一种基于5G的塔式起重机远程管控系统及其方法与流程

本发明涉及5g网络应用技术领域，更具体的说是涉及一种基于5g的塔式起重机远程管控系统及其方法。

背景技术：

传统塔式起重机操作间安装在主体支架上，离地面很高，操作员上下操作室需要花费很多的时间且在攀爬时容易发生事故；而且传统的塔吊环境与运行状态监控完全依赖塔吊司机与信号工的观察、体感与经验，无法全面、准确进行科学判断，受天气、环境的影响，塔吊司机、司索工的视线会受到不同程度的影响，难以准确的进行施工操作，容易引起塔吊安全事故的发生，工作安全无法得到有效保障。

5g技术在控制类和采集系统中应用具有低时延、低功耗、高可靠、高同步精度和大连接的特点，将5g技术应用于塔式起重机，能有效解决因塔式起重机操作环境复杂且不易控制、塔吊司机难以获取完整的设备运行数据、存在视觉盲区等潜在隐患，降低潜在隐患造成的伤亡事故概率，预防和减少塔吊安全生产事故发生。

因此，如何提出一种基于5g的塔式起重机远程管控系统及其方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种基于5g的塔式起重机远程管控系统及其方法，解决了现有技术中工作人员操作时存在盲区、容易被环境等因素影响等问题，有效提高了数据传输的时效性，提高塔吊远程控制的安全性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于5g的塔式起重机远程管控系统，包括：塔吊运行安全监控子系统、塔吊作业环境监控子系统、主控器、地面操作平台和5g通信模组；

所述塔吊运行安全监控子系统、所述塔吊作业环境监控子系统、主控器和所述地面操作平台之间的通信均通过所述5g通信模组实现；

所述塔吊运行安全监控子系统包括塔吊状态监测传感器组，通过所述塔吊状态参数传感器组内的各个传感器监测塔吊上的关键受力节点上的状态参数；

所述塔吊作业环境监控子系统包括环境监测传感器组和监控摄像头，通过所述环境监测传感器组内的各个传感器监测塔吊所处环境的环境参数，通过监控摄像头对目标物及其塔吊作业周边环境进行监控；

所述主控器，用于接收所述地面操作平台所发送的控制命令从而控制塔吊；

所述5g通信模组，采用ipv6技术和网络切片技术，为所述塔吊运行安全监控子系统和塔吊作业环境监控子系统内的每个传感器和所述监控摄像头设置唯一的地址建立明确的地址指向；

所述地面操作平台包括：塔吊远程控制子系统和安全预警子系统；

其中，所述塔吊远程控制子系统，用于实时接收所述塔吊运行安全监控子系统所监测到的塔吊上的关键受力节点上的状态参数和所述塔吊作业环境监控子系统所监测到的环境参数，作业人员对所述状态参数和所述环境参数进行分析，发送控制命令至主控器实现对塔吊进行远程控制；

所述安全预警子系统，用于将所述塔吊远程控制子系统获取到的参数与安全阈值进行对比，判断是否需要进行安全预警，若需要安全预警则发出预警信号。

优选的，所述地面操作平台还包括特种作业人员持证上岗监管子系统和塔吊运行环境监控子系统；

所述特种作业人员持证上岗监管子系统，用于接收当前上岗作业人员的相关信息，并对相关信息进行核实，核实正确后则允许作业人员对塔吊实现控制；

所述塔吊运行环境监控子系统，用于通过所述5g通信模组实时接收所述塔吊作业环境监控子系统所监测到的传感器数据或环境图像，并显示于地面上的各个显示屏上。

优选的，塔吊上设置有塔吊操作间，塔吊操作间内设置有塔吊控制系统，用于在塔吊上直接对塔吊进行控制。

优选的，所述地面操作平台还包括语音通讯子系统，所述语音通讯子系统通过5g通信模组实现各个岗位上的工作人员之间的无线通信。

优选的，所述塔吊状态监测传感器组包括：测重传感器、倾角传感器、高度传感器、变幅传感器、角度传感器、防碰撞检测器和基础沉降测量。

优选的，所述环境监测传感器组还包括风速传感器和温度传感器；

一种基于5g的塔式起重机远程管控方法，包括以下步骤：

s1.监测塔吊上的关键受力节点上的状态参数以及塔吊所处环境的环境参数，所述状态参数和所述环境参数通过5g通信模组实时传输至地面操作平台的塔吊远程控制子系统；

s2.所述塔吊远程控制子系统实时接收所述塔吊运行安全监控子系统所监测到的塔吊上的关键受力节点上的状态参数和所述塔吊作业环境监控子系统所监测到的环境参数，以及监控摄像头所监控到的作业环境图像数据，作业人员对所述状态参数和所述环境参数进行分析，发送控制命令至主控器，主控器通过5g通信模组实现对塔吊进行远程控制；

