用于塔式起重机的控制系统及塔式起重机的制作方法

1.本技术涉及建筑机械技术领域，具体地涉及一种用于塔式起重机的控制系统及塔式起重机。


背景技术：

2.随着建筑工程项目中群塔施工场景增多，群塔施工安全对塔式起重机防碰撞控制系统的需求日渐增多。现有技术中，塔式起重机的防碰撞系统与电控系统连接，电控系统包括第一传感器和第一显示屏，用于采集塔式起重机的参数数据并显示在显示屏上。其中，第一传感器用于采集塔式起重机的参数数据，第一显示屏用于显示塔式起重机的参数数据。防碰撞系统包括第二传感器、无线通信装置、承载防碰撞算法的嵌入式系统以及显示屏等部件组成。其中，第二传感器即状态监测传感器，用于监测当前塔式起重机的运行状态数据；无线通信装置用于交换当前塔式起重机以及干涉起重机的运行状态数据；嵌入式系统用于计算碰撞风险，在出现风险时提前进行警示或控制。由上述可知，现有技术中的防碰撞系统的部件组成较多，安装调试繁杂，并且与塔式起重机的电控系统的集成度较差。因此，现有技术的防碰撞系统存在结构复杂，成本较高的问题，从而不利于行业安全技术的推广。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的是提供一种用于塔式起重机的控制系统及塔式起重机，用以解决现有技术的防碰撞系统存在结构复杂，成本较高的问题。
4.为了实现上述目的，本技术第一方面提供一种用于塔式起重机的控制系统，包括：
5.传感器，设置于塔式起重机的目标位置，用于采集目标位置对应的目标参数的实时数据；
6.无线通信装置，设置于塔式起重机上，用于发送塔式起重机的第一运行状态数据，以及接收塔式起重机周围的干涉塔式起重机的第二运行状态数据；
7.控制装置，分别与传感器和无线通信装置通信连接，用于根据目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据控制塔式起重机进行作业，以及对塔式起重机进行防碰撞控制。
8.在本技术实施例中，控制装置包括：
9.控制器，与传感器和无线通信装置通信连接，用于获取目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据，并根据防碰撞计算结果控制塔式起重机进行作业；
10.显示器，与控制器连接，用于显示目标参数的实时数据、第一运行状态数据、第二运行状态数据和防碰撞计算结果。
11.在本技术实施例中，控制器包括：
12.控制模块，分别与传感器、无线通信装置和显示器通信连接，用于将目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据发送至第一防碰撞计算模块和显示器；
13.第一防碰撞计算模块，与控制模块和显示器连接，用于根据目标参数的实时数据、
第一运行状态数据和第二运行状态数据确定防碰撞计算结果。
14.在本技术实施例中，显示器包括：
15.第二防碰撞计算模块，与控制器连接，用于获取控制器发送的目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据，并根据目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据确定防碰撞计算结果；
16.显示模块，与控制器和第二防碰撞计算模块连接，用于显示目标参数的实时数据、第一运行状态数据、第二运行状态数据和防碰撞计算结果。
17.在本技术实施例中，显示器还用于显示塔式起重机的报警信息。
18.在本技术实施例中，显示器还用于获取塔式起重机的静态数据。
19.在本技术实施例中，目标参数的实时数据包括以下中的至少一者：
20.塔式起重机的高度、塔式起重机的幅度、塔式起重机的回转角度。
21.在本技术实施例中，无线通信装置设置于塔式起重机的塔顶。
22.在本技术实施例中，控制装置设置于塔式起重机的驾驶室内。
23.本技术第二方面提供一种塔式起重机，包括上述的用于塔式起重机的控制系统。
24.通过上述技术方案，提供一种用于塔式起重机的控制系统，该系统包括传感器、无线通信装置和控制装置。其中，传感器设置于塔式起重机的目标位置，用于采集目标位置对应的目标参数的实时数据；无线通信装置设置于塔式起重机上，用于发送塔式起重机的第一运行状态数据，以及接收塔式起重机周围的干涉塔式起重机的第二运行状态数据；控制装置分别与传感器和无线通信装置通信连接，用于根据目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据控制塔式起重机进行作业，以及对塔式起重机进行防碰撞控制。本技术充分利用塔式起重机已有硬件设备，将防碰撞算法与控制器融合以得到控制装置，仅增加无线通信装置即可实现塔式起重机在作业时的防碰撞功能，从而简化了控制系统的结构，节约了控制系统的成本，具有更高的经济型和系统稳定性。
25.本技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
26.附图是用来提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本技术实施例，但并不构成对本技术实施例的限制。在附图中：
27.图1示意性示出了根据本技术一实施例的一种用于塔式起重机的控制系统的结构示意图；
28.图2示意性示出了根据本技术另一实施例的一种用于塔式起重机的控制系统的结构示意图；
29.图3示意性示出了根据本技术一实施例的一种控制装置的结构示意图；
30.图4示意性示出了根据本技术另一实施例的一种控制装置的结构示意图。
31.附图标记说明
32.100
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传感器
