本发明涉及渣土车安全调控，尤其涉及一种针对渣土车辆的安全调控系统及方法。
背景技术：
1、在土木工程、建筑施工以及矿山开采等众多领域，渣土车辆是不可或缺的运输工具，它们负责将大量的土石方、建筑废料、沙石等散装物料从产生地点运输到处理或储存地点。这些车辆通常配备一个大型的渣土箱，设计上能够承受重载并便于快速卸料。
2、cn113469154a公开了一种基于人工智能的渣土车卸货进度监控方法及系统。该方法包括：通过采集渣土车卸货图像，获取车厢升降速率、渣土平整度变化速率和渣土堆积速率，结合车厢升降速率、渣土车初始运动速率和渣土堆积速率获取渣土车向前运动的提醒信号，并在渣土车开始运动后通过当前渣土平整度和当前运动速率调节渣土车的运动速率，结合渣土堆积速率获取调节速率和卸货结束的提醒信号。
3、cn207737174u公开了一种具有可控量卸载的渣土车，属于渣土车卸载技术领域中的渣土车，其目的在于提供一种结构简单并可实现卸料控制的渣土车。其技术方案为：包括车体，设置在车体上的车厢体，所述车厢体底部设置有滑动机构，所述滑动机构包括滑板，滑板与车厢体底部之间置有滚筒，所述滚动的转动轴固定在车厢体，所述车厢体的体尾部置有可转动收纳的滑动机构，所述车厢尾部设置有卸料门。
4、然而，现有技术的渣土车辆在实际运用中存在一系列问题。首先，现有技术的渣土车辆在装载过程中，常常出现物料分布不均匀的情况。这种不均匀的分布会导致车辆重心偏移，增加了在运输过程和装卸过程中发生侧翻的风险。其次，现有的渣土车辆缺乏有效的实时监控系统来监测和调整物料的装载状态，因此在车辆启运前无法准确评估装载的合理性和安全性。此外，卸货过程中，由于缺乏精准的角度控制，车辆可能在倾泻物料时发生不稳定，增加了作业风险。
5、这些问题带来的不良后果是显而易见的。车辆侧翻不仅会导致财产损失，还可能造成人员伤亡。不均匀的物料分布还可能导致运输效率低下，增加能耗和运营成本。此外，卸货过程中的不稳定可能会造成物料散落，对环境造成污染，同时也增加了作业人员的工作负担。
6、此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
1、现有技术已经公开通过设置多传感器来实现车辆运输物料状态监测的技术方案。例如，cn216081584u公开了一种多传感器融合的混合料运输管控监测系统，包括云端服务器以及与云端服务器相连的核心数据处理模块，其中，用于测量运输车车斗内混合料温度的温度传感器，用于采集运输车位置的gps定位模块，用于读取运输车唯一识别码的rfid模块，用于测量运输车车斗倾斜角度的倾角传感器，用于判断运输车车斗内是否有混合料的压力变送器，以及用于当混合料温度低于设定阈值时进行报警处理的异常数据报警模块均与核心数据处理模块相连。然而，该技术方案中的多传感器系统的主要监测目标是确保运输过程中混合料的温度控制，以保证其在到达摊铺现场时的温度符合施工要求，这一监测目的与本发明所追求的渣土箱内荷载分布均匀性的监测目标存在明显差异。本发明的监测系统不仅需要实时监控荷载的分布状态，还需要根据监测结果对渣土车辆的装载、运动和翻转方式进行动态调控。一方面，该技术方案中的温度监测主要依赖于特定的温度传感器，这些传感器能够精确地测量并记录物料的温度变化。然而，这些传感器对于荷载分布的监测并不具备直接的帮助，图像传感器虽然能够提供视觉信息，但在没有额外算法支持的情况下，它们无法直接转化为温度数据，因此无法替代温度传感器在现有技术方案中的作用，即，该技术方案的多传感器配置并不适用于本发明中对荷载分布均匀性的分析需求。另一方面，该技术方案主要解决了物料温度监测的问题，但缺乏对监测数据的进一步应用。即便能够实现温度的准确预警，该技术方案也无法根据监测到的数据对运输车辆的运载参数进行动态调整，即，该技术方案尽管可以预警温度异常，但无法实现对运输车辆运载状态的实时监控和调控，以适应物料的实时状态变化。
