大型构件吊装的多设备协同控制方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及工程机械安全控制，尤其涉及一种大型构件吊装的多设备协同控制方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、在大型公路桥梁、铁路桥梁及跨江跨海通道等高等级基础设施施工中，钢混组合梁、大吨位预制箱梁等重型构件的吊装作业日益普遍。此类构件重量大、长宽比大且空间姿态敏感，常需采用双机抬吊或多机联合起重的方式完成起吊、回转、平移及落位作业。现有技术中，多设备协同吊装的安全控制主要依赖“专项方案+专人指挥+单机安保装置+离散监测”的组合框架，即通过人工指挥链路协调各机动作，依靠单机力矩限制器等装置进行本地保护，并辅以视频监控进行被动监视。

2、然而，上述现有控制模式在实际应用中仍存在深层次的技术缺陷：首先，协同逻辑高度依赖“人-通信链路”中转，总指挥的观察判断与指令下发存在天然的感知盲区、理解偏差及响应时延，导致多机间的载荷分配与构件姿态在动态过程中难以持续受控，易引发非预期偏载或扭转；其次，多机之间存在“信息孤岛”，缺乏全局一致的状态视图与意图可视性，主控侧无法形成多机状态汇聚与协同决策的闭环控制流；再次，单机安全装置仅能保护本机不超载，无法感知其他设备运动对本机载荷的反向耦合作用，难以拦截由多机动力学耦合诱导的瞬时超载风险；此外，监测数据与控制指令相互脱节，预警信息缺乏上下文关联且未与吊装控制链路建立结构化的干预机制，导致预警不等于可控干预；最后，执行过程缺乏带时间戳、防篡改的结构化协同作业日志，导致事故追溯与责任认定存在盲区。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种大型构件吊装的多设备协同控制方法、装置、设备及介质，该方法基于计划与实时状态双重偏差比对的动力学解耦补偿及结构化预警驱动的主动安全干预。

2、为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种大型构件吊装的多设备协同控制方法，所述方法包括：

4、生成协同作业指令集，所述协同作业指令集包括参与吊装的各吊装设备在作业过程中的计划动作参数、协同参数及作业时序；

5、在吊装作业过程中，采集各吊装设备的实时状态数据及实时动作意图信息，并将所述实时状态数据及所述实时动作意图信息进行汇聚；

6、基于预定义的协同策略，将汇聚的所述实时状态数据与所述协同作业指令集中同一时刻的计划动作参数进行状态偏差比较，以及将汇聚的所述实时动作意图信息与所述协同作业指令集中下一时刻的计划动作参数进行意图偏差比较；

7、基于所述状态偏差比较和意图偏差比较的结果，结合多机动力学耦合模型，生成用于对各吊装设备的动作进行动态解耦与跟随补偿的协同控制指令；

8、在作业过程中，根据实时状态数据及所述实时动作意图信息与预设安全规则的匹配结果，生成结构化预警信息；当所述结构化预警信息的预警等级达到预设干预阈值时，基于所述结构化预警信息覆盖或挂起当前的协同控制指令，并生成安全干预指令；

9、对作业过程中的协同控制指令、安全干预指令、实时状态数据、实时动作意图信息及结构化预警信息进行带时间戳的记录，以生成协同作业日志。

10、进一步的，所述生成协同作业指令集，包括：

11、基于待吊装构件的属性信息及防倾覆力矩约束，计算得到各吊装设备的目标负载分配；

12、根据所述目标负载分配及吊装工艺，确定各吊装设备的计划动作参数，所述计划动作参数包括计划起升速度、计划变幅轨迹及计划旋转角度；

13、将所述目标负载分配及所述计划动作参数，按作业时序编排为所述协同作业指令集。

14、进一步的，所述实时状态数据包括实时负载值、起升高度值、变幅幅度值、旋转角度值、设备倾斜角度值及支腿压力值中的多项；所述实时动作意图信息为表征吊装设备操作端即将执行的动作类型的指令代码。

15、进一步的，所述基于预定义的协同策略，将汇聚的实时状态数据与所述协同作业指令集中同一时刻的计划动作参数进行状态偏差比较，以及将汇聚的所述实时动作意图信息与所述协同作业指令集中下一时刻的计划动作参数进行意图偏差比较，包括：

16、根据当前作业所处的作业时序阶段及构件空间姿态，从预存的协同策略库中调取对应的状态偏差阈值集合、意图偏差阈值集合与比对规则，所述协同策略库中存储有基于吊装工艺、待吊装构件属性及吊装设备参数预先设定的状态偏差阈值集合、意图偏差阈值集合与比对规则；

