塔吊监控系统及方法与流程

本发明涉及工地安防技术领域，特别涉及一种塔吊监控系统及方法。

背景技术：

随着建筑市场日趋活跃，建筑物的高度越来越高，塔吊(即塔式起重机)作为主要物料运输机械，以其起升高度高、工作幅度大等特点，已经成为了建筑工地必备的施工设备之一。然而，随着建设环境越来越复杂，高压线、楼宇等障碍处于塔吊工作区的情况在所难免，因而塔吊的安全运行也越来越被工地的工作人员所重视。

在现有技术中，工作人员通常采用“四限位双保险”的塔吊监控方法，对塔吊的力矩、重量、幅度等参数进行监控，以便于在检测出异常时，及时地限定塔吊的运行，保证塔吊运行的安全性。

但是，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下缺陷：现有技术中的塔吊监控方法，只能保证塔吊本身的安全，并不能对工地上各工作人员及其他建筑设备的安全进行保证，具有较大的局限性。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种塔吊监控系统及方法，使得工作人员能够对塔吊及其周边的情况进行监控，不仅保证了塔吊的运行安全，而且保证了工地上各工作人员及其他建筑设备的安全，提高了工地施工的安全性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种塔吊监控系统，包含：监测模块、N个摄像模块以及显示控制器；其中，N为正整数；

监测模块安装在塔吊的小车上，N个摄像模块分散安装在塔吊的吊臂上；监测模块、N个摄像模块均与显示控制器无线通信连接；监测模块用于对小车的运动状态进行监测，生成小车的运动信息，并将运动信息发送给显示控制器；N个摄像模块用于采集吊臂下方的图像信息，并将图像信息发送给显示控制器；显示控制器用于显示运动信息以及图像信息。

本发明的实施方式还提供了一种塔吊监控方法，应用于的塔吊监控系统，包含：获取塔吊小车的运动信息，并采集塔吊吊臂下方的图像信息；显示运动信息以及图像信息。

本发明实施方式相对于现有技术而言，塔吊监控系统包括：监测模块、N个摄像模块以及显示控制器，监测模块、N个摄像模块均与显示控制器无线通信连接，使得塔吊监控系统无须现场布线，安装拆卸灵活。其中，监测模块安装在塔吊的小车上，用以监测小车的运动状态，以便于显示控制器能够获取小车的运动信息，并进行显示，从而使得工作人员能够获知塔吊的运行状态，并进行监控，实现对塔吊的运行安全进行保证。N个摄像模块分散安装在塔吊的吊臂上，用来采集吊臂下方的图像信息，以便于显示控制器获取吊臂下方的图像信息，并进行显示，使工作人员能够实时观测吊塔下方的情况，保证了塔吊吊臂下方的人员及设备的安全。通过这种方式，从而使得工作人员能够在施工全程中，对塔吊及其周边的情况进行监控，不仅保证了塔吊的运行安全，而且保证了工地上各工作人员及其他建筑设备的安全，提高了工地施工的安全性。

另外，塔吊监控系统还包括：报警模块；报警模块与显示控制器通信连接；显示控制器还用于检测运动信息以及图像信息是否出现异常，并在检测到运动信息以及图像信息出现异常时，控制报警模块发出第一报警信息。这样，利用报警模块对异常情况进行报警，以便于工作人员能够及时地发现异常，采取措施，进一步地提高了工地施工的安全性。

另外，塔吊监控系统还包括：应答器；应答器与显示控制器无线通信连接；显示控制器还用于根据运动信息，判断小车是否处于工作状态，并在判断结果为是时，判断是否接收到来自应答器的确认信息；如果未接收到来自应答器的确认信息，则控制报警模块发出第二报警信息。这样，应答器可以由塔吊指挥随身携带，当塔吊指挥到位时，塔吊指挥通过应答器发送确认信息给显示控制器。显示控制器在判断出小车处于工作状态时，还对是否接收到应答器的确认信息进行判断，以便于对塔吊指挥是否到位进行确认，当显示控制器在判定小车处于工作状态的情况下，而未接收到来自应答器的确认信息时，则说明塔吊指挥没有到位，属于违规操作，此时显示控制器及时地控制报警模块进行报警，以保证工地施工的安全性。

