本发明涉及避障系统设备,具体为一种塔机自动避障系统及方法。
背景技术:
1、塔式起重机简称塔机,是建筑工地主要的物料搬运工具,塔机的起重臂及平衡臂通过回转机构以标准节为中心转动,吊钩跟随起重臂同向运动;吊钩连接钢丝绳通过起升机构进行上下运动,由小车带动通过变幅机构进行前后运动;联动台通过挡位控制吊钩。
2、塔机在工作过程中存在的碰撞危险主要有三种,一是相邻塔机交叉作业中,较高塔机的钢丝绳(或吊钩)与较低塔机的起重臂或平衡臂碰撞;二是吊钩、吊物或钢丝绳与高压线、建筑物或围墙等固定物体发生碰撞;三是起重臂、平衡臂、吊钩、吊物或钢丝绳与汽车吊和泵车等移动物体发生碰撞,因塔机司机疏忽或违章操作等原因产生的碰撞事故时有发生。
3、现有的塔机自动避障技术主要是塔机防碰撞系统,该技术只能有效避免相邻塔机之间、塔机与固定物体之间的碰撞,对进入工地现场移动作业的汽车吊和泵车无效,有如下几点不足:障碍物的空间数据必须由技术人员进行换算并写入系统主机才能实现自动避障;无有效手段对移动的障碍物实现自动避障,鉴于此,我们提出了一种塔机自动避障系统及方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种塔机自动避障系统及方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、一种塔机自动避障系统,包括标准节,所述标准节顶端设置有回转机构,所述回转机构顶端转动安装有起重臂,所述起重臂上固定安装有平衡臂,所述起重臂上滑动安装有小车,所述小车内设置有钢丝绳,所述钢丝绳底端固定安装有吊钩,所述吊钩上吊装有吊物,所述起重臂外侧固定安装有驾驶室,所述驾驶室内部设置有主控器、联动台和配电柜,所述起重臂上设置有变幅机构和起升机构,还包括:
4、传感器,所述起重臂前端外侧固定安装有第一激光雷达传感器和第二激光雷达传感器,所述平衡臂后端外侧固定安装有第三激光雷达传感器和第四激光雷达传感器,所述小车上固定安装有第五激光雷达传感器,所述起升机构上固定安装有高度传感器,所述回转机构上固定安装有角度传感器,所述变幅机构上固定安装有幅度传感器;
5、智能摄像机,所述小车上固定安装有智能摄像机;
6、软件系统,所述软件系统包括操作系统、塔机自动避障系统、故障诊断系统;
7、云服务器,所述云服务器接收、存储、处理数据,实现数据交换。
8、优选的,所述主控器包括电源模块、显示屏、局域网通信模块、4g/5g通信模块、蓝牙通信模块、存储单元、运算单元、处理单元、控制单元、扬声器。
9、优选的,所述第一激光雷达传感器、第二激光雷达传感器、第三激光雷达传感器、第四激光雷达传感器、第五激光雷达传感器、高度传感器、角度传感器以及幅度传感器均与主控器电连接,从而采集障碍物信息及塔机运行数据。
10、优选的,所述智能摄像机与所述主控器电连接,从而采集吊物及周边环境数据。
11、优选的,所述联动台包括第一联动台和第二联动台,第一联动台内部设置有多组的前后左右方向上的挡位,第二联动台内部设置有多组的上下方向上的挡位。
12、优选的,所述局域网通信模块包括:
13、通信控制器,作为模块的核心,负责数据的接收、处理和发送,支持can总线协议;
14、收发器,负责将通信控制器产生的数字信号转换为适合在局域网中传输的物理信号,同时也负责将接收到的物理信号转换为数字信号供通信控制器处理;
15、信息缓冲区,用于存储待发送或已接收的数据帧,这些缓冲区支持独立收发功能,确保数据的正确传输;
16、总线接口单元;处理通信控制器与局域网总线之间的交互,确保数据的稳定传输。
17、优选的,所述4g/5g通信模块负责将塔吊的运行状态、避障信息、环境数据等实时传输到主控器,同时接收来自主控器的指令和数据,实现双向通信。
18、优选的,云服务器实时接收来自塔机的传感器数据,通过智能算法对这些数据进行分析和处理,以识别潜在的障碍物并做出避障决策;云服务器将塔机的运行状态、避障信息以及环境数据等实时存储起来,以便后续的数据分析和挖掘。
19、优选的,云服务器将塔机的实时运行状态、避障信息以及环境数据等传输给主控器,使得监控人员能够实时了解塔机的工作情况并进行远程管理。