s3.所述安全预警子系统将所述状态参数和所述环境参数分别与安全阈值进行对比，判断是否需要进行安全预警，若需要安全预警则发出预警信号。

优选的，特种作业人员持证上岗监管子系统接收当前上岗作业人员的相关信息，并对相关信息进行核实，核实正确后则允许作业人员对塔吊实现控制。

优选的，塔吊操作间内设置的塔吊控制系统直接对塔吊进行控制。

优选的，各个岗位的工作人员通过语音通讯子系统和5g通信模组实现无线通信。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于5g的塔式起重机远程管控系统及其方法，本发明中采用5g通信模组，采用ipv6技术为每个系统建立唯一“身份”信息，网络切片技术将塔吊作业环境的5g信号拆分为多个虚拟的逻辑网络，实现从所有应用程序共用同一通讯通道转变为每个应用系统均有独立通讯通道，使塔吊远程控制平台中的每个系统拥有独立的网络环境且互补影响，配合无线射频技术重点解决解决5g信号传输距离短、信号衰减快、容易被遮挡等问题，确保监控画面、运行监测数据、预警信号的延迟率缩短至微秒级，达到理想中的5g速度，有效提高了数据传输的时效性，提高塔吊远程控制的安全性和实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种基于5g的塔式起重机远程管控系统结构示意图；

图2附图为本发明提供的一种基于5g的塔式起重机远程管控方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

本发明实施例公开了一种基于5g的塔式起重机远程管控系统，如图1所示，包括：塔吊运行安全监控子系统、塔吊作业环境监控子系统、主控器、地面操作平台和5g通信模组；

塔吊运行安全监控子系统、塔吊作业环境监控子系统、主控器和地面操作平台之间的通信均通过5g通信模组实现；

塔吊运行安全监控子系统包括塔吊状态监测传感器组，通过塔吊状态参数传感器组内的各个传感器监测塔吊上的关键受力节点上的状态参数；

塔吊作业环境监控子系统包括环境监测传感器组和监控摄像头，通过环境监测传感器组内的各个传感器监测塔吊所处环境的环境参数，通过监控摄像头对塔吊作业环境进行监控；

主控器，用于接收地面操作平台所发送的控制命令从而控制塔吊；

5g通信模组，采用ipv6技术和网络切片技术，为塔吊运行安全监控子系统和塔吊作业环境监控子系统内的每个传感器和监控摄像头设置唯一的地址建立明确的地址指向；

地面操作平台包括：塔吊远程控制子系统和安全预警子系统；

其中，塔吊远程控制子系统，用于实时接收塔吊运行安全监控子系统所监测到的塔吊上的关键受力节点上的状态参数和塔吊作业环境监控子系统所监测到的环境参数，作业人员对状态参数和环境参数进行分析，发送控制命令至主控器实现对塔吊进行远程控制；

安全预警子系统，用于将塔吊远程控制子系统获取到的参数与安全阈值进行对比，判断是否需要进行安全预警，若需要安全预警则发出预警信号。

为了进一步实施上述技术方案，地面操作平台还包括特种作业人员持证上岗监管子系统和塔吊运行环境监控子系统；

特种作业人员持证上岗监管子系统，用于接收当前上岗作业人员的相关信息，并对相关信息进行核实，核实正确后则允许作业人员对塔吊实现控制；

塔吊运行环境监控子系统，用于通过5g通信模组实时接收塔吊作业环境监控子系统所监测到的传感器数据或环境图像，并显示于地面上的各个显示屏上。

为了进一步实施上述技术方案，塔吊上设置有塔吊操作间，塔吊操作间内设置有塔吊控制系统，用于在塔吊上直接对塔吊进行控制。

为了进一步实施上述技术方案，地面操作平台还包括语音通讯子系统，语音通讯子系统通过5g通信模组实现各个岗位上的工作人员之间的无线通信。

为了进一步实施上述技术方案，塔吊状态监测传感器组包括：测重传感器、倾角传感器、高度传感器、变幅传感器、角度传感器、防碰撞检测器和基础沉降测量。

为了进一步实施上述技术方案，环境监测传感器组还包括风速传感器和温度传感器；

一种基于5g的塔式起重机远程管控方法，如图2所示，包括以下步骤：

s1.监测塔吊上的关键受力节点上的状态参数以及塔吊所处环境的环境参数，状态参数和环境参数通过5g通信模组实时传输至地面操作平台的塔吊远程控制子系统；

s2.塔吊远程控制子系统实时接收塔吊运行安全监控子系统所监测到的塔吊上的关键受力节点上的状态参数和塔吊作业环境监控子系统所监测到的环境参数，以及监控摄像头所监控到的作业环境图像数据，作业人员对状态参数和环境参数进行分析，发送控制命令至主控器，主控器通过5g通信模组实现对塔吊进行远程控制；

s3.安全预警子系统将状态参数和环境参数分别与安全阈值进行对比，判断是否需要进行安全预警，若需要安全预警则发出预警信号。

为了进一步实施上述技术方案，特种作业人员持证上岗监管子系统接收当前上岗作业人员的相关信息，并对相关信息进行核实，核实正确后则允许作业人员对塔吊实现控制。

为了进一步实施上述技术方案，塔吊操作间内设置的塔吊控制系统直接对塔吊进行控制。

为了进一步实施上述技术方案，各个岗位的工作人员通过语音通讯子系统和5g通信模组实现无线通信。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。