[发明专利]一种基于位姿感知技术的智能塔机安全监控系统及实现方法

权利要求书

1.一种基于位姿感知技术的智能塔机安全监控系统，其特征在于，包括：塔机黑匣子主控、视频监测系统、位姿感知装置和塔机在线监控平台；

所述塔机黑匣子主控包括：传感器、防碰撞模块、身份识别模块、强电控制单元、无线传输模块和触摸屏显示器；

所述身份识别模块、强电控制单元和触摸屏显示器均采用有线的方式连接、布置在司机室内；所述传感器分布在塔机的待测位置，并通过有线方式连接；

所述视频监测系统包括安装在塔机上的摄像头、安装在司机室内的高亮液晶显示屏和无线网络通讯模块；所述摄像头通过有源以太网连接，所得视频信号经由无线网络通讯模块上传带所述塔机在线监控平台进行管理储存；

所述位姿感知装置安装在塔机的回转支承以上部位，与所述塔机黑匣子主控进行有线连接。

2.一种利用上述监控系统实现对塔机位姿感知状态监控的方法，其特征在于，

所述塔机黑匣子主控中：

所述传感器包括高度传感器，用于采集塔机高度；幅度传感器，用于采集变幅小车位移；重量传感器，用于采集塔机起吊物重量；回转传感器，用于采集塔机回转角度；风速仪，用于采集塔机周围的实时风速情况；

所述防碰撞模块在群塔环境下工作时，基于传感器采集塔机状态信息，通过无线通讯模块将多个塔机所采集的信息进行信息交互，处理得到塔机在群塔环境下的防碰撞安全区域，并控制塔机避开危险区域；

所述身份识别模块，用于对操作人员进行身份验证，并记录操作人员开始作业时间和结束作业时间，

所述强电控制单元连接到塔机电控柜中，当传感器所采集参数超过塔机独立运行的安全阈值时，对塔机进行限位控制；

所述触摸屏显示器用于显示黑匣子主控中的各类参数，包括但不限于：

实时采集到的：塔机高度、塔机幅度、塔机起升重量、塔机起重力矩、风速；

每次对塔机操作的：操作人员身份信息；

提前加载在黑匣子主控中的：塔机在群塔环境下的防碰撞安全区域、塔机独立运行的安全阈值；

所述无线传输模块通过无线通讯的方式将所采集塔机实时状态参数上传到塔机在线监控平台。

3.根据权利要求2所述的一种利用上述监控系统实现对塔机位姿感知状态监控的方法，其特征在于，所述视频监测系统中，所述摄像头包括安装在司机室摄像头，用于拍摄司机工作状态；起升卷扬机摄像头，用于拍摄卷扬机上钢丝绳的排线；吊钩摄像头，安装在起重臂尖端，用于拍摄吊钩状态；

所述高亮液晶显示屏安装在司机室内，用于显示摄像头拍摄画面，辅助司机作业；

所述无线网络通讯模块，用于将上述采集到的视频经无线通讯上传到所述塔机在线监控平台。

4.根据权利要求3所述的一种利用上述监控系统实现对塔机位姿感知状态监控的方法，其特征在于，所述视频监测系统为高清网络摄像机IPC设置多个视频系统位置，用于对塔机进行全方位视频监测；优选的，所述吊钩摄像头对吊钩进行自动变焦追踪，用于捕捉运动状态下的吊钩。

5.根据权利要求2所述的一种利用上述监控系统实现对塔机位姿感知状态监控的方法，其特征在于，所述位姿感知装置用于采集塔机塔身顶端的位姿变化的状态数据，通过建立塔身钢结构完好状态刚度空间模型，在模型坐标系x’，y’，z’内划定塔机顶端安全位移区域，在塔机出现前倾，后倾和侧向倾斜不同状态时，位姿感知装置采集塔机不同状态的位姿点，规定塔机塔身顶端端点坐标(x,y)在划定的安全位移区域之内，则判定为塔机处于安全状态；塔机塔身顶端端点坐标(x,y)在划定的安全位移区域之外，则判定为塔机处于危险状态。

6.根据权利要求5所述的一种利用上述监控系统实现对塔机位姿感知状态监控的方法，其特征在于，所述塔机在线监控平台，用于储存塔机实时状态参数是否超出防碰撞安全区域、塔机独立运行时是否超出安全阈值；用于储存视频监测系统所采集到的塔机视频影像；用于储存塔机塔身顶端位姿变化状态；同时储存：来自塔机黑匣子主控中针对塔机超出防碰撞安全区域、塔机独立运行时超出安全阈值的报警数据；来自位姿感知装置针对塔机处于危险状态时的报警数据；具有访问权限的用户通过网络登录塔机在线监控平台实时查看塔机视频影像。