[发明专利]一种起重设备防碰撞预警系统及其方法

说明书

本发明公开了一种起重设备防碰撞预警系统及其方法。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，各设备和固定障碍物置于同一坐标体系中；方法包括：采集各设备运动部件实时位置、运动方向及速度信息，经各起重设备现场初步解算后，进行相关的信息互换，计算出有碰撞可能，并预警，每0.1秒循环重复一次上述步骤。本发明构建分布式防碰撞系统架构，制定防碰撞计算规则，将起重设备间的碰撞问题分解为运动部件间的碰撞问题，采用二叉树遍历递归算法以保证碰撞现象的预测精度，再将碰撞现象进行共性化处理，编制碰撞预警算法；根据防碰撞规则和算法编制实现碰撞预警。

技术领域

本发明属于机械智能控制技术领域，尤其涉及一种基于分布式模块化构架的起重设备防碰撞预警系统及其方法。

背景技术

水电站施工和现代建筑施工对门塔机的依赖程度非常大，为提高施工效率，施工单位常将多台门塔机布置在同一现场，而且经常近距离交叉作业，因此多台大型起吊设备协同作业的相互干扰在安全及作业效率等方面是常有的难题，如何避免设备间及设备与障碍物间的碰撞成为一个不能忽视的问题。

目前国内外研究机构和公司均开展了大型起吊设备防碰撞系统的开发和应用工作。针对建筑领域塔机群防碰撞系统的研究，现有技术方法对在同一工地不同型号塔机中推广应用存在兼容等不足；现有系统多用于建筑施工领域，信息传输范围小，并且多侧重于幅度限位、高度限位和角度限位等简单功能集成，防碰撞算法处理较为单一，多侧重于区域限制计算，难以全面、准确地预测塔机间碰撞的发生，无法满足水利水电工程大坝施工环境下不同类型塔机交叉作业的需要；现有系统一般采用集中式系统架构，需要服务器与所有设备进行实时通信，并且服务器上进行所有的防碰撞计算和警示信息预测，因此该系统架构通信链路数据量大，防碰撞计算处理复杂，对硬件的要求较高，难以实现模块化，不利于系统的推广与应用。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种起重设备防碰撞预警系统及其方法。本发明提供了一种基于分布式模块化构架体系设计的起重设备防撞预警系统及其方法，以降低系统硬件要求和系统成本、提高解算精度、实现模块化。

本发明通过以下技术方案实现：

一、起重设备防碰撞预警系统

起重设备防碰撞预警系统包括至少两台现场起重设备，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。

进一步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。

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。

所述现场控制系统包括PLC控制器或可编程智能处理系统。包括STM32开发板构成的控制器。

(二)、起重设备防碰撞预警方法

本发明还提供了采用上述防碰撞预警系统的防碰撞预警方法，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；