风速预警方法、装置及作业机械与流程

1.本发明涉及风速测量技术领域，尤其涉及一种风速预警方法、装置及作业机械。


背景技术：

2.随着工业技术的不断进步，基础设施大规模建设也越来越多，大型的高空作业也越来越多，大量超高工程建设项目的开展，促使超高吊装作业的需求也不断增加。
3.然而，这种超高的吊装作业，随着高度的增加，吊装的风险也越来越大，以起重设备为例，由于使用场景导致工作地点相对分散，相当部分分布于远离城市的野外地带，而在野外风速变化较为明显,其变化较大时会对起重机的臂架等结构产生异常的摆动，进而给起重设备造成安全隐患。
4.现有技术中多通过天气预报中的风速值预测作业机械的作业位置处的风速值，但风速值受地形，建筑，地面水系等的影响，进而无法准确预测得到风速值，导致无法高精度进行风速预警的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种风速预警方法、装置及作业机械，用以解决现有技术中风速预警精度较低的缺陷。
6.本发明提供一种风速预警方法，包括：
7.确定初始观测点，并基于所述初始观测点设置用于风速测量的无人机；
8.基于所述无人机测量的测量风速值，确定目标观测点的预测风速值；所述目标观测点为作业机械的作业位置；
9.在所述预测风速值大于预警阈值时，进行风速预警。
10.根据本发明提供的一种风速预警方法，所述基于所述初始观测点设置用于风速测量的无人机，包括：
11.基于所述初始观测点以及所述目标观测点，确定中继观测点，并在所述初始观测点和所述中继观测点设置所述无人机。
12.根据本发明提供的一种风速预警方法，所述测量风速值包括所述初始观测点测量得到的初始风速值和所述中继观测点测量得到的中继风速值；
13.所述基于所述无人机测量的测量风速值，确定目标观测点的预测风速值；所述目标观测点为作业机械的作业位置，包括：
14.基于所述中继风速值、所述初始风速值、所述中继观测点以及所述初始观测点，确定风速变化率；
15.基于所述风速变化率、所述初始风速值、所述初始观测点以及所述目标观测点，确定所述预测风速值。
16.根据本发明提供的一种风速预警方法，所述基于所述中继风速值、所述初始风速值、所述中继观测点以及所述初始观测点，确定风速变化率，包括：
17.计算所述初始风速值与所述中继风速值之间的差值，得到风速差值；
18.基于所述初始观测点以及所述中继观测点，确定距离差值；
19.基于所述风速差值以及所述距离差值，确定风速变化率。
20.根据本发明提供的一种风速预警方法，在基于所述初始观测点设置用于风速测量的无人机之后，还包括：
21.在所述作业高度大于高度阈值时，调大所述无人机与目标观测点之间的距离；
22.在所述作业高度小于等于所述高度阈值时，调小所述无人机与目标观测点之间的距离。
23.根据本发明提供的一种风速预警方法，在基于所述初始观测点设置用于风速测量的无人机之后，还包括：
24.在所述测量风速值大于风速阈值时，调大所述无人机与目标观测点之间的距离；
25.在所述测量风速值小于等于所述风速阈值时，调小所述无人机与目标观测点之间的距离。
26.本发明还提供一种风速预警装置，包括：
27.设置单元，用于确定初始观测点，并基于所述初始观测点设置用于风速测量的无人机；
28.确定单元，用于基于所述无人机测量的测量风速值，确定目标观测点的预测风速值；所述目标观测点为作业机械的作业位置；
29.预警单元，用于在所述预测风速值大于预警阈值时，进行风速预警。
30.本发明还提供一种作业机械：包括：如上所述的风速预警装置。
31.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述风速预警方法的步骤。
32.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述风速预警方法的步骤。
33.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述风速预警方法的步骤。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1是本发明提供的风速预警方法的流程示意图之一；