17、依据所述比对规则，将各吊装设备的实时状态数据与当前时刻的计划动作参数比对判断是否超出状态偏差阈值，以及将所述实时动作意图信息与下一时刻的计划动作参数比对判断是否超出意图偏差阈值。

18、进一步的，所述基于所述状态偏差比较和意图偏差比较的结果，结合多机动力学耦合模型，生成用于对各吊装设备的动作进行动态解耦与跟随补偿的协同控制指令，包括：

19、若状态偏差与意图偏差均未超出对应阈值，则生成用于确认协同状态正常的第一类协同控制指令；

20、若状态偏差或意图偏差超出对应阈值，则基于所述多机动力学耦合模型，计算引发偏差的主动调整设备的主动补偿调整量，以及计算其余协同设备为保持构件姿态稳定所需的跟随补偿调整量，并生成携带有多台目标设备标识及其对应调整参数的第二类协同控制指令。

21、进一步的，所述生成结构化预警信息及生成安全干预指令，包括：

22、将实时状态数据及实时动作意图信息与安全规则库中定义的多级预警条件进行匹配；

23、当匹配到任一预警条件时，生成包含预警等级、风险设备标识、风险类型描述及处置建议的所述结构化预警信息，并将所述结构化预警信息推送至相关的操作终端及监控终端；

24、当预警等级达到最高级时，生成强制急停的安全干预指令；当预警等级达到中间级时，生成限制调整量变化率的降速微调安全干预指令。

25、进一步的，所述协同作业日志采用加密格式存储，且其完整性与不可篡改性通过附加数字签名或记录至区块链的方式进行保障；

26、在生成所述协同控制指令或安全干预指令下发前，基于所述协同作业日志的数字签名或区块链记录对指令进行合法性及防篡改校验，校验通过后才允许指令下发至对应的吊装设备执行。

27、第二方面，本发明提供一种大型构件吊装的多设备协同安全控制装置，包括：

28、生成模块，用于生成协同作业指令集，所述协同作业指令集包括参与吊装的各吊装设备在作业过程中的计划动作参数、协同参数及作业时序；

29、采集模块，用于在吊装作业过程中，采集各吊装设备的实时状态数据及实时动作意图信息，并将所述实时状态数据及所述实时动作意图信息进行汇聚；

30、比较模块，用于基于预定义的协同策略，将汇聚的所述实时状态数据与所述协同作业指令集中同一时刻的计划动作参数进行状态偏差比较，以及将汇聚的所述实时动作意图信息与所述协同作业指令集中下一时刻的计划动作参数进行意图偏差比较；

31、结合模块，用于基于所述状态偏差比较和意图偏差比较的结果，结合多机动力学耦合模型，生成用于对各吊装设备的动作进行动态解耦与跟随补偿的协同控制指令；

32、匹配模块，用于在作业过程中，根据实时状态数据及所述实时动作意图信息与预设安全规则的匹配结果，生成结构化预警信息；当所述结构化预警信息的预警等级达到预设干预阈值时，基于所述结构化预警信息覆盖或挂起当前的协同控制指令，并生成安全干预指令；

33、记录模块，用于对作业过程中的协同控制指令、安全干预指令、实时状态数据、实时动作意图信息及结构化预警信息进行带时间戳的记录，以生成协同作业日志。

34、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；

35、所述存储器存储计算机执行指令；

36、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令时，用于实现第一方面 技术实现要素： 的大型构件吊装的多设备协同控制方法。

37、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时，用于实现第一方面发明内容的大型构件吊装的多设备协同控制方法。

38、本发明实施例提供的一种大型构件吊装的多设备协同控制方法、装置、设备及介质，该方法通过生成包含计划动作参数、协同参数及作业时序的协同作业指令集，确立了多机协同作业的数字化基准，克服了传统人工指挥模式下协同逻辑依赖主观经验且缺乏量化标准的缺陷；在此基础上，通过实时采集并汇聚各吊装设备的实时状态数据及实时动作意图信息，打破了多机之间的信息孤岛，构建了全局一致的状态视图；进而，基于预定义协同策略进行同一时刻的状态偏差比较与下一时刻的意图偏差比较，从而能够提前识别潜在的协同失稳风险，而非仅在超限后被动响应；更为关键的是，结合多机动力学耦合模型生成动态解耦与跟随补偿的协同控制指令，从机理上解决了多机运动中因载荷重分布引发的耦合超载问题；同时，当结构化预警信息达到预设干预阈值时，直接覆盖或挂起当前协同控制指令并生成安全干预指令，建立了监测数据与控制链路的刚性闭锁机制，确保了预警即干预、干预必有效；最后，通过对全流程数据进行带时间戳的记录生成协同作业日志，实现了作业过程的可追溯与防篡改，为高危工程的安全管理提供了完整可信的数据支撑。