另外，显示控制器还用于根据运动信息，获取小车的当前位置，并根据小车的当前位置，控制与小车的当前位置相对应的摄像模块开启，采集吊臂下方的图像信息。通过这种方式，显示控制器能够根据小车的位置，控制对应的摄像模块开启，在确保显示控制器能够获取到吊臂下方的图像信息的前提下，减少了不必要的能耗，节约了能源。

另外，塔吊监控系统还包括：服务器；显示控制器与服务器通信连接；显示控制器还用于将接收到的运动信息以及图像信息，发送给服务器进行存储。这样，利用服务器进行信息汇总、备份，信息查看较为方便快捷。并且，当一个工程中存在多个塔吊时，还可以根据各塔吊的显示控制器上传给服务器信息，对各个塔吊的工作范围进行协调，避免塔吊之间发生碰撞的情况，进一步地提高了工地施工的安全性。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式中的塔吊监控系统的结构示意图；

图2是根据本发明第二实施方式中的塔吊监控系统的结构示意图；

图3是根据本发明第三实施方式中的塔吊监控系统的结构示意图；

图4是根据本发明第四实施方式中的塔吊监控方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种塔吊监控系统，如图1所示，包括：监控模块101、摄像模块102以及显示控制器103。监测模块101安装在塔吊的小车上，N个摄像模块102分散安装在塔吊的吊臂上，监测模块101、N个摄像模块102均与显示控制器103无线通信连接。

本实施方式中，监测模块101：用于对小车的运动状态进行监测，生成小车的运动信息，并将运动信息发送给显示控制器103。N个摄像模块102：用于采集吊臂下方的图像信息，并将图像信息发送给显示控制器103。显示控制器103：用于显示运动信息以及图像信息。其中，监测模块101、N个摄像模块102与显示控制器103建立的无线通信连接可以为：蓝牙无线通信连接、WIFI无线通信连接、移动网络无线通信连接等，本实施方式中，并不对监测模块101、N个摄像模块102与显示控制器103建立的无线通信连接做任何限制。

具体地说，监测模块101可以为加速度传感器，监测模块101根据检测到的小车的加速度信息，获取小车的速度信息，将该速度信息作为小车的运动信息，发送给显示控制器103。摄像模块102可以为无线摄像机，安装在塔吊吊臂上，镜头朝下，以便于采集吊臂下方的图像信息。显示控制器103可以为现场智能主机，如PC机，显示控制器103将获取到的运动信息以及图像信息在显示屏中进行显示，以便于工作人员的查看监控。这样，利用监测模块101、N个摄像模块102以及显示控制器103，使得工作人员能够在施工全程中，通过显示控制器102显示的内容，对塔吊及其周边的情况进行监控，不仅保证了塔吊的运行安全，而且保证了工地上各工作人员及其他建筑设备的安全，提高了工地施工的安全性。

值得一提的是，本实施方式中，在通过N个摄像模块102采集吊臂下方的图像信息时，为减少了不必要的能耗，节约了能源，显示控制器103还用于根据运动信息，获取小车的当前位置，并根据小车的当前位置，控制与小车的当前位置相对应的摄像模块102开启，采集吊臂下方的图像信息。

具体地说，显示控制器103根据运动信息，获取小车的当前位置的方式可以为：显示控制器103中预存有小车的初始位置，显示控制器103根据小车的运行时间、小车的初始位置以及监测模块101上传的速度信息，便可以计算出小车的位移距离，从而获知小车此时的位置。

更具体地说，显示控制器103根据小车的当前位置，控制与小车的当前位置相对应的摄像模块102开启的方式可以为：N个摄像模块以标号的形式存储在显示控制器103中，每个摄像模块均设有唯一的标号，显示控制器103中预存有小车的位置范围与摄像模块的标号的对应关系，显示控制器103根据获知的小车此时的位置所处的位置范围，获取对应的摄像模块的标号，从而根据标号，控制对应标号的摄像模块开启，从而减少了不必要的能耗，节约了能源。并且，在实际操作时，还能够根据摄像模块102的采集范围，设置小车的位置范围，使得显示控制器103能够在小车的位置即将超出某个摄像模块102的采集范围时，自动地控制下一个摄像模块102开启，继续采集吊臂下方的图像信息，从而不需要对摄像模块102的采集范围做要求，摄像模块102的成本较低。