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200
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无线通信装置
33.300
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控制装置
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310
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控制器
34.320
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显示器
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311
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控制模块
35.312
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第一防碰撞计算模块
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321
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第二防碰撞计算模块
36.322
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显示模块
具体实施方式
37.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术实施例，并不用于限制本技术实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
39.另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
40.塔式起重机简称塔机，亦称塔吊。塔式起重机是动臂在高耸塔身上部的旋转起重机。塔式起重机的作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装，由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成。金属结构包括塔身、动臂和底座等。工作机构有起升、变幅、回转和行走四部分。电气系统包括电动机、控制器、配电柜、连接线路、信号及照明装置等。随着建筑业的发展，建筑施工的机械化程度逐年提高，在一个项目里，可能伴随着多台塔式起重机同时使用，群塔工作时可能由于操作不当发生碰撞事故。这些事故不仅影响了建筑施工的进度，也带来巨大的生命和财产损失。因此，对塔式起重机和塔式起重机群的运行状态进行实时监测和管理具有重要意义。
41.在现有的塔式起重机的控制系统中，一般将塔式起重机的防碰撞系统与电控系统连接。电控系统包括第一传感器和第一显示屏，用于采集塔式起重机的参数数据并显示在显示屏上。其中，第一传感器用于采集塔式起重机的参数数据，第一显示屏用于显示塔式起重机的参数数据。防碰撞系统包括第二传感器、无线通信装置、承载防碰撞算法的嵌入式系统以及显示屏等部件组成。其中，第二传感器即状态监测传感器，用于监测当前塔式起重机的运行状态数据；无线通信装置用于交换当前塔式起重机以及干涉起重机的运行状态数据；嵌入式系统用于计算碰撞风险，在出现风险时提前进行警示或控制。由上述可知，现有技术中的防碰撞系统的部件组成较多，安装调试繁杂，并且与塔式起重机的电控系统的集成度较差。
42.因此，本技术实施例充分利用塔式起重机已有硬件设备，将防碰撞算法与控制器融合以得到控制装置，仅增加无线通信装置即可实现塔式起重机在作业时的防碰撞功能，从而简化了控制系统的结构，节约了控制系统的成本，具有更高的经济型和系统稳定性。
43.图1示意性示出了根据本技术实施例的一种用于塔式起重机的控制系统的结构示
意图。如图1所示，本技术实施例提供一种用于塔式起重机的控制系统，可以包括：
44.传感器100，设置于塔式起重机的目标位置，用于采集目标位置对应的目标参数的实时数据；
45.无线通信装置200，设置于塔式起重机上，用于发送塔式起重机的第一运行状态数据，以及接收塔式起重机周围的干涉塔式起重机的第二运行状态数据；
46.控制装置300，分别与传感器100和无线通信装置200通信连接，用于根据目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据控制塔式起重机进行作业，以及对塔式起重机进行防碰撞控制。
47.在本技术实施例中，目标位置是指需要采集的参数对应的位置，目标参数可以包括但不限于塔式起重机的高度、塔式起重机的幅度、塔式起重机的回转角度等。因此，本技术实施例中的传感器100可以包括但不限于高度传感器、幅度传感器、回转角度传感器等。通过传感器100采集目标位置对应的目标参数的实时数据，可以使得控制装置300获取到目标参数的实时数据。
48.无线通信装置200设置于塔式起重机上。塔式起重机通过无线通信装置200发送塔式起重机的第一运行状态数据，并且可以接收到塔式起重机周围的干涉塔式起重机的第二运行状态数据。
49.在本技术实施例中，干涉起重机是指可能对当前塔式起重机发生碰撞的，处于当前起重机周围的起重机。第一运行状态数据是指当前塔式起重机的运行状态数据，第二运行状态数据是指干涉起重机的运行状态数据。无线通信装置200可以通过多种通信方式与干涉塔式起重机进行通信。在一个示例中，无线通信装置200可以通过第五代移动通信技术(5
th generation mobile communication technology，简称5g)通信网络连接。5g是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施。通过5g与干涉塔式起重机进行数据交换，操控距离可达几千公里。需要说明的是，本技术实施例的通信方式也可以是其他能够远程通信的通信技术。
50.本技术实施例中，可以将防碰撞算法与控制器融合以得到控制装置300。控制装置300分别与传感器100和无线通信装置200通信连接，用于根据传感器100发送的目标参数的实时数据，以及无线通信装置200发送的第一运行状态数据和第二运行状态数据控制塔式起重机进行作业，以及对塔式起重机进行防碰撞控制，从而在控制塔式起重机进行作业的同时，也能防止塔式起重机与干涉塔式起重机发生碰撞。
51.在本技术实施例中，控制装置300可以包括防碰撞计算模块，防碰撞计算模块用于根据目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据确定防碰撞计算结果。控制器实时获取防碰撞计算结果，确定当前的碰撞风险，在出现碰撞风险时，提前进行警示或控制。例如，在确定当前存在碰撞风险的情况下，发出报警信息至显示屏，并根据实际距离减小塔式起重机的作业速度或停止当前塔式起重机的作业，从而避免当前塔式起重机与干涉塔式起重机发生碰撞。
52.本技术实施例的控制装置300可以包括塔式起重机的控制器和显示器。控制器主要用于控制塔式起重机的作业，显示器用于显示目标参数的实时数据、第一运行状态数据、第二运行状态数据以及防碰撞计算结果等。
53.在一个示例中，可以将防碰撞计算模块设置于控制器中，控制器可以包括控制模
块和防碰撞计算模块。控制模块分别与传感器、无线通信装置和显示器通信连接，用于将目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据发送至防碰撞计算模块和显示器；防碰撞计算模块与控制模块和显示器连接，用于根据目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据确定防碰撞计算结果。显示器可以通过控制模块发送的目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据，以及防碰撞计算模块发送的防碰撞计算结果进行显示，从而让驾驶舱的操作人员实时获取当前的塔式起重机的控制数据。
54.在另一个示例中，可以将防碰撞计算模块设置于显示器中，显示器可以包括防碰撞计算模块。其中，防碰撞计算模块与控制器连接，用于获取控制器发送的目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据，并根据目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据确定防碰撞计算结果。显示模块与控制器和防碰撞计算模块连接，用于显示目标参数的实时数据、第一运行状态数据、第二运行状态数据和防碰撞计算结果，从而让驾驶舱的操作人员实时获取当前的塔式起重机的控制数据。
55.需要说明的是，本技术实施例将防碰撞计算模块融入控制装置中的方式不限于上述两种示例，还可以是其他能够将防碰撞计算模块与塔式起重机的控制系统进行融合的方式。
56.本技术实施例充分利用塔式起重机已有硬件设备，将防碰撞算法与控制器融合以得到控制装置，仅增加无线通信装置即可实现塔式起重机在作业时的防碰撞功能，从而简化了控制系统的结构，节约了控制系统的成本，具有更高的经济型和系统稳定性。
57.图2示意性示出了根据本技术另一实施例的一种用于塔式起重机的控制系统的结构示意图。如图2所示，在本技术实施例中，控制装置300可以包括：
58.控制器310，与传感器100和无线通信装置200通信连接，用于获取目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据，并根据防碰撞计算结果控制塔式起重机进行作业；
59.显示器320，与控制器310连接，用于显示目标参数的实时数据、第一运行状态数据、第二运行状态数据和防碰撞计算结果。
60.具体地，本技术实施例中的控制装置300可以包括塔式起重机的控制器310和显示器320。控制器310与传感器100和无线通信装置200通信连接，以获取传感器100发送的目标参数的实时数据，以及无线通信装置200发送的第一运行状态数据和第二运行状态数据。并且，控制器310还可以根据防碰撞计算结果控制塔式起重机作业。显示器320与控制器310连接，用于显示目标参数的实时数据、第一运行状态数据、第二运行状态数据以及防碰撞计算结果等。
61.在本技术实施例中，防碰撞计算结果通过防碰撞计算模块计算得到。防碰撞计算模块可以融入到控制装置300中，以根据目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据确定防碰撞计算结果，确定当前的碰撞风险，在出现碰撞风险时，提前进行警示或控制，从而避免当前塔式起重机与干涉塔式起重机发生碰撞。
62.图3示意性示出了根据本技术一实施例的一种控制装置的结构示意图。如图3所示，在本技术一实施例中，控制器310可以包括：
63.控制模块311，分别与传感器100、无线通信装置200和显示器320通信连接，用于将目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据发送至第一防碰撞计算模块