2、针对现有技术之不足，本发明提供了一种针对渣土车辆的安全调控系统，以解决上述至少部分技术问题。
3、本发明公开了一种针对渣土车辆的安全调控系统，其包括：
4、采集单元，用于通过配置于渣土车辆上的传感器获取与渣土车辆的运载状态相关的一种或多种数据信息；
5、拍摄单元，用于获取渣土车辆相关的图像数据信息；
6、处理器，用于接收采集单元和拍摄单元获取的数据信息，通过运算分析生成用于调控渣土车辆的控制信号。
7、优选地，处理器被配置为：根据采集单元和拍摄单元获取的数据信息对渣土箱及渣土箱内的渣土的状态，并能够在渣土车辆装货时、运行时和/或卸货时对渣土箱的荷载分布均匀性进行分析，以确定渣土的装载方式、渣土车辆的运动方式和/或渣土箱的翻转方式。
8、与现有技术不同的是，本发明通过集成采集单元和拍摄单元，实现了对渣土车辆运载状态的实时监控和动态分析。基于上述区别技术特征，本发明要解决的问题可以包括：如何在确保渣土车辆运输安全的同时，提高运输效率并降低能源消耗。具体地，本发明通过实时分析渣土车辆的荷载分布和运动状态，动态调控装载、运动和翻转方式，从而优化了运输过程，减少了因不均匀荷载分布或不当操作导致的安全风险。本发明的安全调控系统通过综合采集单元和拍摄单元获取的数据信息，对渣土车辆的运载状态进行全面监控，通过这种多维度的数据融合和动态分析，本发明不仅能够实现对渣土车辆荷载分布的全面监控，还能够在发现潜在的不均匀分布或重心偏移问题时，及时发出预警并自动调整车辆的运载参数，以确保运输过程的稳定性和安全性。这种实时监控和分析显著提高了渣土车辆的运输安全性，有效预防了因荷载分布不均或重心偏移导致的侧翻事故。此外，安全调控系统对装载方式、运动方式和翻转方式的智能调控，优化了运输效率，减少了能源消耗，并确保了车辆在各种路况下都能保持稳定运行。
9、根据一种优选实施方式，采集单元配置的重量传感器能够在装货前对空载的渣土箱进行测重，以获取渣土箱的初始重量，使得处理器能够基于采集单元获取的重量数据信息和拍摄单元获取的图像数据信息计算渣土箱的重心坐标。
10、与现有技术不同的是，本发明通过重量传感器和图像传感器的结合使用，实现了对渣土箱装载状态的实时监测和精确分析。基于上述区别技术特征，本发明要解决的问题可以包括：如何在装载过程中实时监测并确保荷载分布的均匀性，以及如何通过精确计算重心坐标来预防因重心偏移导致的运输安全问题。具体地，本发明通过重量传感器获取的初始重量和装货过程中的重量变化数据，结合拍摄单元获取的图像数据，处理器能够实时计算出渣土箱的重心坐标。重量传感器在装货前的测重功能为安全调控系统提供了渣土箱空载状态下的基准重量，这对于后续装载过程中的重量变化监测至关重要。处理器基于初始重量和图像数据计算出的重心坐标，为装载过程中的重心变化提供了精确的参考，从而确保装载的均衡性和车辆的稳定性。
11、根据一种优选实施方式，采集单元以网格化的方式在渣土箱底部布设有若干压力传感器，以使得处理器能够根据压力传感器的布设方式将渣土箱划分成若干区域，以根据压力传感器获取的压力数据信息生成各区域的压力分布云图，并利用重量传感器获取的重量数据信息对压力分布云图进行调整。
12、与现有技术不同的是，本发明通过网格化布置的压力传感器，实现了对渣土箱底部压力分布的细致监测，并通过重量传感器的数据进行综合分析，从而提高了装载监控的精确度和实时性。基于上述区别技术特征，本发明要解决的问题可以包括：如何在装载过程中实现对渣土分布状态的精确监测和实时调整，以及如何通过精确的压力分布云图来预防因荷载分布不均或重心偏移导致的运输安全问题。具体地，本发明不仅能够实时反映渣土的分布状态，还能够根据实时数据进行动态调整，确保装载的均衡性和车辆的稳定性。结合重量传感器提供的数据，本发明的处理器能够对压力分布云图进行动态调整，以消除因渣土粘黏或分布不均导致的误差。网格化布置的压力传感器使得安全调控系统能够细致地监测渣土箱底部的压力分布，生成的压力分布云图为渣土的分布状态提供了直观的视图。处理器据此进行的调整，确保了即使在渣土粘黏或分布不均的情况下，也能够准确反映渣土的实际分布状态，提高了装载监控的精确度。
13、根据一种优选实施方式，在渣土车辆装货时，处理器在对采集单元获取的压力数据信息、重量数据信息和拍摄单元获取的图像数据信息进行综合分析后，能够得到实时的渣土分布情况和渣土重心坐标。
14、与现有技术不同的是，本发明通过实时综合分析压力、重量和图像数据，实现了对渣土分布和重心坐标的精确监测和动态调整。基于上述区别技术特征，本发明要解决的问题可以包括：如何在渣土车辆装货过程中实时监测并精确调整渣土的分布，以及如何通过实时动态的数据分析提高装载效率和运输安全性。具体地，在装货过程中，处理器综合分析压力、重量和图像数据，实时提供渣土分布情况和重心坐标，这为操作人员及时调整装载方案提供了科学依据，这种实时的数据分析和可视化，为操作人员提供了准确的装载反馈，使其能够及时调整装载方案，确保渣土的均匀分布，从而避免因装载不均或重心偏移导致的运输安全问题。该技术方案使得装载过程更加智能化，减少了人为因素导致的装载不均，进一步提升了运输的安全性。
15、根据一种优选实施方式，处理器能够基于渣土分布情况和渣土重心坐标生成用于表征荷载分布均匀性的均匀性指数，其中，渣土重心坐标能够被用于通过与推荐重心坐标和设定的偏差阈值进行计算以得到用于对均匀性指数进行修正的第一修正因子。
16、与现有技术不同的是，本发明通过引入均匀性指数，能够为荷载分布的均匀性提供一个量化的评估标准，并通过引入第一修正因子，以进一步提高评估的准确性和实用性。基于上述区别技术特征，本发明要解决的问题可以包括：如何量化评估渣土箱内荷载分布的均匀性，以及如何根据实际的装载情况动态调整装载方案以优化荷载分布。具体地，处理器生成的均匀性指数为评估荷载分布提供了量化指标。通过与推荐重心坐标和偏差阈值的计算，第一修正因子的应用使得均匀性指数更加精确，从而使得装载评估更加符合实际运输安全的要求。通过上述设置方式，操作人员能够根据均匀性指数和修正因子的指导，实时调整装载方案，优化渣土的分布，确保车辆在运输过程中的稳定性和安全性，该评估和调整机制能够显著提高渣土车辆装载的效率和安全性，减少因荷载分布不均导致的运输风险。
17、根据一种优选实施方式，处理器能够根据计算得到的均匀性指数来判断渣土装载的合理性，其中，当均匀性指数的计算结果低于预设的装载阈值时，处理器能够向用户端发出调整装载方式的建议信号，以使得操作与处理器通讯连接的用户端的驾驶员或工作人员能够根据处理器给出的建议对渣土箱中的渣土分布情况进行调整。
18、与现有技术不同的是，本发明通过实时计算和评估均匀性指数，并根据其结果提供具体的装载调整建议，能够实现对渣土装载过程的实时动态化监控和干预。基于上述区别技术特征，本发明要解决的问题可以包括：如何在渣土装载过程中实时评估装载的合理性，并提供有效的调整建议以优化装载分布，从而提高运输安全性。具体地，本发明通过处理器计算得到的均匀性指数，能够判断渣土装载的合理性。当均匀性指数低于预设阈值时，安全调控系统的建议信号功能为驾驶员或工作人员提供了即时反馈，使得他们能够根据安全调控系统建议进行调整，优化渣土分布，避免因装载不合理导致的安全风险。
