[发明专利]一种基于边云协同计算的塔式起重机吊钩可视化方法

说明书

本发明提供了一种基于边云协同计算的塔式起重机吊钩可视化方法，包括：摄像机将视频信号实时引入驾驶室内的边缘设备上，边缘设备作为边缘计算的节点，控制摄像机变焦，观察吊钩及重物的画面；通过云台转动带动摄像机运动，可防止吊钩因为惯性或风力等原因跑出拍摄画面；边缘节点配合云端进行边云协同计算，边缘节点首先根据采集的视频数据进行异常行为模型训练，识别工作人员未佩戴安全帽、进入危险区域两种危险行为并进行预警，上传模型结果至云端，云端对模型进行优化、改进后将模型下发边缘节点。本方法可以克服边缘端计算能力不够，云端计算实时性差的问题，对塔机在吊运物体过程中存在的危险状况进行实时识别以及危险预警。

技术领域

本发明涉及建筑安全施工领域，具体来说，涉及一种基于边云协同计算的塔式起重机吊钩可视化方法。

背景技术

在建筑施工上，塔式起重机是不可缺少的起重设备。它作为高空作业的设备，危险性也比较高，有很高的事故发生率，这带来了巨大的生命财产损失。如何安全、高效地使用塔机吊运重物，是一直以来行业内都在研究的问题。

不同的施工场地，在调运重物过程中会有不同的状况发生，单独的靠安装在塔机架室内的边缘设备处理，边缘端处理能力有限，很多复杂的计算任务完成不了。

对于高空作业的塔机而言，在工作过程中的危险性已经成为社会关注的重点问题，普通塔机在高空或者复杂环境下作业时，在没有安装“吊钩可视化”系统的情况下，司机在操作时看不到所吊物体，需要地面指挥人员告知动作步骤，通过对讲机指挥塔机操作人员进行作业。在这种情况下，如果两人沟通不到位，容易因为司机判断不准确引起剐蹭、碰撞的事故。尤其是高层施工中，受工作面的限制，极易出现塔机起升过程中的连带物体等现象，如果处理不当，吊钩或钢丝绳挂到脚手架，极易出现重大事故。并且由于操作人员无法进行可视化作业，经常出现动作延迟、操作偏差等现象，这将带来极大的安全隐患。所以吊钩可视化很有必要。

云计算可以解决吊钩可视化过程中很多复杂的运算，并将结果反馈给边缘节点，这通过云端算法对数据进行分析，计算并且回传的一种网络服务。多台塔机每天都会有海量的视频数据产生，如果这些监控设备产生的视频数据聚在一起，会是个天文数字，云端处理起来会很慢，实时性很差，对于实时性要求吊钩可视化系统，并不能满足需求。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于边云协同计算的塔式起重机吊钩可视化方法，能够解决边缘计算能力不足，云计算实时性差的问题，保证塔机在调运重物过程中的摄像机的可靠变焦，视频图像的实时显示，实现高精度、低延时的对危险异常情况进行预警。

本发明具体包括以下步骤：

步骤1：在起升机构卷筒支架一侧安装高度编码器，实时采集高度数据并存储在本地数据库；边缘设备实时读取数据库中高度数据，通过变焦计算判断ptz网络摄像机(11)是否符合变焦条件，进而发出变焦指令；

步骤2：安装在变幅小车(7)横梁上的ptz网络摄像机(11)实时拍摄视频信号，视频数据首先需通过无线网桥传入边缘设备，利用视频数据完成异常危险行为模型训练，然后边缘设备对视频数据进行实时存储和处理，处理完的数据上传云平台；

步骤3：中心云对边缘数据进行融合，分析挖掘后产生准确处理结果，并将分析结果下放至边缘设备，通过持续的模型训练和结果反馈进行迭代更新，完成相应部署管理。

步骤1中，设定吊钩初始位置读取的高度信息为H1，根据吊钩调运货物的速度，设定每X₁(一般取值为2)秒读取一次，设定第二次读取的高度信息为H2，第三次读取的高度信息为H3，设定一个阈值A(一般取值5-10米)，具体的变焦逻辑判定如下：

如果H2－H1≥A，则说明第二次读取的高度比第一次高，控制网络摄像机(11)的步进电机拉远一步，缩小视频画面；