20、一种塔机自动避障系统的避障方法,包括以下步骤:
21、s1、塔机信息与主控器绑定,主控器之间组成局域网;
22、s2、传感器和智能摄像机采集相应数据,与主控器电连接;
23、s3、主控器接收传感器及智能摄像机数据,进行存储、运算及处理;
24、s4、局域网内主控器进行数据交换;
25、s5、主控器根据塔机运动部件之间或与其他物体之间距离和接近速度,发出告警并逐级降低联动台相应挡位,从而完成避障;
26、s6、塔机运行数据上传至云服务器,云服务器形成报表,向手机端推送告警信息。
27、与现有技术相比,本发明提供了一种塔机自动避障系统及方法,具备以下有益效果:
28、1、该塔机自动避障系统及方法,为了更好地进行避障,主控器不仅接收数据,还负责控制塔机的操作,它通过电连接与第一联动台和第二联动台相连,能够直接控制这两个联动台内的各挡位电路,这种直接控制确保了主控器可以根据实时数据和避障需求,迅速调整塔机的运行速度和方向。
29、2、该塔机自动避障系统及方法,为了使得避障效果更好,配合传感器及智能摄像机,会持续不断地采集塔机运行和周围环境的数据,这些设备通过电连接与主控器相连,确保实时、准确地将数据传输到主控器进行后续处理,进行存储、运算、处理,判断是否会发生碰撞,它会根据通过算法和逻辑进行运算和处理,判断塔机当前是否存在与其他塔机或障碍物发生碰撞的风险。
30、3、该塔机自动避障系统及方法,为了进一步提升安全性,如果主控器判断塔机与其他塔机或障碍物的距离达到或超过设定的安全阈值,它会立即发出告警信号,以提醒操作人员注意,同时,主控器会逐级降低联动台的相应挡位,以控制塔机减速,从而避免碰撞事故的发生,云服务器会对这些数据进行存储、分析和处理,并生成详细的报表,一旦检测到任何异常或告警信息,云服务器会立即将这些信息推送到相关人员的手机端,以便他们及时了解并处理。
1.一种塔机自动避障系统,包括标准节,所述标准节顶端设置有回转机构,所述回转机构顶端转动安装有起重臂,所述起重臂上固定安装有平衡臂,所述起重臂上滑动安装有小车,所述小车内设置有钢丝绳,所述钢丝绳底端固定安装有吊钩,所述吊钩上吊装有吊物,所述起重臂外侧固定安装有驾驶室,所述驾驶室内部设置有主控器、联动台和配电柜,所述起重臂上设置有变幅机构和起升机构,其特征在于还包括:
2.根据权利要求1所述的一种塔机自动避障系统,其特征在于:所述主控器包括电源模块、显示屏、局域网通信模块、4g/5g通信模块、蓝牙通信模块、存储单元、运算单元、处理单元、控制单元、扬声器。
3.根据权利要求2所述的一种塔机自动避障系统,其特征在于:所述第一激光雷达传感器、第二激光雷达传感器、第三激光雷达传感器、第四激光雷达传感器、第五激光雷达传感器、高度传感器、角度传感器以及幅度传感器均与主控器电连接,从而采集障碍物信息及塔机运行数据。
4.根据权利要求3所述的一种塔机自动避障系统,其特征在于:所述智能摄像机与所述主控器电连接,从而采集吊物及周边环境数据。
5.根据权利要求4所述的一种塔机自动避障系统,其特征在于:所述联动台包括第一联动台和第二联动台。
6.根据权利要求5所述的一种塔机自动避障系统,其特征在于:所述局域网通信模块包括:
7.根据权利要求6所述的一种塔机自动避障系统,其特征在于:所述4g/5g通信模块负责将塔吊的运行状态、避障信息、环境数据等实时传输到主控器,同时接收来自主控器的指令和数据,实现双向通信。
8.根据权利要求7所述的一种塔机自动避障系统,其特征在于:云服务器实时接收来自塔机的传感器数据,通过智能算法对这些数据进行分析和处理,以识别潜在的障碍物并做出避障决策;云服务器将塔机的运行状态、避障信息以及环境数据等实时存储起来,以便后续的数据分析和挖掘。
9.根据权利要求8所述的一种塔机自动避障系统,其特征在于:云服务器将塔机的实时运行状态、避障信息以及环境数据等传输给远程监控中心,使得监控人员能够实时了解塔机的工作情况并进行远程管理。
10.一种根据权利要求1-9中任一项所述塔机自动避障系统的避障方法,其特征在于:包括以下步骤: