智慧工地塔群调度控制系统及方法与流程

1.本公开涉及控制系统技术领域，更为具体来说，本公开涉及智慧工地塔群调度控制系统及方法。


背景技术：

2.现有塔机运转过程中，空旷的环境中，均能判断物料可以通过，没有碰撞风险；但是，施工工地上经常存放各种零散的物料，导致塔吊工作空间没有理想中那么空旷，司机难以确认物料是否肯定能通过，此时只能依靠经验去判断，或者协调多个人去一起判断，人力成本较大，危险性较高；现有智能塔机对狭窄空间的作业判断也较为不准，仅依靠传感器获取数据智能判断，也存在较大的危险性。
3.大型工地中的塔群同时运转时，出现环境空间狭窄、司机难以判断环境通过能力的概率更大，仅依赖塔群主控系统智能控制和调度各个塔机，技术实现难度太大。


技术实现要素：

4.为解决工地的安全作业的技术问题，本公开提供了一种智慧工地塔群调度控制方法，应用于智慧工地，所述智慧工地具有至少一个智能塔机系统，所述智能塔机系统通过第一通信模块与调度操作终端相连接；至少一个调度请求终端，所述调度请求终端通过第二通信模块与调度操作终端相连接；所述方法包括：接收至少一个所述调度请求终端发送的调度请求指令；并根据所述调度请求指令生成调度规划，其中，所述调度规划包括：路径规划和/或作业规划；判断当前的调度规划能否符合所述智能塔机系统的最低环境通行标准，若符合则发送第一调度指令；所述调度操作终端还用于判断当前的调度规划能否符合所述智能塔机系统的最低环境通行标准，若符合则发送第一调度指令；若不符合则在所述调度操作终端模拟运行所述调度规划，发送包含有模拟运行更新后的调度规划的第一调度指令；智能塔机系统用于接收返回的第一调度指令，并根据所述确认指令执行包含所述调度规划的塔机调度操作；所述第一调度指令包括：确认指令和取消指令。
5.进一步，所述判断当前的调度规划能否符合所述智能塔机系统的最低环境通行标准具体包括：采集当前调度规划调取的物料信息以及环境信息计算当前调度规划的物料的最大摆动距离是否小于预设环境通行标准阈值；其中，所述最大摆动距离具体通过如下公式计算得到：r=l*sinθ0+r0，其中，r为最大摆动距离，l为当前调度规划调度的吊索长度，θ0为
通过惯性测量单元读取得到的摆动角度，r0为补偿值，r0由预测角度获得的半径值与实际角度获得的半径值之差获得。
6.进一步，所述在所述调度操作终端模拟运行所述调度规划，发送包含有模拟运行更新后的调度规划的第一调度指令具体包括：在所述调度操作终端模拟运行所述调度规划，获取按照所述调度规划运转过程中的运行数据，判断所述运行数据是否超过预设阈值，若超过则模拟运行不通过，发送取消指令；若不超过，则发送包含有所述运行数据的第一调度指令；其中，所述运行数据包括：物料的提升或下降、回转角度、回转速度、前进或后退。
7.进一步，若超过则模拟运行不通过，所述方法还包括：在所述调度操作终端弹出更新参数窗口，更新参数并重新执行在所述调度操作终端模拟运行所述调度规划的过程。
8.进一步，所述更新参数并重新执行在所述调度操作终端模拟运行所述调度规划的过程具体包括：根据当前环境通道宽度计算安全运输范围和物料最优通过路径；根据安全运输范围计算物料运输最高速度；计算在所述物料最优通过路径和物料运输最高速度的情况下，路径每一坐标下塔机大臂回转角度和小车距离塔机的直线距离，具体为：已知小车的原点坐标（x0,y0），目标点坐标为（x,y）；x=x0；y=x0*tan（α-β）；l=x0/cos（α-β）；其中，l为小车距离塔机的直线距离，β为塔机大臂回转角度，α为塔机大臂偏离水平夹角；将物料最优通过路径及其每一坐标下的大臂回转角度和小车距离塔机的直线距离作为更新参数，重新执行在所述调度操作终端模拟运行调度规划的过程。
