[发明专利]一种基于空间定位的抓斗卸船机防撞系统及方法

权利要求书

1.一种基于空间定位的抓斗卸船机防撞系统，其特征在于，包括：

基于北斗空间定位技术获取抓斗卸船机整机定位信息的空间定位单元，所述空间定位单元包括设置于抓斗卸船机塔头区域的天线和数据接收机；

用于获取抓斗卸船机各机构定位信息的机构定位单元，所述机构定位单元包括设置于臂架绞点的臂架俯仰角度定位装置、设置于司机室顶部的司机室位移定位装置以及设置于机房的抓斗位置定位装置；

以及一方面通过以太网通讯的方式与所述空间定位单元通信连接、另一方面通过以太网通讯及Profibus DP通讯的方式与机构定位单元通信连接的控制单元，所述控制单元包括PLC控制器、以太网通讯模块以及DP通讯模块；

所述PLC控制器根据抓斗卸船机整机定位信息建立空间三维坐标系，同时将抓斗卸船机关注机构定位信息加入所述空间三维坐标系中从而进行碰撞预警。

2.根据权利要求1所述的一种基于空间定位的抓斗卸船机防撞系统，其特征在于，所述臂架俯仰角度定位装置为倾角仪，其用于检测臂架俯仰运行角度并发送至PLC控制器；

所述司机室位移定位装置为司机室绝对值编码器，其用于获取司机室定位数据并发送至PLC控制器；

所述抓斗位置定位装置包括起升绝对值编码器及小车绝对值编码器，其中起升绝对值编码器用于获取抓斗起升数据并发送至PLC控制器，所述小车绝对值编码器用于获取小车机构定位数据并发送至PLC控制器。

3.根据权利要求1所述的一种基于空间定位的抓斗卸船机防撞系统，其特征在于，所述控制单元还用于通过以太网通讯接收码头中控系统所提供的相邻设备以及船舶空间位置数据信息，并将相邻设备空间位置数据信息以及船舶空间位置数据信息加入所述空间三维坐标系中从而进行碰撞预警。

4.一种基于空间定位的抓斗卸船机防撞方法，基于权利要求1中所述的抓斗卸船机防撞系统实现，其特征在于，包括以下步骤：

获取空间定位单元输出的抓斗卸船机整机定位信息，并基于所述抓斗卸船机整机定位信息建立空间三维坐标系，所述空间三维坐标系的X轴沿大车轨道水平方向延伸，Y轴沿垂直大车轨道水平方向延伸，Z轴沿竖直方向延伸；

获取抓斗卸船机各机构定位信息，结合抓斗卸船机实际尺寸建立抓斗卸船机空间模型，将所述抓斗卸船机空间模型融入至所述空间三维坐标系中；

通过码头中控系统获取相邻设备以及船舶空间位置数据信息并融入至所述空间三维坐标系中；

基于所述空间三维坐标系中的抓斗卸船机整机定位信息、抓斗卸船机空间模型、相邻设备以及船舶空间位置数据信息构建碰撞预警模型；

抓斗卸船机运行时根据所述碰撞应模型进行碰撞提示和动作。

5.根据权利要求4所述的一种基于空间定位的抓斗卸船机防撞方法，其特征在于，抓斗卸船机运行时根据所述碰撞应模型进行碰撞提示和动作，包括：大车运行状态下，控制单元通过实时监测所述空间三维坐标系中的数据判断碰撞风险，当风险超过阈值则发出碰撞告警并中断大车运行动作：

根据相邻设备空间位置数据信息以及抓斗卸船机各机构定位信息进行卸船机同相邻设备之间的碰撞预警；

根据船舶空间位置数据信息以及抓斗卸船机各机构定位信息进行卸船机同船舶之间的碰撞预警。

6.根据权利要求4所述的一种基于空间定位的抓斗卸船机防撞方法，其特征在于，抓斗卸船机运行时根据所述碰撞应模型进行碰撞提示和动作，包括：臂架俯仰下降运行状态下，控制单元通过实时监测所述空间三维坐标系中的数据判断碰撞风险，当风险超过阈值则发出碰撞告警并中断大车运行动作：

根据船舶空间位置数据信息、邻设备空间位置数据信息以及机构定位单元所提供的臂架俯仰机构定位数据信息进行卸船机同船舶及相邻设备之间的碰撞预警。

7.根据权利要求4所述的一种基于空间定位的抓斗卸船机防撞方法，其特征在于，抓斗卸船机运行时根据所述碰撞应模型进行碰撞提示和动作，包括：臂架水平司机室运行状态下，控制单元通过实时监测所述空间三维坐标系中的数据判断碰撞风险，当风险超过阈值则发出碰撞告警并中断大车运行动作：

根据船舶空间位置数据信息、邻设备空间位置数据信息以及机构定位单元所提供的司机室机构定位数据信息进行卸船机同船舶及相邻设备之间的碰撞预警。