[发明专利]一种起重设备防碰撞预警系统及其方法

权利要求书

1.一种起重设备防碰撞预警系统，包括至少两台现场起重设备，其特征在于：所述系统基于分布式模块化构架，包括分布式模块化布置的信息采集系统、信息传输系统、现场控制系统；现场各起重设备和固定障碍物置于同一坐标体系中；

所述信息采集系统包括编码器，设置于各起重设备，至少获取各起重设备运动部件的位置、运动方向及速度信息；

现场控制系统基于分布式模块化构架，各起重设备均平行设置独立的现场控制系统，各起重设备的现场控制系统信息互换联通；每台起重设备的现场控制系统以自身与相关塔机或固定障碍物的信息进行防碰撞控制预警，根据碰撞是否发生和发生碰撞的距离远近发出警示；

信息传输系统包括：通过有线或无线方式将信息采集系统获取信息传输给自身起重设备的现场控制系统，各起重设备的现场控制系统通过有线或无线方式将自身和相关塔机的信息进行传输交换。

2.根据权利要求1所述的起重设备防碰撞预警系统，其特征在于：所述编码器与各起重设备起升、变幅、回转机构的限位器或信息采集构件相连，获取各起重设备的位置、运动方向、速度、角度、距离信息。

3.根据权利要求2所述的起重设备防碰撞预警系统，其特征在于：所述防撞预警系统包括远程控制系统，所述远程控制系统通过无线通信与现场控制系统或服务器联接实现远程信息交换和控制。

4.根据权利要求1所述的起重设备防碰撞预警系统，其特征在于：所述现场控制系统包括PLC控制器或可编程智能处理系统。

5.根据权利要求4所述的起重设备防碰撞预警系统，其特征在于：所述现场控制系统包括STM32开发板构成的控制器。

6.一种起重设备防碰撞预警方法，其特征在于：所述起重设备防撞预警方法采用权利要求1至5任一项所述的起重设备防撞预警系统，包括以下方法：

将各起重设备和固定障碍物置于一个坐标体系中；

步骤一、布置在各起重设备上各运动部件的信息采集系统实时检测臂架、塔架和吊钩等运动部件的位置、运动方向及速度信息；

步骤二、将获取信息传输给自身起重设备的现场控制系统，各起重设备的现场控制系统解算各获取信息并进行相关的信息互换；

步骤三、现场控制系统防碰撞算法：将起重设备间碰撞分解为各设备部件之间碰撞，采用二叉树遍历递归算法计算相关运动部件的相互关系，并对所有碰撞信息进行共性化处理；若计算出有碰撞可能，以界面显示和语音提醒两种方式同时发出碰撞预警；

每0.1秒循环重复一次上述步骤。

7.根据权利要求6所述的起重设备防碰撞预警方法，其特征在于：所述远程监控系统可随时访问系统，远程控制系统用于远程观察各起重设备的运行状态，远程更新起重设备固定参数或根据施工需要远程增添或修改相关起重设备或障碍物参数，远程调取事故回放文件。

8.根据权利要求6所述的起重设备防碰撞预警方法，其特征在于：所述防碰撞算法中碰撞信息共性化处理是根据碰撞现象实质和主动设备避让原则，将碰撞现象进行三维复杂形状物体分解为多个简单形体，然后通过缩维处理，将三维形体间碰撞问题简化为平面中点线之间的距离问题，再根据碰撞实质，将所有碰撞情况归类到点-线、线-点、点碰撞固定障碍物、线碰撞固定障碍物四个共性特征进行计算识别碰撞。

9.根据权利要求6所述的起重设备防碰撞预警方法，其特征在于：所述碰撞预警是根据关联设备部件的位置、速度、运动方向结合自身设备的运动轨迹，确定潜在碰撞点，再根据自身设备的位置、运动速度、方向以及潜在碰撞点位置判断出危险范围，以剩余碰撞时间为依据分为三级预警：

一级预警：预测2秒碰撞情况，预留紧急制动距离，即2秒内需紧急制动以避免碰撞；

二级预警：预测4秒碰撞情况，预留正常制动距离，及4秒内需正常制动以避免碰撞；

三级预警：预测10秒碰撞情况，预留正常制动距离，及10秒内需正常制动以避免碰撞。