9.进一步，每个智能塔机系统包括至少一个调度请求终端，所述调度操作终端接收每个智能塔机系统中调度请求终端发出的调度请求；判断当前的调度规划能否符合所述智能塔机系统的最低环境通行标准之前，所述控制方法还包括：对所述调度请求进行优先级排序，并显示于调度操作终端，所述优先级包括时间优先级、风险优先级和任务优先级；根据调度请求的优先级，依次判断每个调度请求对应的调度规划能否符合所述智能塔机系统的最低环境通行标准。
10.进一步，对所述调度请求进行优先级排序之前，所述控制方法还包括：对每个塔机系统中调度请求终端的坐标进行统计；将所述调度请求终端的坐标进行范围设定；对同一坐标范围内调度请求终端发出的调度指令进行归一化处理。
11.进一步，所述接收返回的第一调度指令具体包括：接收返回的第一调度指令并判断所述第一调度指令是否为确认指令，若是确认指令，则继续执行包含所述调度规划的塔机调度操作的步骤；
若否，则判断所述第一调度指令是否为取消指令，若是取消指令，则停止塔机调度操作；若非取消指令，则重新生成调度规划并再次发送所述调度规划。
12.进一步，所述根据所述确认指令执行包含所述调度规划的塔机调度操作，所述方法还包括：若接收到拦截指令或风险提示指令，则发送中止指令停止当前调度作业并发送判断指令以判断是否继续进行调度作业。
13.第二方面，为了解决上述技术问题，本公开还提供了一种智慧工地塔群调度控制系统，应用于智慧工地，包括智能塔机系统、调度操作终端和调度请求终端，所述智慧工地具有至少一个智能塔机系统，所述智能塔机系统通过第一通信模块与调度操作终端相连接；每个智能塔机系统包括至少一个调度请求终端，所述调度请求终端通过第二通信模块与所述调度控制系统相连接；所述调度操作终端用于接收至少一个所述调度请求终端发送的调度请求指令；并根据所述调度请求指令生成调度规划，其中，所述调度规划包括：路径规划和/或作业规划；所述调度操作终端还用于判断当前的调度规划能否符合所述智能塔机系统的最低环境通行标准，若符合则发送第一调度指令；若不符合则在所述调度操作终端模拟运行所述调度规划，发送包含有模拟运行更新后的调度规划的第一调度指令；智能塔机系统用于接收返回的第一调度指令，并根据所述确认指令执行包含所述调度规划的塔机调度操作；所述第一调度指令包括：确认指令和取消指令。
14.本公开的有益效果为：通过本公开设立的调度控制系统，可以实现在面对环境空间较为狭窄、环境空间通过能力难以判断的情况时，通过增设调度操作终端和调度模拟判断过程，以做出精准判断，避免了仅依靠智能塔机系统智能判断存在的安全风险，同时，提高了智慧工地塔群的调度便利性。
附图说明
15.图1示出了本公开的实施例1的方法流程示意图；图2示出了本公开的实施例1的方法流程示意图；图3示出了本公开的实施例1的方法的安全运输范围计算原理示意图；图4示出了本公开的实施例1的方法的安全运输范围计算原理示意图；图5示出了本公开的实施例1的方法的更新计算原理示意图图6示出了本公开的实施例2的系统构成示意图；图7示出了本公开的调度操作终端界面示意图；图8示出了本公开的系统的界面示意图；图9示出了本公开的系统的告警界面示意图；图10示出了本公开的系统的调度规划界面示意图；图11示出了本公开的系统的模拟运行界面示意图；图12示出了本公开的系统的模拟运行界面示意图；
图13示出了本公开的系统的模拟运行界面示意图；图14示出了本公开的系统的模拟运行界面示意图。
具体实施方式
16.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
17.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
18.实施例一：现有塔机运转过程中，空旷的环境中，均能判断物料可以通过，没有碰撞风险；但是，施工工地上经常存放各种零散的物料，导致塔吊工作空间没有理想中那么空旷，司机难以确认物料是否肯定能通过，此时只能依靠经验去判断，或者协调多个人去一起判断，人力成本较大，危险性较高；现有智能塔机对狭窄空间的作业判断也较为不准，仅依靠传感器获取数据智能判断，也存在较大的危险性。大型工地中的塔群同时运转时，出现环境空间狭窄、司机难以判断环境通过能力的概率更大，仅依赖塔群主控系统智能控制和调度各个塔机，技术实现难度太大。
19.为解决上述技术问题，如图1-2所示：本公开提供了一个智慧工地塔群调度控制方法应用于智慧工地，所述智慧工地具有至少一个智能塔机系统，所述智能塔机系统通过第一通信模块与调度操作终端相连接；至少一个调度请求终端，所述调度请求终端通过第二通信模块与调度操作终端相连接；所述方法包括：s101：接收至少一个所述调度请求终端发送的调度请求指令；s102：根据所述调度请求指令生成调度规划，其中，所述调度规划包括：路径规划和/或作业规划；s103：判断当前的调度规划能否符合所述智能塔机系统的最低环境通行标准，若符合则发送第一调度指令；若不符合则在所述调度操作终端模拟运行所述调度规划，发送包含有模拟运行更新后的调度规划的结果的第一调度指令；s104：接收返回的第一调度指令，所述第一调度指令包括：确认指令和取消指令；s105：根据所述确认指令执行包含所述调度规划的塔机调度操作。
20.步骤s102中，所述根据所述调度请求指令生成调度规划具体包括：根据历史调度规划和所述调度请求指令中的调度起点及调度终点坐标利用路径拟合算法生成路径规划，以及，根据历史调度规划和所述调度请求指令中的作业类型生成作业规划。
21.具体地：
所述作业规划可以是，作业员请求将物料吊离地面，则生成将物料吊离地面的作业规划，调度员根据检测吊挂安全性是否符合要求进行判断，如果符合要求，调度员进行确认，这时吊钩会自动运行将物料吊离定位点，实现物料运送作业。
22.步骤s103中，所述判断当前的调度规划能否符合所述智能塔机系统的最低环境通行标准具体包括：采集当前调度规划调取的物料信息以及环境信息计算当前调度规划的物料的最大摆动距离是否小于预设环境通行标准阈值；其中，所述最大摆动距离具体通过如下公式计算得到：r=l*sinθ0+r0，其中，r为最大摆动距离，l为当前调度规划调度的吊索长度，θ0为通过惯性测量单元读取得到的摆动角度，r0为补偿值，r0由预测角度获得的半径值与实际角度获得的半径值之差获得。
23.如图3和图4所示：具体地，通过塔机视频监控系统，智能识别并采集物料信息，所述物料信息具体包括：物料类别、体积以及结合吊钩重量传感器测量货物质量，并结合当前风速等环境信息，以小车为圆心，物料的最大摆动r；其中，r=l*sinθ0+r0,l为钢索长度，θ0通过imu(惯性测量单元)直接读取,r0为补偿值，r0由预测角度获得的半径值与实际角度获得的半径值之差获得。补偿值为控制终端根据传感器测得的上一时刻角速度和角加速度，预测当前时刻的角度，根据预测的角度获得的半径值，和实际传感器测得的角度获得的半径值的差值，即为需要修正的补偿值。
24.依据现有的三维建筑工地场景，利用粒子群优化算法(pso)，以最大速度档位的基础上，最短作业时间作为目标，智能搜索吊装物的最优运动路径，并针对狭窄通道（通道宽度-安全运输安全运输范围《2m）进行标注，当判别为狭窄通道时，则启动模拟程序，并发送模型运行指令和调度规划至调度操作终端。
25.所述在所述调度操作终端模拟运行所述调度规划，发送包含有模拟运行更新后的调度规划的第一调度指令具体包括：在所述调度操作终端模拟运行所述调度规划，获取按照所述调度规划运转过程中的运行数据，判断所述运行数据是否超过预设阈值，若超过则模拟运行不通过，发送取消指令；若不超过，则发送包含有所述运行数据的第一调度指令；其中，所述运行数据包括：物料的提升或下降、回转角度、回转速度、前进或后退。
26.若超过则模拟运行不通过，所述方法还包括：在所述调度操作终端弹出更新参数窗口，更新参数并重新执行在所述调度操作终端模拟运行所述调度规划的过程。