本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本实施方式相对于现有技术而言，利用监测模块、摄像模块以及显示控制器组成无线塔吊监控系统，塔吊监控系统无须现场布线，安装拆卸灵活。其中，监测模块安装在塔吊的小车上，用以监测小车的运动状态，以便于显示控制器能够获取小车的运动信息，并进行显示，从而使得工作人员能够获知塔吊的运行状态，并进行监控，实现对塔吊的运行安全进行保证。并且，N个摄像模块分散安装在塔吊的吊臂上，用来采集吊臂下方的图像信息，以便于显示控制器获取吊臂下方的图像信息，并进行显示，使工作人员能够实时观测吊塔下方的情况，保证了塔吊吊臂下方的人员及设备的安全。这样，从而实现了工作人员在施工全程中，对塔吊及其周边的情况进行监控，不仅保证了塔吊的运行安全，而且保证了工地上各工作人员及其他建筑设备的安全，提高了工地施工的安全性。

本发明的第二实施方式涉及一种塔吊监控系统，如图2所示。第二实施方式是在第一实施方式的基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，塔吊监控系统还包括报警模块104。利用报警模块104对异常情况进行报警，以便于工作人员能够及时地发现异常，采取措施，进一步地提高了工地施工的安全性。

本实施方式中，报警模块104与显示控制器103通信连接。显示控制器103还用于检测运动信息以及图像信息是否出现异常，并在检测到运动信息以及图像信息出现异常时，控制报警模块104发出第一报警信息。

具体地说，显示控制器103检测运动信息是否出现异常的方式可以是：显示控制器103中预存有速度阈值，显示控制器103将小车的当前速度值与速度阈值进行比较，如果小车的当前速度值大于速度阈值，说明小车运行速度过快，此时，显示控制器103判定运动信息出现异常，控制报警模块104发出第一报警信息。在实际操作时，显示控制器103中还可以存储有运行时间段，显示控制器103根据运动信息，判断小车是否在运行，并在判定小车在运行时，判断当前时间点是否属于运行时间段内，如果当前时间点不属于运行时间内，则说明此时小车运行属于违规操作，显示控制器103判定运动信息出现异常，控制报警模块104发出第一报警信息。

并且，显示控制器103检测图像信息是否出现异常的方式可以是：显示控制器103判断是否能够接收到图像信息，如果显示控制器103不能给接收到图像信息，则显示控制器103判定图像信息出现异常，控制报警模块104发出第一报警信息。在实际操作时，显示控制器103还可以对图像信息的像素值、亮度值进行检测，通过判断像素值、亮度值是否满足要求的方式，检测图像信息是否出现异常。

当然，上述举例，仅为对显示控制器103检测运动信息以及图像信息是否出现异常进行说明，本实施方式中，并不作任何限制。

值得一提的是，本实施方式中，塔吊监控系统还包括应答器105。应答器105与显示控制器103无线通信连接，显示控制器103还用于根据运动信息，判断小车是否处于工作状态，并在判断结果为是时，判断是否接收到来自应答器105的确认信息；如果未接收到来自应答器105的确认信息，则控制报警模块发出第二报警信息；报警模块104还用于出现违规操作时，接收指令发出相应的第二报警信息。

本实施方式中，应答器105可以由塔吊指挥随身携带，当塔吊指挥到位时，塔吊指挥通过应答器发送确认信息给显示控制器103。即，应答器105用于发送塔吊指挥是否到位的确认信息。如，应答器105可以为一种无线手持式终端。手持式终端上可以设有发送确认信息的物理按键，当该物理按键被按压时，终端发送确认信息给显示控制器103。

具体地说，当塔吊准备开始运行时，塔吊司机呼叫塔吊指挥，塔吊指挥收到呼叫，且就位时，塔吊指挥通过应答器105发送确认信息给显示控制器103，以便于显示控制器103对塔吊指挥是否到位进行确认，从而判断当前的塔吊运行是否为违规操作。

当显示控制器103在判定小车处于工作状态的情况下，而未接收到来自应答器105的确认信息时，则说明塔吊指挥没有到位，属于违规操作，此时显示控制器103及时地控制报警模块104发出第二报警信息，进行报警，以保证工地施工的安全性。

值得一提的是，本实施方式中，显示控制器103上还存储有塔吊指挥的个人信息与应答器的设备信息的对应关系，并且确认信息中还可以包含应答器的设备信息。这样，塔吊指挥通过应答器105向显示监控器103发送确认信息后，显示控制器103便能够根据确认信息中所包含的设备信息，知晓与该应答器的设备信息相对应的塔吊指挥的个人信息，从而能够完成塔吊指挥的签到操作。

