br>【主权项】
1. 一种塔式起重机全景可视、可控、智能监测与防护集成系统，其特征是，包括数据采 集模块、数据处理模块、控制模块和显示模块；所述的数据采集模块用于采集施工现场的视 频、与障碍物的距离和塔式起重机的实时运行状态参数，并将采集到的数据发送给数据处 理模块；所述的数据处理模块用于对检测到的与障碍物的距离和塔式起重机的实时运行状 态参数进行处理，计算塔式起重机与障碍物的三维坐标，并将处理结果发送给显示模块和 控制模块；所述的控制模块用于进行预警报警和限制塔式起重机的运行；所述的显示模块 用于视频显示、参数显示和报警显示。2. 根据权利要求1所述的一种塔式起重机全景可视、可控、智能监测与防护集成系统， 其特征是，所述的实时运行状态参数包括塔式起重机的起重重量、小车变幅、起升高度、回 转角度、起重力矩、风速和倾角。3. 根据权利要求1所述的一种塔式起重机全景可视、可控、智能监测与防护集成系统， 其特征是，所述的数据采集模块包括视频采集卡、球机摄像头、起升重量传感器、幅度传感 器、起升高度传感器、回转角度传感器、力矩传感器、风速传感器、倾角传感器和超声波传感 器； 所述球机摄像头设置在操作室旁，并通过视频采集卡与数据处理模块连接，用于采集 施工现场的视频信息；所述的起升重量传感器设置在测力环的中心轴上，用于检测塔式起 重机的起重重量；所述的幅度传感器用于检测变幅小车在塔机起重臂上的位置，设置在变 幅机构的电机轴上；所述的起升高度传感器用于检测吊重的起升高度，设置在起升机构的 钢丝绳卷筒轴上；所述的回转角度传感器用于检测塔臂的回转角度，设置在回转齿圈上； 所述的力矩传感器用于检测起重力矩，设置在塔机塔头侧腹板上；所述的风速传感器用于 检测风速，设置在塔机顶部；所述的倾角传感器用于检测塔身倾斜角度，设置在回转塔身的 主肢上；所述的超声波传感器用于检测塔式起重机与障碍物的距离，设置在塔身与塔臂的 交点位置。4. 根据权利要求3所述的一种塔式起重机全景可视、可控、智能监测与防护集成系统， 其特征是，所述的塔式起重机与障碍物之间的距离为起重臂臂尖与与柱状障碍物之间的距 离和平衡臂的臂尖与柱状障碍物之间的距离，其具体测量过程是：所述的超声波传感器检 测塔臂与塔身的交点到柱状障碍物的距离，所述的回转角度传感器检测塔臂的回转角度； 所述的数据处理模块以塔身的中心线与地平面的交点为原点，地平面为xy平面，以塔臂在 xy平面的投影为X轴，塔身的中心线为z轴，以与X轴和z轴垂直的线为y轴建立坐标系，根 据塔臂与塔身的交点到柱状障碍物的距离、塔臂的回转角度和塔臂的高度计算出柱状障碍 物的三维坐标；根据起重臂和平衡臂的臂长计算出起重臂臂尖和平衡臂臂尖的三维坐标； 根据起重臂臂尖、平衡臂臂尖和柱状障碍物的三维坐标计算出所述起重臂臂尖与与柱状障 碍物之间的距离和平衡臂的臂尖与柱状障碍物之间的距离。5. 根据权利要求3所述的一种塔式起重机全景可视、可控、智能监测与防护集成系统， 其特征是，所述的塔式起重机与障碍物之间的距离为起重臂臂尖与平面障碍物之间的距离 和平衡臂的臂尖与平面障碍物之间的距离，其具体测量过程是：所述的回转角度传感器检 测塔臂的回转角度，所述的超声波传感器检测塔臂与塔身的交点到以塔身的中心线与塔臂 的中心线的交点为圆心、以所述起重臂的臂长为半径的圆面与平面障碍物的交线的距离， 所述的数据处理模块以塔身的中心线与地平面的交点为原点，地平面为xy平面，以塔臂在 xy平面的投影为x轴，塔身的中心线为z轴，以与x轴和z轴垂直的线为y轴建立坐标系， 根据回转角度和检测到的距离确定任意两点的坐标，确定交线的直线方程，起重臂与平衡 臂的臂尖到该交线的垂直距离即为起重臂臂尖与平面障碍物之间的距离和平衡臂的臂尖 与平面障碍物之间的距离。6. 