27.若塔机的环境空间通过能力较小，则系统提示调度员“更新参数”；调度员点击更新，系统依据当前环境通道宽度限定运送物料安全运输的安全运输范围，以物料运行速度为第一优先级，逐级降低当前速度档位，把物料安全运输范围逐渐缩小，当物料安全运输范围小于物料安全运输的安全运输范围时，则确定物料以当前速度档位运输。同时通过控制终端读取物料位置参数控制电机，电机通过控制小车运行和大臂回转角度调整物料的位置，使得吊装物能匀速沿通道宽度中线运输，以提升控制安全性。
28.具体地，所述更新参数并重新执行在所述调度操作终端模拟运行所述调度规划的过程具体包括：根据当前环境通道宽度计算安全运输范围和物料最优通过路径；根据安全运输范围计算物料运输最高速度；计算在所述物料最优通过路径和物料运输最高速度的情况下，路径每一坐标下塔机大臂回转角度和小车距离塔机的直线距离，具体为：已知小车的原点坐标（x0,y0），目标点坐标为（x,y）；x=x0；y=x0*tan（α-β）；l=x0/cos（α-β）；其中，l为小车距离塔机的直线距离，β为塔机大臂回转角度，α为塔机大臂偏离水平夹角；如图5所示。
29.将物料最优通过路径及其每一坐标下的大臂回转角度和小车距离塔机的直线距离作为更新参数，重新执行在所述调度操作终端模拟运行调度规划的过程。
30.如图6所示，每个智能塔机系统包括至少一个调度请求终端，调度请求终端是一种智能移动定位盒，其可由施工人员操作放置在落料点位置，并发出调度请求指令即可。所述调度操作终端接收每个智能塔机系统中调度请求终端发出的调度请求，所述调度操作终端可以是手持移动终端或可触摸操作显示屏；智慧工地包括多台智能塔机时，为避免调度员的操作混乱，在判断当前的调度规划能否符合所述智能塔机系统的最低环境通行标准之前，所述控制方法还包括：对所述调度请求进行优先级排序，并显示于调度操作终端，所述优先级包括时间优先级、风险优先级和任务优先级；根据调度请求的优先级，依次判断每个调度请求对应的调度规划能否符合所述智能塔机系统的最低环境通行标准。
31.实际施工环境中，多台塔机同时发出调度请求的概率较小，因此按照时间优先级来排序，调度员的操作不会手忙脚乱。若某塔机出现紧急事故，调度操作终端会弹窗紧急提醒，此时调度员可按照风险优先级大于时间优先级的处理顺序，及时做出调整和调度。因此，时间优先级、风险优先级、任务优先级等，由调度员根据智慧工地具体运行情况而定。
32.在一些实施例中，为了避免调度员每次都对调度请求进行确认操作，针对一个智能塔机的物料落料点范围内（例如，物料落料点b点包括相邻的b1、b2、b3点等）和起点a，只要是针对该范围内的物料运输，无需调度员反复确认，可自行执行智能塔机的吊装物料运输作业。只有当智慧工地中的摄像采集设备实时采集的图像数据触发了工地安全报警系统的告警判断逻辑时，调度系统会发送风险提示指令，交由调度员进行判断是否需要停止当前作业。
33.步骤s104中，所述接收返回的第一调度指令具体包括：接收返回的第一调度指令并判断所述第一调度指令是否为确认指令，若是确认指令，则根据所述确认指令执行包含所述调度规划的塔机调度操作；若否，则判断所述第一调度指令是否为取消指令，若是取消指令，则停止塔机调度操作，并返回步骤s102，根据所述调度请求指令重新生成调度规划。
34.具体地，根据所述调度请求指令重新生成调度规划的方法如下：若调度员对于系统生成的调度规划不满意可以发送调整指令对调度规划进行调
整。调整指令包括调整路径规划或作业规划的趋势，例如，调度员通过鼠标牵拉路径曲线，点击曲线显示三维坐标，如果认为z点过高，那么就把z点拉低，此时屏幕上就会重新生成一条路径曲线，以此类推，直到调度员认为曲线合理之后，点击确认。
35.再如：若调度员认为调度规划中的作业规划楼层偏低或偏高，则可以发送“升高”或“降低”的调整指令，调度控制系统按照调整指令重新生成路径规划。
36.再例如：调度员认为调度规划中的路径规划中的行进路径具有安全事故风险，则可以发送屏蔽指令屏蔽路径上的某个坐标点的调整指令。