36.图2是本发明提供的风速预警方法的流程示意图之二；
37.图3是本发明提供的风速预警装置的结构示意图；
38.图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
39.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.以起重设备为例，由于使用场景导致工作地点相对分散，相当部分分布于远离城市的野外地带，而在野外风速变化较为明显,其变化较大时会对起重机的臂架等结构产生异常的摆动，进而给起重设备造成安全隐患。
41.现有技术中多通过天气预报中的风速值预测作业机械的作业位置处的风速值，但风速值受地形，建筑，地面水系等的影响，进而无法准确预测得到风速值，导致无法高精度进行风速预警的问题。
42.对此，本发明提供一种风速预警方法。图1是本发明提供的风速预警方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
43.步骤110、确定初始观测点，并基于初始观测点设置用于风速测量的无人机。
44.此处，初始观测点指距离作业机械的作业位置有一定距离的观测点，在初始观测点测量风速可以预测作业位置在一段时间后的风速。需要说明的是，若直接在作业位置实时测量风速，则当风速大于预警阈值时，作业人员没有足够时间进行相应处理，进而可能由于风速过大造成作业机械作业部件的异常摆动，带来安全隐患。例如当风速过大时会使起重机的臂架等结构产生异常摆动，进而给起重机带来安全隐患。若在初始观测点测量风速，并基于初始观测点测量得到的风速预测作业位置在一段时间后的风速，从而作业人员有足够时间进行相应处理，避免作业位置处风速过大给作业机械带来安全隐患。
45.其中，本发明实施例可以基于3d地图识别作业位置周边的地形，并结合当日风速预报情况，确定初始观测点。此处的初始观测点与作业机械之间的距离，一般是作业人员的反应时间加上规避动作完成时间后与超过预警域值的风速之间乘积。如当风速为预警风速时，以预警风速乘操作员反应时间、动作规避完成时间之和。
46.此外，初始观测点的确定，需要考虑风向。例如对于长臂架的起重机，不同方向的同一大小的风对起重机的影响程度不同。初始观测点在当日的风象预报(包括风速、风向)基础上进行设定，如根据当日的风象预报，可以确定起重机在风的下游，则可以根据风向设置初始观测点。
47.在确定初始观测点后，可以将风速测量仪安装在无人机上，并将无人机释放至初始观测点，以使无人机上的风速测量仪能够实时测量初始观测点的初始风速值。
48.此外，由于同一位置不同高度对应的风速不同，且作业机械的臂架通常是在高空进行作业，因此为了准确预测作业机械在进行高空作业时臂架处的风速，初始观测点的高度需与臂架的高度一致，进而可以准确预测得到臂架处的风速。
49.可以理解的是，为了准确获取初始风速值，可以在初始观测点按照预设分布角度设置多台无人机，以通过多台无人机获取初始观测点的初始风速值。
50.步骤120、基于无人机测量的测量风速值，确定目标观测点的预测风速值；目标观测点为作业机械的作业位置；
51.步骤130、在预测风速值大于预警阈值时，进行风速预警。
52.具体地，测量风速值指无人机测量得到的实时风速值，若无人机设置在初始观测点，则对应的测量风速值为初始观测点测量得到的初始风速值；若无人机设置在初始观测点与目标观测点之间的中继观测点，则对应的测量风速值为中继观测点测量得到的中继风速值。预测风速值指目标观测点在一段时间后能够达到的风速值。
53.由于无人机通常设置在高空中，而高空中的障碍物较少，即风速从初始观测点至作业位置的衰减在理想情况下可以忽略不计，即在初始观测点测量得到初始风速值时，一段时间后作业位置处的预测风速值与初始风速值相等。若风速从初始观测点至作业位置处存在衰减，则可以根据初始观测点与作业位置之间的距离确定初始风速值的衰减率，例如初始风速值为10m/s，其每100m衰减1m/s，且初始观测点与目标观测点之间的距离为500m，则可以得到目标观测点的预测风速值为5m/s。
54.可选地，在初始风速值不存在衰减的情况下，在初始风速值大于预警风速值时，由于一段时间后作业位置处的风速值会达到初始风速值，即一段时间后作业位置处的预测风速值会大于预警风速值，从而在一段时间后作业机械存在安全作业隐患，此时可以进行风速预警，以提示作业人员。例如，可以通过显示屏显示“风速异常”，并通过报警灯发出一定强度的警示声并闪烁，以及时提醒作业人员进行相应处理和决策。
55.可选地，在初始风速值存在衰减的情况下，基于初始风速值和风速变化率，可以确定目标观测点的预测风速值，在预测风速值大于预警风速值时，表明而在一段时间后作业机械存在安全作业隐患，此时可以进行风速预警，以提示作业人员。
56.此外，本发明实施例通过无人机自动采集测量风速值，并基于测量风速值可以确定作业位置处的预测风速值，进而在预测风速值大于预警阈值时可以自动快速进行风速预警，相较于传统方法中需要通过人工持有风速测量仪进行风速测量，大幅度减少了人力损耗；同时，传统方法中的人工测量也无法实现无人机的高空测量，而且无人机测量得到的测量风速值可以进行数据共享，例如无人机可以将测量风速值发送至其它无人机，避免其它无人机重复采集测量风速值导致耗费资源的问题。
57.需要说明的是，本发明实施例进行风速预警的前提是风速对当前作业机械(如起重机)的工作状况有较大影响时才进行风速预警，如果起重机处于短主臂工况，则无需进行风速预警。
58.本发明实施例提供的风速预警方法，基于无人机测量得到的测量风速值可以得到目标观测点的预测风速值，并在预测风速值大于预警阈值时进行风速预警，从而使得作业人员可以能够有足够时间进行相应处理，避免作业位置处风速过大给作业机械带来安全隐患的问题，保证了作业机械的安全稳定作业。
59.基于上述实施例，基于初始观测点设置用于风速测量的无人机，包括：
60.基于初始观测点以及目标观测点，确定中继观测点，并在初始观测点和中继观测点设置无人机。
61.具体地，由于初始观测点与目标观测点之间存在一定的距离，从而初始风速值从初始观测点到目标观测点存在衰减，为了更进一步准确得到预测风速值，本发明实施例可以在初始观测点和目标观测点之间设置一个或多个中继观测点，并在初始观测点和各中继观测点均设置无人机，以获取测量风速值。
62.此外，在初始观测点和目标观测点之间设置的中继观测点可以看作是网络中继信
号站，从而可以在网络质量较差的情况下保证将初始观测点和中继观测点测量得到的风速值发送至服务器，以使服务器根据初始观测点和中继观测点测量得到的风速值确定目标观测点的预测风速值。可以理解的是，该服务器可以设置于作业机械上，从而在服务器确定预测风速值大于预警阈值时，可以及时进行预警提示。该服务器也可以设置于远程服务端，在远程服务端确定预测风速值大于预警阈值时，可以及时向作业机械的作业人员发送预警提示，以使作业人员及时处理，保证作业机械的安全。
63.基于上述任一实施例，测量风速值包括初始观测点测量得到的初始风速值和中继观测点测量得到的中继风速值；
64.基于无人机测量的测量风速值，确定目标观测点的预测风速值；目标观测点为作业机械的作业位置，包括：
65.基于中继风速值、初始风速值、中继观测点以及初始观测点，确定风速变化率；
66.基于风速变化率、初始风速值、初始观测点以及目标观测点，确定预测风速值。
67.具体地，无人机设置在初始观测点和中继观测点，从而初始观测点的无人机测量得到的测量风速值为初始风速值，用于表征初始观测点的实时风速信息；中继观测点的无人机测量得到的测量风速值为中继风速值，用于表征中继观测点的实时风速信息。
68.在得到中继风速值和初始风速值后，可以确定初始风速值与中继风速值之间的风速差值，以及基于初始观测点和中继观测点可以确定两者之间的距离差值，从而可以基于风速差值以及距离差值确定风速变化率，该风速变化率用于表征风速的衰减信息。
69.进一步地，基于目标观测点以及初始观测点，可以确定两者之间的距离差值，而风速变化率可以用于表征风速的衰减信息，进而可以获知初始观测点的初始风速值至目标观测点的衰减量，从而得到预测风速值。
70.由此可见，本发明实施例基于中继风速值、初始风速值、中继观测点以及初始观测点确定得到的预测风速值考虑了风速的衰减，从而进一步提高了预测风速值的精度，进而能够保证作业机械的作业安全。