根据权利要求3所述的一种塔式起重机全景可视、可控、智能监测与防护集成系统， 其特征是，所述的塔式起重机与障碍物之间的距离为塔臂臂中与障碍物之间的距离，其具 体测量过程是：所述的超声波传感器检测塔臂与塔身交点到障碍物之间的距离，所述的回 转角度传感器检测塔臂的回转角度，所述的幅度传感器检测塔吊变幅距离；所述的数据处 理模块以塔身的中心线与地平面的交点为原点，地平面为xy平面，以塔臂在xy平面的投影 为X轴，塔身的中心线为z轴，以与X轴和z轴垂直的线为y轴建立坐标系，根据塔臂与塔 身交点到障碍物之间的距离、塔臂的回转角度和塔臂高度计算出障碍物的三维坐标，根据 起重臂和平衡臂的臂长、塔臂的回转角度和塔臂的高度计算起重臂和平衡臂臂尖的三维坐 标；根据塔吊变幅距离、塔臂的回转角度和塔臂高度计算塔臂上两点坐标，确定塔臂所在直 线方程；所述的数据处理模块计算障碍物的三维坐标到塔臂所在直线的直线方程的最短距 离，所述的障碍物到塔臂臂中的距离为障碍物的三维坐标到塔臂所在直线的直线方程的最 短距离。7. 根据权利要求3所述的一种塔式起重机全景可视、可控、智能监测与防护集成系统， 其特征是，所述的塔式起重机与障碍物之间的距离为吊重与相邻塔式起重机的塔臂之间的 距离，所述的球机摄像头采集该塔式起重机与相邻塔式起重机塔臂的相对位置影像，所述 的数据采集模块发送给显示模块进行视频显示。8. 根据权利要求1所述的一种塔式起重机全景可视、可控、智能监测与防护集成系统， 其特征是，所述的控制模块包括预警模块、报警模块和制动模块； 所述预警模块的启动条件为实时运行状态参数达到额定运行状态参数的70% -90%， 或/和塔式起重机与障碍物之间的距离达到预定安全距离的100% -120% ; 所述报警模块的启动条件为实时运行状态参数不小于额定运行状态参数，或/和塔式 起重机与障碍物之间的距离达到预定安全距离的80% -100% ; 所述的制动模块包括起升高度行程限位器、回转角度行程限位器和幅度行程限位器； 所述的起升高度行程限位器设置在塔式起重机的起升机构的钢丝绳卷筒轴上，用于在起升 高度过高时切断起升电机电源；所述的回转角度行程限位器设置在回转齿圈上，用于在回 转角度过大时切断回转电机电源；所述的幅度行程限位器设置在变幅机构的电机轴上，用 于在变幅幅度过大时切断变幅电机电源。9. 根据权利要求8所述的一种塔式起重机全景可视、可控、智能监测与防护集成系统， 其特征是，所述的起升高度行程限位器的启动条件为起升重量传感器采集到的数据不小于 额定起重重量或/和力矩传感器采集到的数据不小于额定起重力矩；所述的回转角度行程 限位器的启动条件为回转角度传感器采集到的数据不小于额定回转角度；所述的幅度行程 限位器的启动条件为幅度传感器采集到的数据不小于额定小车变幅。10. 根据权利要求1所述的一种塔式起重机全景可视、可控、智能监测与防护集成系 统，其特征是，所述的显示模块包括视频影像区、预警报警区、运行状态参数显示区和声音 报警器； 所述的视频影像区包括全景视频影像区和相对位置影像区，用于显示塔式起重机吊装 范围内的全景实时视频影像和塔式起重机与障碍物的相对位置； 所述的预警报警区包括预警灯和报警灯； 所述的运行状态参数显示区包括起重重量实际值显示区、起重重量额定值显示区、起 升高度实际值显示区、起升高度额定值显示区、起重力矩实际值显示区、起重力矩额定值显 示区、小车变幅实际值显示区、小车变幅限值显示区、回转角度实际值显示区、回转角度限 值显示区、风速实际值显示区、塔式起重机能承受风速的极限值显示区、塔式起重机与障碍 物之间的距离显示区和预定安全距离显示区； 所述的声音报警器启动的条件是报警模块启动。
【专利摘要】一种塔式起重机全景可视、可控、智能监测与防护集成系统，其特征是，包括数据采集模块、数据处理模块、控制模块和显示模块；所述的数据采集模块与施工现场的视频监控系统连接；所述的数据处理模块与数据采集模块连接；所述的控制模块与数据处理模块连接；所述的显示模块与控制模块和数据采集模块连接。本发明以图形数值、声音实时显示当前实际工作参数和塔式起重机额定工作能力参数，具有集全景可视、可控、防倾翻和防碰撞功能于一体的功能。
【IPC分类】B66C23/90, B66C15/06
【公开号】CN105347211
【申请号】CN201510790191
【发明人】鲁萌萌, 么传杰, 韩金涛, 张巍, 白传峰
【申请人】山东聊建集团有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月17日