37.所述智能塔机系统根据所述确认指令执行包含有调度规划的塔机调度操作之前，所述方法还包括：若接收到拦截指令或风险提示指令，则发送中止指令停止当前调度作业并发送判断指令以判断是否继续进行调度作业。
38.具体地，若智慧工地中的摄像采集设备实时采集的图像数据触发了工地安全报警系统的告警判断逻辑，则发送风险提示指令。
39.当接收到风险提示指令，则马上发送中止指令给智能塔机停止当前作业并同时发送判断指令给调度员，判断确认是否继续作业，若调度员返回的指令是确认指令则停止当前调度作业；若调度员返回的指令是取消中止作业的指令，则继续当前调度作业。
40.本公开的调度方法针对环境空间狭窄，司机难以判断吊钩所载物料能否通过这种情形，增设模拟运行过程，同时让调度员辅助判断，可以精准判断该情形下，是否能通过；不通过时还可进行自动优化和更新参数，增加其安全通过的概率，调度员辅助操作，极大保证了操作的安全性，同时还能实现安全吊装的目的。
41.通过单一塔机的合理调度，来实现塔群类似的调度过程，塔群中具有数据交换，能够合理进行运行控制和调节，避免碰撞的发生和作业冲突。
42.实施例二：如图6所示：本公开还提供了一种智慧工地塔群调度控制系统，应用于智慧工地，包括智能塔机系统201、调度操作终端202和调度请求终端203，所述智慧工地具有至少一个智能塔机系统201，所述智能塔机系统201通过第一通信模块204与调度操作终端202相连接；每个智能塔机系统201包括至少一个调度请求终端203，所述调度请求终端203通过第二通信模块205与所述调度控制系统相连接；所述调度操作终端202用于接收至少一个所述调度请求终端203发送的调度请求指令；并根据所述调度请求指令生成调度规划，其中，所述调度规划包括：路径规划和/或作业规划；所述调度操作终端202还用于判断当前的调度规划能否符合所述智能塔机系统的最低环境通行标准，若符合则发送第一调度指令；若不符合则在所述调度操作终端202模拟运行所述调度规划，发送包含有模拟运
行更新后的调度规划的第一调度指令；智能塔机系统201用于接收返回的第一调度指令，并根据所述确认指令执行包含所述调度规划的塔机调度操作；所述第一调度指令包括：确认指令和取消指令。
43.图7-图14示出了本公开的系统的模拟运行的界面及模拟运行过程。
44.如图所示，根据所述调度请求指令生成调度规划之后，系统根据物料信息、环境信息和调度规划，自动判断环境空间通过能力，若环境空间狭窄到最小极限值，启动模拟运行程序，并发送模拟运行指令和调度规划至调度员手持移动终端。
45.调度员点击启动模拟运行按钮，进入模拟运行界面，该界面包括模拟运行过程展示图和提示框，提示框包括：通过、不通过和更新参数：系统则控制塔机按照所述调度规划进行模拟运行（即在显示屏幕上显示塔机正在运行，实际塔机不转），模拟运行过程中，系统自动获取按照所述路径规划和作业规划运转的过程中的运行数据，主要包括物料的提升下降、回转、前进或后退三种动作参数，若按照该工况下系统默认的参数运转，塔机的环境空间通过能力较大，则直接输出结果，即模拟运行通过；若塔机的环境空间通过能力较小，则本公开的调度控制系统提示调度员“更新参数”；调度员点击更新，系统则自动优化三种动作参数，包括运动速度、重量、惯量、运动方向、三种动作的先后顺序等，以优化后的参数控制塔机再次模拟运行，进行2至3次模拟之后，塔机可以通过狭窄的空间，此时，系统输出结果至调度员的手持移动终端，即模拟运行通过。
46.若多次更新参数，塔机均无法通过，系统则提示模拟运行“不通过”，调度员发送“重新规划”指令或“取消”指令。
47.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
48.以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。