71.基于上述任一实施例，基于中继风速值、初始风速值、中继观测点以及初始观测点，确定风速变化率，包括：
72.计算初始风速值与中继风速值之间的差值，得到风速差值；
73.基于初始观测点以及中继观测点，确定距离差值；
74.基于风速差值以及距离差值，确定风速变化率。
75.具体地，初始观测点的无人机测量得到的测量风速值为初始风速值，用于表征初始观测点的实时风速信息；中继观测点的无人机测量得到的测量风速值为中继风速值，用于表征中继观测点的实时风速信息。在得到中继风速值和初始风速值后，可以确定初始风速值与中继风速值之间的风速差值，以及基于初始观测点和中继观测点可以确定两者之间的距离差值，从而可以基于风速差值以及距离差值确定风速变化率，该风速变化率用于表征风速的衰减信息。
76.基于上述任一实施例，在基于初始观测点设置用于风速测量的无人机之后，还包括：
77.在作业高度大于高度阈值时，调大无人机与目标观测点之间的距离；
78.在作业高度小于等于高度阈值时，调小无人机与目标观测点之间的距离。
79.具体地，在作业机械进行作业的过程中，作业机械的高度是不断变化的，而不同高度对应的风速是不同的，此时若作业高度增高，则可以相应将无人机的高度调高至与作业高度一致的位置；若作业高度降低，则可以相应将无人机的高度调低至与作业高度一致的位置，从而可以精确得到预测风速值。
80.作业高度大于高度阈值时，表明目标观测点与无人机的高度也大于高度阈值，由于高度越高，目标观测点与无人机之间的障碍越少，即可以认为风速的衰减越小，此时可以调大无人机与目标观测点之间的距离，进而可以减少设置无人机的数量，节约测量成本。作业高度小于等于高度阈值时，表明目标观测点与无人机的高度也小于等于高度阈值，由于高度降低，目标观测点与无人机之间的障碍增多，从而会导致风速的衰减变大，此时可以调小无人机与目标观测点之间的距离，增加设置无人机的数量，以准确得到预测风速值。
81.基于上述任一实施例，在基于初始观测点设置用于风速测量的无人机之后，还包括：
82.在测量风速值大于风速阈值时，调大无人机与目标观测点之间的距离；
83.在测量风速值小于等于风速阈值时，调小无人机与目标观测点之间的距离。
84.具体地，在作业机械进行作业的过程中，测量风速值可能是不断变化的，在测量风速值大于风速阈值时，为了给作业人员预留足够的预警反应时间，则需要增大无人机与目标观测点之间的距离。在测量风速值小于等于风速阈值时，表明作业人员的预警反应时间足够，此时为了保证获取预测风速值的精度，可以减少无人机与目标观测点之间的距离。
85.基于上述任一实施例，本发明还提供一种风速预警方法，下面以起重机进行作业时的风速预警为例进行说明，如图2所示，该方法包括：
86.首先进行吊装准备，使用3d地图识别吊装周边地形，观察当日风象预报(风象预报包括风速、风向)，设定初始观测点将带有风速仪的无人机进行释放，风速测量仪与无人机之间为可拆卸连接，使其飞行到与起重机当前工作臂架一致的高度。此外无人机可在多个方向上释放，不限于前后左右。在无法连接数据中心的环境下，可以额外释放无人机设定观测点和起重机之间，作为数据中继及风速测量的中继观测点。
87.持续采集测量风速值，并将实时采集的测量风速值通过数据采集系统传输到远程平台上，得到起重机作业位置处的预测风速值，并在远程控制平台的设定一个预警阈值，当预测风速值小于预警阈值时，远程控制平台传输命令到控制系统，但不做处理，控制面板的液晶显示屏显示当前风速值，声光报警灯不工作；若预测风速值超过预警值时，显示屏显示“风速异常”字段，报警灯发出一定强度的警示声并闪烁，及时提醒驾驶人员做出相应的对策。
88.下面对本发明提供的风速预警装置进行描述，下文描述的风速预警装置与上文描述的风速预警方法可相互对应参照。
89.基于上述任一实施例，本发明提供一种风速预警装置，如图3所示，该装置包括：
90.设置单元310，用于确定初始观测点，并基于所述初始观测点设置用于风速测量的无人机；
91.确定单元320，用于基于所述无人机测量的测量风速值，确定目标观测点的预测风速值；所述目标观测点为作业机械的作业位置；