19、根据一种优选实施方式，在车辆运行时，处理器能够接收采集单元获取的运动数据信息，结合采集单元实时获取的压力数据信息和拍摄单元实时获取的图像数据信息，分析计算得到渣土分布情况和渣土重心坐标的变化情况，从而动态调节生成的均匀性指数。
20、与现有技术不同的是，本发明通过在车辆运行时实时接收并综合分析运动数据、压力数据和图像数据，能够实现对渣土分布和重心坐标变化的动态监测，进而动态调节均匀性指数。基于上述区别技术特征，本发明要解决的问题可以包括：如何在车辆运行过程中实时监测并适应渣土分布的变化，以及如何通过动态调节均匀性指数来维持车辆的稳定性和安全性。具体地，本发明通过处理器对采集单元实时获取的运动数据、压力数据和拍摄单元实时获取的图像数据进行综合分析，能够精确计算出渣土分布情况和渣土重心坐标的变化情况。在车辆运行过程中，处理器动态调节的均匀性指数能够实时反映渣土分布的变化情况，这对于在复杂路况下保持车辆稳定性具有重要意义。动态调节功能使得安全调控系统能够适应不同运行状态，以及时响应路况变化和渣土分布的实时变动，优化渣土分布，确保运输过程的连续安全性。
21、根据一种优选实施方式，在渣土车辆卸货前，处理器能够通过计算得到最新的表征荷载分布均匀性的均匀性指数，并基于力矩平衡原理计算分析渣土箱的极限倾角，其中，处理器能够通过实时的均匀性指数计算得到与均匀性指数呈正相关的第二修正因子β，以利用第二修正因子β对渣土箱的极限倾角进行修正，从而得到安全倾角。
22、在卸货前，处理器基于均匀性指数和力矩平衡原理计算的极限倾角和安全倾角，为渣土箱的翻转提供了精确的角度控制。第二修正因子β的应用进一步提高了倾角计算的精确度，确保了卸货过程的安全性。
23、根据一种优选实施方式，采集单元配置的倾角传感器能够在渣土车辆卸货时对渣土箱翻转角度进行采集，以使得处理器能够通过判断倾角传感器获取的实时倾角数据信息与动态调节的倾角安全范围之间的关系来判断当前渣土箱翻转的角度是否符合安全要求，其中，倾角安全范围由动态调节的安全倾角和最小卸货倾角限定而成。
24、倾角传感器在卸货时对翻转角度的实时采集，使得安全调控系统能够精确判断当前倾角是否处于安全范围内。这一功能不仅提高了卸货的安全性，还通过最小卸货倾角的设置，确保了渣土能够顺利卸载，减少了物料残留。
25、本发明还公开了一种针对渣土车辆的安全调控方法，其可利用上述安全调控系统。优选地，该安全调控系统包括：
26、在渣土车辆装货前，利用采集单元获取的重量数据信息和拍摄单元获取的图像数据信息分析计算渣土箱的装载状态；
27、在渣土车辆装货时，利用采集单元获取的压力数据信息、重量数据信息和拍摄单元获取的图像数据信息分析计算渣土箱中的渣土状态；
28、在渣土车辆运行时，利用采集单元获取的运动数据信息，结合采集单元实时获取的压力数据信息和拍摄单元实时获取的图像数据信息，分析计算得到渣土分布情况和渣土重心坐标的变化情况，从而动态调节生成的均匀性指数；
29、在渣土车辆卸货前，计算最新的表征荷载分布均匀性的均匀性指数，并基于力矩平衡原理，计算分析渣土箱的极限倾角；
30、在渣土车辆卸货时，利用采集单元获取的倾角数据信息判断倾角数据信息是否处在倾角安全范围内。
31、本发明的安全调控方法通过一系列连续的监测和分析步骤，实现了对渣土车辆整个运输过程的全面管理。从装货前的装载状态分析到卸货时的倾角安全判断，该方法确保了车辆在各个阶段都能够安全、高效地运行，显著提高了运输过程的可控性和安全性。