312和显示器320；
64.第一防碰撞计算模块312，与控制模块311和显示器320连接，用于根据目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据确定防碰撞计算结果。
65.在本技术一实施例中，可以将防碰撞计算模块融入控制器310中。控制器310可以包括控制模块311和第一防碰撞计算模块312。控制模块311与传感器100和无线通信装置200通信连接，包括塔式起重机的控制主程序，以将传感器100发送的目标参数的实时数据，以及无线通信装置200发送的塔式起重机的第一运行状态数据和干涉塔式起重机的第二运行状态数据发送至第一碰撞计算模块312以及显示器320。这样，第一碰撞计算模块312可以根据目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据确定防碰撞计算结果。同时，可以将防碰撞计算结果发送至显示器320进行显示。
66.图4示意性示出了根据本技术另一实施例的一种控制装置的结构示意图.如图4所示，在本技术另一实施例中，显示器320可以包括：
67.第二防碰撞计算模块321，与控制器310连接，用于获取控制器310发送的目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据，并根据目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据确定防碰撞计算结果；
68.显示模块322，与控制器310和第二防碰撞计算模块321连接，用于显示目标参数的实时数据、第一运行状态数据、第二运行状态数据和防碰撞计算结果。
69.在本技术另一实施例中，可以将防碰撞计算模块融入显示器320中。显示器320可以包括第二防碰撞计算模块321和显示模块322。第二防碰撞计算模块321与控制器310连接，以获取控制器310发送的目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据，并且可以根据目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据确定防碰撞计算结果，同时将碰撞计算结果再返回至控制器310，以便控制器310可以根据防碰撞计算结果控制塔式起重机进行作业。显示模块322与控制器310和第二防碰撞计算模块321连接，包括显示屏主程序。这样，既可以获取控制器310发送的目标参数的实时数据、第一运行状态数据和第二运行状态数据，也可以获取防碰撞计算模块321发送的防碰撞计算结果，进而显示目标参数的实时数据、第一运行状态数据、第二运行状态数据和防碰撞计算结果。
70.需要说明的是，本技术实施例将防碰撞计算模块融入控制装置中的方式不限于上述两种示例，还可以是其他能够将防碰撞计算模块与塔式起重机的控制系统进行融合的方式。
71.在本技术实施例中，显示器320还可以用于显示塔式起重机的报警信息。
72.具体地，防碰撞计算模块321实时计算塔式起重机与干涉塔式起重机之间的碰撞风险，在出现碰撞风险的时候，可以提前发送报警信息至显示器320。例如，在确定当前塔式起重机与干涉塔式起重机的距离小于设定阈值的情况下，发送报警信息。显示器320获取防碰撞计算模块321发送的报警信息后，对该报警信息进行显示。其中，报警信息的显示方式不限于通过声音、图像、文字或多者结合等方式进行显示，以提醒驾驶舱的操作人员当前的塔式起重机存在碰撞风险。
73.在本技术实施例中，显示器320还可以用于获取塔式起重机的静态数据。
74.具体地，显示器320还可以包括输入模块。操作人员可以通过显示器320输入塔式起重机的静态数据。例如，当前塔式起重机的高度、臂架长度等信息。
75.在本技术实施例中，目标参数的实时数据可以包括以下中的至少一者：
76.塔式起重机的高度、塔式起重机的幅度、塔式起重机的回转角度。
77.具体地，塔式起重机的目标位置是指需要采集的参数对应的位置，目标参数可以包括但不限于塔式起重机的高度、塔式起重机的幅度、塔式起重机的回转角度等。因此，本技术实施例中的传感器100可以包括但不限于高度传感器、幅度传感器、回转角度传感器等。通过传感器100采集目标位置对应的目标参数的实时数据，可以使得控制装置300获取到目标参数的实时数据。
78.在本技术实施例中，无线通信装置200可以设置于塔式起重机的塔顶。
79.具体地，本技术实施例的无线通信装置200可以设置于任何可以与干涉塔式起重机进行通信和数据交换的位置。但是为了更好地与干涉塔式起重机进行通信和数据交换，优选地，本技术实施例的无线通信装置200设置于塔式起重机的塔顶。
80.在本技术实施例中，控制装置300可以设置于塔式起重机的驾驶室内。
81.具体地，控制装置300可以包括塔式起重机的控制器和显示器。控制器与传感器和无线通信装置通信连接，以获取传感器发送的目标参数的实时数据，以及无线通信装置发送的第一运行状态数据和第二运行状态数据。并且，控制器还可以根据防碰撞计算结果控制塔式起重机作业。显示器与控制器连接，用于显示目标参数的实时数据、第一运行状态数据、第二运行状态数据以及防碰撞计算结果等。优选地，可以将塔式起重机的控制器和显示器都设置于驾驶室中，使得控制器和显示器的通信效率更高，并且可以减少连接线的距离，以降低成本。
82.本技术实施例还提供一种塔式起重机，包括上述的用于塔式起重机的控制系统。
83.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
84.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。