与现有技术相比，本实施方式对运动信息、图像信息的异常以及违规操作进行检测，利用报警模块对异常情况进行报警，以便于工作人员能够及时地发现异常，采取措施，进一步地提高了工地施工的安全性。

本发明的第三实施方式涉及一种塔吊监控系统，如图3所示。第三实施方式是在第二实施方式的基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第三实施方式中，塔吊监控系统还包括服务器106。利用服务器106进行信息汇总、备份，信息查看较为方便快捷。

具体地说，显示控制器103与服务器106通信连接。显示控制器103还用于将接收到的运动信息以及图像信息，发送给服务器106进行存储。其中，显示控制器103中可以预存有服务器的访问地址，显示控制器103通过移动网络数据、无线局域网等网络连接方式，与服务器106建立通信连接，将运动信息以及图像信息上传至服务器106，以便于服务器106进行存储。

更具体地说，当施工现场面积较大、塔吊较多，或需要同时监测多个工地的塔吊状态时，服务器106便实现了多个塔吊的信息汇总与统筹，完成所有数据存储，能够便于日后的信息追踪。当然，在实际操作时，服务器106还可以作为一个监测平台，监测平台根据接收到的信息，进行数据库建立与维护、用户管理与维护、告警信息管理与维护，以提供信息查询、报警查询、用户管理、策略管理等功能，以便于工作人员能够根据服务器上的内容，对各个塔吊的工作范围进行协调，避免塔吊之间发生碰撞的情况，进一步地提高了工地施工的安全性。

本实施方式的技术效果在于，利用服务器进行信息汇总、备份，信息查看较为方便快捷。并且，当一个工程中存在多个塔吊时，还可以根据各塔吊的显示控制器上传给服务器信息，对各个塔吊的工作范围进行协调，避免塔吊之间发生碰撞的情况，进一步地提高了工地施工的安全性。

本发明第四实施方式涉及一种塔吊监控方法，具体流程如图4所示。本实施方式可以在第一实施方式、第二实施方式或第三实施方式所提及到的塔吊监控系统的基础上进行实施，步骤如下：

步骤301：获取塔吊小车的运动信息，并采集塔吊吊臂下方的图像信息。

具体的说，塔吊监控系统的监测模块获取小车的运动信息，如，监测模块可以为加速度传感器，监测模块根据检测到的小车的加速度信息，获取小车的速度信息，将该速度信息作为小车的运动信息。

更具体的说，塔吊监控系统的N个摄像模均处于开启状态，从而采集塔吊吊臂下方的图像信息。而在本实施方式中，为减少了不必要的能耗，节约了能源，还根据小车的位置，控制对应的摄像模块开启，以获取到吊臂下方的图像信息。如，N个摄像模块以标号的形式存储在塔吊监控系统中，每个摄像模块均设有唯一的标号，塔吊监控系统中预存有小车的初始位置、小车的位置范围与摄像模块的标号的对应关系，塔吊监控系统根据小车的运行时间、小车的初始位置以及监测模块上传的速度信息，便可以计算出小车的位移距离，从而获知小车此时的位置。而后，塔吊监控系统根据获知的小车此时的位置所处的位置范围，获取对应的摄像模块的标号，从而根据标号，控制对应标号的摄像模块开启。

步骤302：显示运动信息以及图像信息。

具体的说，塔吊监控系统的监测模块、N个摄像模块均与显示控制器103无线通信连接，监测模块、N个摄像模块将获取的塔吊小车的运动信息以及采集到的塔吊吊臂下方的图像信息发送给显示控制器，以便于显示控制器显示运动信息以及图像信息。其中，塔吊监控系统的显示控制器可以为现场智能主机，如PC机，显示控制器将获取到的运动信息以及图像信息在显示屏中进行显示，以便于工作人员的查看监控。

本实施方式相对于现有技术而言，实现了工作人员在施工全程中，对塔吊及其周边的情况进行监控，不仅保证了塔吊的运行安全，而且保证了工地上各工作人员及其他建筑设备的安全，提高了工地施工的安全性。并且，监测模块、摄像模块以及显示控制器组成无线塔吊监控系统，塔吊监控系统无须现场布线，安装拆卸灵活。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的方法实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明第五实施方式涉及一种塔吊监控方法。第五实施方式在第四实施方式的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本发明第五实施方式中，在获取塔吊小车的运动信息，并采集塔吊吊臂下方的图像信息后，还检测运动信息以及图像信息是否出现异常，以便于在运动信息以及图像信息出现异常时，发出第一报警信息。