1.一种针对渣土车辆(400)的安全调控系统，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的安全调控系统，其特征在于，所述采集单元(100)配置的重量传感器(110)能够在装货前对空载的所述渣土箱(410)进行测重，以获取所述渣土箱(410)的初始重量，使得所述处理器(300)能够基于所述采集单元(100)获取的重量数据信息和所述拍摄单元(200)获取的图像数据信息计算所述渣土箱(410)的重心坐标。
3.根据权利要求1或2所述的安全调控系统，其特征在于，所述采集单元(100)以网格化的方式在所述渣土箱(410)底部布设有若干压力传感器(120)，以使得所述处理器(300)能够根据所述压力传感器(120)的布设方式将渣土箱(410)划分成若干区域，以根据所述压力传感器(120)获取的压力数据信息生成各区域的压力分布云图，并利用所述重量传感器(110)获取的重量数据信息对压力分布云图进行调整。
4.根据权利要求1～3任一项所述的安全调控系统，其特征在于，在所述渣土车辆(400)装货时，所述处理器(300)在对所述采集单元(100)获取的压力数据信息、重量数据信息和所述拍摄单元(200)获取的图像数据信息进行综合分析后，能够得到实时的渣土分布情况和渣土重心坐标。
5.根据权利要求1～4任一项所述的安全调控系统，其特征在于，所述处理器(300)能够基于渣土分布情况和渣土重心坐标生成用于表征荷载分布均匀性的均匀性指数，其中，渣土重心坐标能够被用于通过与推荐重心坐标和设定的偏差阈值进行计算以得到用于对均匀性指数进行修正的第一修正因子。
6.根据权利要求1～5任一项所述的安全调控系统，其特征在于，所述处理器(300)能够根据计算得到的均匀性指数来判断渣土装载的合理性，其中，当均匀性指数的计算结果低于预设的装载阈值时，所述处理器(300)能够向用户端发出调整装载方式的建议信号，以使得操作与所述处理器(300)通讯连接的所述用户端的驾驶员或工作人员能够根据所述处理器(300)给出的建议对渣土箱(410)中的渣土分布情况进行调整。
7.根据权利要求1～6任一项所述的安全调控系统，其特征在于，在车辆运行时，所述处理器(300)能够接收所述采集单元(100)获取的运动数据信息，结合采集单元(100)实时获取的压力数据信息和拍摄单元(200)实时获取的图像数据信息，分析计算得到渣土分布情况和渣土重心坐标的变化情况，从而动态调节生成的均匀性指数。
8.根据权利要求1～7任一项所述的安全调控系统，其特征在于，在所述渣土车辆(400)卸货前，所述处理器(300)能够通过计算得到最新的表征荷载分布均匀性的均匀性指数，并基于力矩平衡原理计算分析渣土箱(410)的极限倾角，其中，所述处理器(300)能够通过实时的均匀性指数计算得到与均匀性指数呈正相关的第二修正因子，以利用第二修正因子对渣土箱(410)的极限倾角进行修正，从而得到安全倾角。
9.根据权利要求1～8任一项所述的安全调控系统，其特征在于，所述采集单元(100)配置的倾角传感器(150)能够在所述渣土车辆(400)卸货时对渣土箱(410)翻转角度进行采集，以使得所述处理器(300)能够通过判断所述倾角传感器(150)获取的实时倾角数据信息与动态调节的倾角安全范围之间的关系来判断当前渣土箱(410)翻转的角度是否符合安全要求，其中，倾角安全范围由动态调节的安全倾角和最小卸货倾角限定而成。
10.一种针对渣土车辆(400)的安全调控方法，其特征在于，其包括：