92.预警单元330，用于在所述预测风速值大于预警阈值时，进行风速预警。
93.基于上述任一实施例，所述设置单元310，用于：
94.基于所述初始观测点以及所述目标观测点，确定中继观测点，并在所述初始观测点和所述中继观测点设置所述无人机。
95.基于上述任一实施例，所述测量风速值包括所述初始观测点测量得到的初始风速值和所述中继观测点测量得到的中继风速值；
96.所述确定单元320，包括：
97.风速变化确定单元，用于基于所述中继风速值、所述初始风速值、所述中继观测点以及所述初始观测点，确定风速变化率；
98.风速预测单元，用于基于所述风速变化率、所述初始风速值、所述初始观测点以及所述目标观测点，确定所述预测风速值。
99.基于上述任一实施例，所述风速变化确定单元，包括：
100.风速差值确定单元，用于计算所述初始风速值与所述中继风速值之间的差值，得到风速差值；
101.距离确定单元，用于基于所述初始观测点以及所述中继观测点，确定距离差值；
102.计算单元，用于基于所述风速差值以及所述距离差值，确定风速变化率。
103.基于上述任一实施例，还包括：
104.第一调整单元，用于在基于所述初始观测点设置用于风速测量的无人机之后，在所述作业高度大于高度阈值时，调大所述无人机与目标观测点之间的距离；在所述作业高度小于等于所述高度阈值时，调小所述无人机与目标观测点之间的距离。
105.基于上述任一实施例，还包括：
106.第二调整单元，用于在基于所述初始观测点设置用于风速测量的无人机之后，在所述测量风速值大于风速阈值时，调大所述无人机与目标观测点之间的距离；在所述测量风速值小于等于所述风速阈值时，调小所述无人机与目标观测点之间的距离。
107.基于上述任一实施例，本发明还提供一种作业机械，包括：如上任一实施例所述的风速预警装置。
108.具体地，作业机械上设置的风速预警装置可以在作业机械进行作业过程中，获取作业位置处的预测风速值，在预测风速值大于预警阈值时进行风速预警，从而可以及时提醒作业人员进行相应处理，保证作业机械安全。
109.图4是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(communications interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行风速预警方法，该方法包括：确定初始观测点，并基于所述初始观测点设置用于风速测量的无人机；基于所述无人机测量的测量风速值，确定目标观测点的预测风速值；所述目标观测点为作业机械的作业位置；在所述预测风速值大于预警阈值时，进行风速预警。
110.此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以
使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
111.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的风速预警方法，该方法包括：确定初始观测点，并基于所述初始观测点设置用于风速测量的无人机；基于所述无人机测量的测量风速值，确定目标观测点的预测风速值；所述目标观测点为作业机械的作业位置；在所述预测风速值大于预警阈值时，进行风速预警。
112.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的风速预警方法，该方法包括：确定初始观测点，并基于所述初始观测点设置用于风速测量的无人机；基于所述无人机测量的测量风速值，确定目标观测点的预测风速值；所述目标观测点为作业机械的作业位置；在所述预测风速值大于预警阈值时，进行风速预警。
113.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
114.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
115.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。