一种塔机机群防碰撞控制方法、系统及介质与流程

1.本公开涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种塔机机群防碰撞控制方法、塔机机群碰撞控制系统及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.为了保证施工中对作业面的全部覆盖，塔机机群会出现作业平面相互重叠的现象，因此，为了避免塔机机群在施工过程中发生碰撞事故，保证塔机在建筑施工过程中的安全，需要对塔机机群的运行进行有效控制。
3.塔机防碰撞系统中通常采用超声波回波测距技术来测量运动物体与周围障碍物之间的距离，通过发射机发射信号波，并利用接收机收到目标回波检测是否有碰撞物或者其他运动物体。此外，另一些相关技术还采用gps定位技术获取塔机进群中各塔机之前的距离。


技术实现要素：

4.发明人经研究发现，相关技术中的超声波回波测距技术适用于无旋转运动设备，但是塔机在工作中需要转动，不利于在塔机上使用和大规模推广；gps定位技术中的gps卫星信号容易受到气象、环境的干扰，设备上的gps装置也容易被遮挡，导致信号不稳定和不准确。
5.有鉴于此，本公开实施例提供一种塔机机群防碰撞控制方法、塔机机群防碰撞控制方法控制系统和计算机可读存储介质，以更准确地对塔机机群进行防碰撞控制。
6.在本公开的一个方面，提供一种塔机机群防碰撞控制方法，包括：
7.根据塔机的传感器数据，确定塔机的坐标参数；
8.根据各塔机的坐标参数，判断塔机机群是否会发生碰撞。
9.在一些实施例中，塔机机群包括第一塔机和第二塔机，判断塔机机群是否会发生碰撞的操作具体包括：
10.确定第一距离，第一距离为第一塔机的基座与第二塔机的基座之间的距离；
11.确定第二距离，第二距离为第一塔机的塔臂长度与第二塔机的塔臂长度之和；
12.根据第一距离和第二距离的大小关系，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞。
13.在一些实施例中，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞的操作包括：
14.若第一距离小于或等于第二距离，则确定第一高度和第二高度，第一高度为第一塔机的塔臂与第二塔机的塔臂的高度差，第二高度为第一塔机的吊钩到第一塔机的塔臂的高度；和
15.根据第一高度和第二高度的大小关系，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞。
16.在一些实施例中，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞的操作还包括：
17.若第一高度小于或等于第二高度，则确定第一塔机的吊钩的水平投影范围；
18.根据第二塔机的塔臂的长度和第二塔机的基座的位置，确定第二塔机的水平投影范围；
19.根据第一塔机的吊钩的水平投影范围和所述第二塔机的塔臂的水平投影范围之间的最短距离与容限距离的大小关系，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞。
20.在一些实施例中，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞的操作还包括：
21.确定第一塔机的吊钩的水平投影范围的端点坐标，端点坐标包括：第一端点、第二端点、第三端点和第四端点；
22.确定第二塔机的塔臂的水平投影范围的端点坐标，端点坐标包括：第五端点、第六端点、第七端点和第八端点；
23.计算第一端点、第二端点、第三端点和第四端点构成矩形的外轮廓与第五端点、第六端点、第七端点和第八端点构成矩形的外轮廓之间的最短距离；
24.若最短距离小于或等于容限距离，则确定第一塔机的吊钩会与第二塔机的塔臂发生碰撞；
25.若最短距离大于容限距离，则确定第一塔机的吊钩不会与第二塔机的塔臂发生碰撞。
26.在一些实施例中，若确定第一塔机的吊钩会与第二塔机的塔臂碰撞，使第一塔机和第二塔机停止在当前方向的运动。
27.在一些实施例中，使第一塔机和第二塔机停止在当前方向的运动的具体操作包括：
28.使第一塔机的变幅小车停止向远端移动，和/或使第一塔机的塔臂停止在当前方向继续转动；