具体地说，检测运动信息是否出现异常的方式可以是：塔吊监控系统中预存有速度阈值，将小车的当前速度值与速度阈值进行比较，如果小车的当前速度值大于速度阈值，说明小车运行速度过快，此时，塔吊监控系统判定运动信息出现异常，塔吊监控系统的报警模块发出第一报警信息。在实际操作时，塔吊监控系统中还可以存储有运行时间段，塔吊监控系统根据运动信息，判断小车是否在运行，并在判定小车在运行时，判断当前时间点是否属于运行时间段内，如果当前时间点不属于运行时间内，则说明此时小车运行属于违规操作，塔吊控制系统判定运动信息出现异常，塔吊监控系统的报警模块发出第一报警信息。

并且，检测图像信息是否出现异常的方式可以是：塔吊监控系统判断是否能够接收到图像信息，如果塔吊监控系统不能给接收到图像信息，则塔吊监控系统判定图像信息出现异常，塔吊监控系统的报警模块发出第一报警信息。在实际操作时，塔吊监控系统还可以对图像信息的像素值、亮度值进行检测，通过判断像素值、亮度值是否满足要求的方式，检测图像信息是否出现异常。

值得一提的是，本实施方式中，获取塔吊小车的运动信息，并采集塔吊吊臂下方的图像信息后，还根据运动信息，判断小车是否处于工作状态。如果小车处于工作状态，则判断是否接收到来自应答器的确认信息。如果未接收到来自应答器的确认信息，则发出第二报警信息，以便于对违规操作进行排查报警。

具体地说，塔吊监控系统还包括应答器。应答器与显示控制器无线通信连接，显示控制器还用于根据运动信息，判断小车是否处于工作状态，并在判断结果为是时，判断是否接收到来自应答器的确认信息。如果未接收到来自应答器的确认信息，则控制报警模块发出第二报警信息。

本实施方式中，应答器可以由塔吊指挥随身携带，当塔吊指挥到位时，塔吊指挥通过应答器发送确认信息给显示控制器。即，应答器用于发送塔吊指挥是否到位的确认信息。如，应答器可以为一种无线手持式终端。手持式终端上可以设有发送确认信息的物理按键，当该物理按键被按压时，终端发送确认信息给显示控制器。

具体地说，当塔吊准备开始运行时，塔吊司机呼叫塔吊指挥，塔吊指挥收到呼叫，且就位时，塔吊指挥通过应答器发送确认信息给显示控制器，以便于显示控制器对塔吊指挥是否到位进行确认，从而判断当前的塔吊运行是否为违规操作。

当显示控制器在判定小车处于工作状态的情况下，而未接收到来自应答器的确认信息时，则说明塔吊指挥没有到位，属于违规操作，此时显示控制器及时地控制报警模块发出第二报警信息，进行报警，以保证工地施工的安全性。

由于第二实施方式与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在第二实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。

本发明第六实施方式涉及一种塔吊监控方法。第六实施方式在第四实施方式的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本发明第六实施方式中，在显示运动信息以及图像信息后，还将运动信息以及图像信息发送到服务器进行存储。

具体地说，塔吊监控系统还包括服务器，显示控制器与服务器通信连接；显示控制器还用于将接收到的运动信息以及图像信息，发送给服务器进行存储。其中，显示控制器中可以预存有服务器的访问地址，显示控制器通过移动网络数据、无线局域网等网络连接方式，与服务器建立通信连接，将运动信息以及图像信息上传至服务器，以便于服务器进行存储。

更具体地说，当施工现场面积较大、塔吊较多，或需要同时监测多个工地的塔吊状态时，服务器便实现了多个塔吊的信息汇总与统筹，完成所有数据存储，能够便于日后的信息追踪。当然，在实际操作时，服务器还可以作为一个监测平台，监测平台根据接收到的信息，进行数据库建立与维护、用户管理与维护，并提供信息查询、报警查询、用户管理、策略管理等功能，以便于工作人员能够根据服务器上的内容，对各个塔吊的工作范围进行协调，避免塔吊之间发生碰撞的情况，进一步地提高了工地施工的安全性。

不难发现，本实施方式为与第三实施方式相对应的方法实施例，本实施方式可与第三实施方式互相配合实施。第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第三实施方式中。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。