葫芦电机控制器的速度与时间信息计算出钢绳长度，边缘平台通过5G网络读取上述信息用以计算；
[0012]S3、在牵引绳上装有力传感器，边缘平台通过5G网络读取力传感器的信息，得到每根牵引绳的拉力；
[0013]S4、边缘平台根据牵引绳的角度和牵引绳的拉力，计算出牵引合力的方向和大小，结合牵引合力与工件重力，可得到工件摆动受力大小和方向；
[0014]S5、根据钢绳长度、牵引绳长度、工件尺寸，以及工件摆动受力，计算出工件摆幅大小和方向；
[0015]S6、5G定位系统获得工件附近工作人员的位置，边缘平台收集位置信息并进行处理计算；并根据结果判断是否发出警报。
[0016]具体判断方法为：
[0017]起吊工件时，如果计算出的摆幅加上5G定位误差超过安全距离，边缘平台发出含有安全退出方向的警告信号给相关工作人员，提醒他们及时移开；
[0018]在行车移动过程中，边缘平台通过5G网络除了获取工件形状大小、牵引绳角度、钢绳长度和牵引绳拉力以外，还根据控制行车以及电动葫芦移动的电机控制器获取行车以及电动葫芦的移动速度；当行车正常运行，工件与工作人员的距离小于安全距离时，边缘平台发出含有安全退出方向的警告信号给相关工作人员，提醒他们及时离开；
[0019]当行车遇到特殊工况需要降速或急停，或到达预定位置需要停止时，边缘平台通过5G网络获取钢绳长度信息、牵引绳长度信息、工件形状尺寸、行车降速或急停前的速度并进行计算，计算出工件摆幅大小和方向；如果计算出的摆幅加上5G定位误差超过安全距离，边缘平台发出含有安全退出方向的警告信号给相关工作人员，提醒他们及时离开。
[0020]本专利技术通过将5G技术、边缘计算技术和吊装报警应用相结合，构建吊装边缘控制系统。实现了对吊装工件时重心偏移的快速响应，以及工件运送过程对地面工作人员的及时提醒，可消除工件起吊及运送时的安全隐患。
附图说明
[0021]图1是吊装结构示意图；
[0022]图2是本专利技术报警原理示意图；
[0023]图3是本专利技术的流程图。
具体实施方式
[0024]结合附图说明本专利技术的具体技术方案。
[0025]如图1所示，吊装包括设在行车8上的电动葫芦1，电动葫芦1通过钢绳2连接吊钩4；吊钩4上设有双目立体视觉监控装置3；工件7通过牵引绳6挂在吊钩4上，牵引绳6上设有力传感器5。
[0026]如图2所示，边缘计算模型通过在靠近物或数据源头的网络边缘侧，提供融合计算、存储和网络等资源的能力，来减少够减小终端设备数据的上行压力，缩短设备响应时间。将5G通信技术与边缘计算技术相结合，在车间部署边缘计算(MEC)节点，
[0027]通过用户面功能(UPF)在MEC设备中部署，将5G核心网的用户面功能下沉到吊装工序边缘，生产数据通过5G基站传输下沉的UPF，将数据送至MEC节点，从而实现业务数据在边缘的传输和卸载。业务数据无需经过承载网到传输网的长途传输，显著降低传输时延，满足
对吊装装置的实时控制时延，也保证了业务数据安全性。
[0028]在边缘计算节点服务器上部署报警应用，该应用充分利用边缘计算节点的计算、存储和网络等资源。当工件进行起吊工作时，因牵引绳捆绑工件的位置有偏差，牵引绳的中心与工件重心在竖直方向上不重合，工件刚刚离开地面时会发生摆动。本专利技术根据摆动问题设计了一种摆动大小和方向预测方法。
[0029]如图3所示，5G环境下车间行车安全运行报警方法，包括以下步骤：
[0030]S1、吊钩4处装有双目立体视觉监控装置3，实时采集吊装工件7的形状大小，牵引绳6的长度角度信息；
[0031]S2、根据电动葫芦电机控制器的速度与时间信息计算出钢绳2长度，边缘平台通过5G网络读取上述信息用以计算；
[0032]S3、在牵引绳6上装有力传感器5，边缘平台通过5G网络读取力传感器5的信息，得到每根牵引绳6的拉力；
[0033]S4、边缘平台根据牵引绳6的角度和牵引绳6的拉力，计算出牵引合力的方向和大小，结合牵引合力与工件重力，可得到工件摆动受力大小和方向；
[0034]S5、根据钢绳2长度、牵引绳6长度、工件7尺寸，以及工件7摆动受力，计算出工件7摆幅大小和方向；
[0035]S6、5G定位系统获得工件7附近工作人员的位置，例如在工作人员的安全帽或者工作服装有5G定位芯片，边缘平台收集位置信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.5G环境下车间行车安全运行报警方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、吊钩处装有双目立体视觉监控装置，实时采集吊装工件的形状大小、牵引绳的长度角度信息；S2、根据电动葫芦电机控制器的速度与时间信息计算出钢绳长度，边缘平台通过5G网络读取上述信息用以计算；S3、在牵引绳上装有力传感器，边缘平台通过5G网络读取力传感器的信息，得到每根牵引绳的拉力；S4、边缘平台根据牵引绳的角度和牵引绳的拉力，计算出牵引合力的方向和大小，结合牵引合力与工件重力，得到工件摆动受力大小和方向；S5、根据钢绳长度、牵引绳长度、工件尺寸，以及工件摆动受力，计算出工件摆幅大小和方向；S6、5G定位系统获得工件附近工作人员的位置，边缘平台收集位置信息并进行处理计算，并根据结果判断是否发出警报。2.根据权利要求1所述的5G环境下车间行车安全运行报警方法，其特征在于，起...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翔龙，张佳衡，杨航杰，谭帆，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：