29.使第二塔机的塔臂停止在当前方向继续转动。
30.在一些实施例中，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞的操作包括：
31.若第一距离大于第二距离，则确定第一塔机和第二塔机不发生碰撞。
32.在一些实施例中，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞的操作还包括：
33.若第一高度大于第二高度，则确定第一塔机和第二塔机不发生碰撞。
34.在一些实施例中，确定塔机的坐标参数的操作具体包括：
35.通过幅度传感器监测的变幅小车到塔机的基座的距离、高度传感器监测的吊钩到塔臂的高度和回转传感器监测的塔臂的转动角度，确定变幅小车、吊钩和塔臂末端的坐标。
36.在一些实施例中，确定塔机的坐标参数的操作具体包括：
37.通过通讯模块确定塔机机群中其他塔机的坐标参数。
38.在本公开的另一方面，提供一种塔机机群防碰撞控制系统，塔机机群中的每个塔机包括：
39.存储器；以及
40.耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上述任一所述的塔机机群防碰撞控制方法。
41.在一些实施例中，塔机还包括：
42.幅度传感器，被配置为监测变幅小车到塔机的基座的距离；
43.高度传感器，被配置为监测吊钩到塔臂的高度；和
44.回转传感器，被配置为监测塔臂的转动角度；
45.其中，处理器与塔机机群中各塔机的幅度传感器、高度传感器和回转传感器均信号连接，被配置为基于塔机的基座坐标及幅度传感器、高度传感器和回转传感器的监测数据，确定变幅小车、吊钩和塔臂末端的坐标。
46.在一些实施例中，塔机还包括：
47.通讯模块，与处理器信号连接，被配置为获取塔机机群中其他塔机的坐标参数。
48.在本公开的又一方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一的塔机机群防碰撞控制方法。
49.因此，根据本公开实施例，在不额外增加传感器的前提下，建立塔机机群的机群坐标系，基于各塔机基座的坐标及各塔机传感器获取的参数，实时监测各塔的塔臂和吊钩之间的位置关系，判断其是否会发生碰撞，从而更准确和便捷地实现塔机集群的防碰撞控制，有效保障塔机机群施工的安全性。
附图说明
50.构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
51.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
52.图1是根据本公开塔机机群防碰撞控制方法的一些实施例的流程图；
53.图2是根据本公开塔机机群防碰撞控制方法的另一些实施例的流程图；
54.图3是根据本公开塔机机群防碰撞控制方法的一些实施例的塔机机群的示意图；
55.图4是根据本公开塔机机群防碰撞控制方法的一些实施例的塔机机群的水平投影示意图；
56.图5是根据本公开塔机机群防碰撞控制系统的一些实施例的连接关系图。
57.应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
58.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
59.本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
60.在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
61.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
62.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
63.参考图1，在本公开的一个方面，提供一种塔机机群防碰撞控制方法，包括：步骤s100到s200。
64.在步骤s100中，根据塔机的传感器数据，确定塔机的坐标参数。其中，塔机的基座1的坐标位置为施工前确定的，所述传感器数据包括塔机自带的幅度传感器5、高度传感器6和回转传感器7等，无需再添加其他的传感器。
65.在步骤s200中，根据各塔机的坐标参数，判断塔机机群是否会发生碰撞。塔机机群中的各个塔机可两两之间进行相对位置关系的分析确定，基于塔机自身传感器测得的各项数据及塔机的基座1坐标，建立塔机机群坐标系，并确定塔机机群中各塔机的塔臂2末端和吊钩3的活动范围和坐标参数，从而干扰能够判断两塔机的塔臂2和吊钩3是否会相互碰撞，在确定发生碰撞时，可对塔机司机发送报警信号，提醒其及时阻止安全事故的发生。
66.本实施例中，在不额外增加传感器的前提下，建立塔机机群的机群坐标系，基于各塔机基座1的坐标及各塔机传感器获取的参数，实时监测各塔机的塔臂2和吊钩3之间的位置关系，判断其是否会发生碰撞，降低了监测成本，可以更准确和便捷地实现塔机集群的防碰撞控制，有效保障塔机机群施工的安全性。
67.参考图2和图3，在一些实施例中，塔机机群包括第一塔机和第二塔机，判断塔机机群是否会发生碰撞的操作具体包括：步骤210到s230。
68.在步骤s210中，确定第一距离和第二距离，第一距离为第一塔机的基座1与第二塔机的基座1之间的距离，为图3中的m，第二距离为第一塔机的塔臂2长度与第二塔机的塔臂2长度之和，其中，第一塔机的塔臂2长度为图3中的l1，第二塔机的塔臂2长度为图3中的l2。在步骤s220中，根据第一距离m和第二距离l1+l2的大小关系，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞。
69.本实施例中，基于塔机的基座1的坐标，得到两个塔机之间的距离，当两个塔机的基座1之间的距离小于或等于两塔机的塔臂2的长度之和时，两个塔机有发生碰撞的可能。
70.参考图2和图3，在一些实施例中，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞的操作包括：步骤s230到s240。
71.在步骤s230中，若第一距离小于或等于第二距离，则确定第一高度和第二高度，其中，第一高度为第一塔机的塔臂2与第二塔机的塔臂2的高度差，第一塔机的塔臂2的高度为图3中的h1，第二塔机的塔臂2的高度为图3中的h2，第一高度为|h
1-h2|，第二高度为第一塔机的吊钩3到第一塔机的塔臂2的高度，为图3中的d。在步骤s240中，根据第一高度|h
1-h2|和
第二高度d的大小关系，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞。
72.本实施例中，当第一塔机与第二塔机的基座1之间的距离小于或等于第一塔机和第二塔机的塔臂2的长度之和，且第一塔机的吊钩3到第一塔机的塔臂2的距离小于或等于第一塔机与第二塔机的塔臂2的高度差时，第一塔机的吊钩3可能与第二塔机的塔臂2发生碰撞。
73.参考图2和图4，在一些实施例中，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞的操作还包括：步骤s250到s260。
74.在步骤s250中，若第一高度小于或等于第二高度，则结合吊钩3的尺寸参数确定第一塔机的吊钩3的外轮廓水平投影范围，并根据第二塔机的塔臂2的长度和第二塔机的基座1的位置，确定第二塔机的塔臂2的外轮廓水平投影范围。图4中的a为第一塔机的吊钩3以基座1为圆心旋转的运动轨迹，由于吊钩3可随变幅小车沿塔臂2的长度方向移动，因此a为圆心固定且半径可变化的圆，第一塔机的吊钩3水平投影在圆a的圆周上。图4中的b为第二塔机的塔臂2末端周向运行轨迹的水平投影范围，b为圆心和半径固定的圆。
75.在步骤s260中，根据第一塔机的吊钩3的水平投影范围和第二塔机的塔臂2的水平投影范围之间的最短距离与容限距离的大小关系，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞。其中，所述容限距离可由用户根据实际工作场景和防碰撞需求来确定，包括但不限于2米和3米等。
76.本实施例中，当第一塔机与第二塔机的基座1之间的距离小于或等于第一塔机和第二塔机的塔臂2的长度之和，且第一塔机的吊钩3到第一塔机的塔臂2的距离小于或等于第一塔机与第二塔机的塔臂2的高度差时，可以将第一塔机和第二塔机视作以基座1为回转中心、塔臂2及吊钩3为回转体的水平面运动，从而更便捷地判断吊钩3和塔臂2的运动状况。
77.参考图2和4，在一些实施例中，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞的操作还包括：步骤s270到s280。
78.在步骤s270中，若第一塔机的吊钩3的水平投影范围与第二塔机的塔臂2的水平投影范围之间的最短距离小于或等于容限距离，则确定第一塔机的吊钩3会与第二塔机的塔臂2发生碰撞。
79.在步骤s280中，若第一塔机的吊钩3的水平投影范围与第二塔机的塔臂2的水平投影范围之间的最短距离大于容限距离，则确定第一塔机的吊钩3不会与第二塔机的塔臂2发生碰撞。
80.本实施例中，将第一塔机的吊钩3和第二塔机的塔臂2的水平投影均视作坐标参数确定的矩形，则可计算出两矩形外轮廓之间的最短距离，若第一塔机的吊钩3的水平投影范围与第二塔机的塔臂2的水平投影范围之间的最短距离小于或等于容限距离，表明第一塔机和第二塔机之间有重复的作业区间，则第一塔机的吊钩3与第二塔机的塔臂2会发生碰撞，若所述最短距离大于容限距离，则二者不会发生碰撞。此外，还可基于塔机的吊钩3以及臂架2的原有结构尺寸在容限距离的基础上设置一定的阈值，以便控制第一塔机的吊钩3与第二塔机的臂架2的距离保持在安全阈值范围内。
81.参考图4，在一些实施例中，判断所述最短距离与容限距离之间的关系的操作具体包括：确定所述第一塔机的吊钩3的水平投影范围形成矩形的端点坐标，所述端点坐标包括：第一端点3a、第二端点3b、第三端点3c和第四端点3d；确定所述第二塔机的塔臂2的水平
投影范围形成矩形的端点坐标，所述端点坐标包括：第一端点2a、第二端点2b、第三端点2c和第四端点2d。根据两个矩形的端点坐标，计算并分析出坐标系中两个矩形的外轮廓之间的最短距离，并将其与容限距离进行比较。
82.本实施例中，当确定第二塔机的塔臂2水平投影范围形成矩形与第一塔机的吊钩3的水平范围形成的矩形外轮廓之间的最短距离小于或等于容限距离，则可判断第一塔机的吊钩3与第二塔机的塔臂2会发生碰撞。通过确定第二塔机的塔臂2和第一塔机的吊钩3的水平投影范围的坐标，可以更便捷高效地对塔机机群的位置关系进行监测和分析，同时还可给碰撞情形留有一定的安全阈值范围，避免极端情形下操作人员无法及时作出反应调整塔机机群的运动状况。
83.在一些实施例中，若确定第一塔机的吊钩3会与第二塔机的塔臂2碰撞，使第一塔机和/或第二塔机停止在当前方向的运动。本实施例中，但监测到第一塔机的吊钩3会与第二塔机的塔臂2碰撞时，可及时向塔机司机传达危险信息，提醒司机及时限制塔机的运动，使塔机只能向未被限制的方向运动，从而保障塔机之间不会发生保障，提高作业的安全性。
84.在一些实施例中，使第一塔机和第二塔机停止在当前方向的运动的具体操作包括：使第一塔机的变幅小车停止向远端移动，和/或使第一塔机的塔臂2停止在当前方向继续转动，和使第二塔机的塔臂2停止在当前方向继续转动。
85.本实施例中，当变幅小车带动吊钩3在塔臂2上沿塔臂2移动时监测到发生碰撞，则限制变幅小车继续向远端移动，此时变幅小车只能向靠近基座1的方向移动；若塔臂2在绕基座1转动时发生碰撞，则限制塔臂2继续向当前方向转动，此时塔臂2只能向反方向转动。以使塔机机群在安全的范围内继续作业，防止发生事故。
86.参考图2，在一些实施例中，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞的操作包括：步骤s221。在步骤s221中，若第一距离大于第二距离，则确定第一塔机和第二塔机不发生碰撞。本实施例中，当第一塔机与第二塔机的基座1之间的距离大于第一塔机和第二塔机的塔臂2的长度之和，第一塔机和第二塔机均在安全的活动范围内，不会发生碰撞。
87.参考图2，在一些实施例中，判断第一塔机和第二塔机是否会发生碰撞的操作还包括：步骤s241。在步骤s241中，若第一高度大于第二高度，则确定第一塔机和第二塔机不发生碰撞。本实施例中，当第一塔机与第二塔机的基座1之间的距离小于或等于第一塔机和第二塔机的塔臂2的长度之和，但第一塔机的吊钩3到第一塔机的塔臂2的距离大于等于第一塔机与第二塔机的塔臂2的高度差时，第一塔机和第二塔机均在安全的活动范围内，不会发生碰撞。
88.在一些实施例中，确定塔机的坐标参数的操作具体包括：通过幅度传感器5监测的变幅小车到塔机的基座1的距离、高度传感器6监测的吊钩3到塔臂2的高度和回转传感器7监测的塔臂2的转动角度，确定变幅小车、吊钩3和塔臂2末端的坐标。
89.本实施例中，可通过幅度传感器5的监测数据确定变幅小车到基座1的距离、及吊钩3到基座1的水平距离和塔臂2的末端在水平面的投影的坐标，通过高度传感器6的监测数据确定吊钩3到塔臂2的竖直距离，通过回转传感器7监测的塔臂2的转动角度再结合吊钩3到基座1的水平距离可确定吊钩3在水平面的投影的坐标。因此，无需再额外添加传感器即可对塔机机群中各塔机的工作状态及位置坐标进行实时监测，极大降低了对塔机进群防碰撞控制设计的成本，既可保障塔机机群的安全施工，又能提升塔机的经济效益，增强市场竞
争力。
90.在一些实施例中，确定塔机的坐标参数的操作具体包括：通过通讯模块确定塔机机群中其他塔机的坐标参数。本实施例中塔机机群内的每一个塔机均可通过通讯模块获得其他塔机的坐标参数信息，从而对整个塔机机群的工作状态及各塔机之间的位置关系实现精准监测，避免塔机机群内塔臂2与吊钩3碰撞导致的安全事故，提高塔机机群在施工中的安全性。
91.在本公开的另一方面，提供一种塔机机群防碰撞控制系统，塔机机群防碰撞控制系统中的每个塔机包括：存储器8和处理器9。处理器9耦接至所述存储器8，所述处理器9被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上述任一项所述的塔机机群防碰撞控制方法。
92.本实施例中，存储器8包括但不限于系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(boot loader)以及其他程序等。通过存储器8存储数据指令，再通过处理器9处理上述指令，可以提高塔机机群防碰撞控制系统的操作便捷性。
93.参考图5，在一些实施例中，塔机还包括：幅度传感器5、高度传感器6和回转传感器7。幅度传感器5被配置为监测变幅小车到塔机的基座1的距离，高度传感器6被配置为监测吊钩3到塔臂2的高度，回转传感器7被配置为监测塔臂2的转动角度。处理器9与塔机机群中各塔机的幅度传感器5、高度传感器6和回转传感器7均信号连接，被配置为基于塔机的基座1坐标及幅度传感器5、高度传感器6和回转传感器7的监测数据，确定变幅小车、吊钩3和塔臂2末端的坐标。
94.本实施例中，可通过幅度传感器5的监测数据确定变幅小车到基座1的距离、及吊钩3到基座1的水平距离和塔臂2的末端在水平面的投影的坐标，通过高度传感器6的监测数据确定吊钩3到塔臂2的竖直距离，通过回转传感器7监测的塔臂2的转动角度再结合吊钩3到基座1的水平距离可确定吊钩3在水平面的投影的坐标。因此，无需再额外添加传感器即可对塔机机群中各塔机的工作状态及位置坐标进行实时监测，尽可能低成本地对塔机机群进行防碰撞控制设计，既可保障塔机机群的安全施工，又能提升塔机的经济效益，增强市场竞争力。
95.在一些实施例中，塔机还包括：通讯模块。通讯模块与处理器9信号连接，被配置为获取塔机机群中其他塔机的坐标参数。本实施例中塔机机群内的每一个塔机均可通过通讯模块获得其他塔机的坐标参数信息，从而对整个塔机机群的工作状态及各塔机之间的位置关系实现精准监测，避免塔机机群内塔臂2与吊钩3碰撞导致的安全事故，提高塔机机群在施工中的安全性。
96.在本公开的又一方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器9执行时实现上述任一的塔机机群防碰撞控制方法。在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或借助其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存
储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(dsl)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(cd)、激光碟、光碟、数字多用碟(dvd)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
97.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。