桥式起重机全域风险智能感知与可视化预警方法及系统与流程

本发明涉及起重机安全监控与智能感知，具体涉及一种桥式起重机全域风险智能感知与可视化预警方法及系统。

背景技术：

1、在冶金炼钢厂的生产现场，桥式起重机是承担物料搬运任务的核心设备，其运行安全性直接关系到生产效率与人身安全。然而，由于冶金铸造环境的特殊性，现有的桥式起重机在作业过程中普遍存在以下突出问题：

2、首先，作业环境存在显著的高空视觉障碍。例如，在钢轧厂的加料跨，轨道标高可达25米；在切割跨，轨道标高也达到22米。起重机驾驶员在高空驾驶室内向下观察地面工位时，视野受限严重，难以精确判断吊具（如吊钩、夹钳）与被吊物（如废钢桶、钢坯）的相对位置。

3、其次，缺乏有效的地面协同指挥。在许多作业场景中，由于场地限制或工艺流程要求，无法配备专职的地面指挥人员。这使得驾驶员只能依赖自身经验和有限的视野进行操作，极大地增加了误操作的风险。例如，加料跨的起重机在吊运废钢桶时，常因无法看清地面情况而导致副钩钩尖顶撞耳轴，强行起升，极易引发废钢桶倾翻、坠落等严重安全事故。

4、再次，现有监控系统存在严重缺陷。传统的随车监控摄像机通常安装在固定的位置，视角单一且存在大量盲区。同时，由于驾驶室与地面距离过远，摄像机的焦距难以同时兼顾所有吊点，导致监控画面模糊不清，无法为驾驶员提供有效的决策支持。例如，在切割跨，起重机利用夹钳吊运钢坯装车时，驾驶员无法清晰观察车厢码脚挡架立柱的位置，常发生钢坯挤压立柱、钢坯高位滑落甚至高温红坯烧损汽车轮胎的事故。

5、此外，作业现场的标准化管理缺失也是安全隐患的重要来源。生产节奏紧张时，起重机、转运车辆随意停放，废钢桶等物料堆放无序，进一步加剧了操作的复杂性和危险性。

6、综上所述，现有技术中的冶金铸造桥式起重机在作业过程中，普遍面临视线受阻、无人指挥、监控盲区大、定位不准等综合性技术难题。

7、因此，当前亟需一种能够从全局角度感知风险、提供清晰可视化引导并实现自动化预警的智能化解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种冶金铸造桥式起重机全域风险智能感知与可视化预警方法及系统，旨在解决高空作业视线差、无地面指挥、监控盲区大、工位定位不准等技术问题，从而全面消除吊运过程中的安全隐患，提升作业的规范性和安全性。

2、为达到上述目的，本发明提供了一种冶金铸造桥式起重机全域风险智能感知与可视化预警方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：工位标定与区域划分。通过在地面目标工位的边界或关键位置安装投影灯，向地面投射可见光标识，形成清晰可视的标准作业工位范围，引导地面车辆或物料进行标准化摆放。

4、步骤s2：多源数据融合感知。在每一标准工位周围部署至少一台高清摄像机，所述高清摄像机的安装位置和角度被配置为覆盖该工位的所有关键吊点；同时，利用定位设备实时获取起重机的空间位置信息，并建立所述位置信息与工位编号之间的映射关系。

5、步骤s3：智能匹配与画面切换。当所述定位设备检测到起重机进入某一预设工位的定位识别范围内时，控制中心自动将该工位对应的高清摄像机采集的实时视频流，通过无线通信链路推送到起重机驾驶室的智能显示终端上，实现起重机行驶至某一工位时，视频画面就可自动切换到对应工位。

6、步骤s4：可视化辅助与风险预警。在所述智能显示终端上，实时呈现当前工位的高清视频画面，并通过图像识别算法对视频画面进行分析，识别出吊具与目标物的相对位置、是否存在异常接近或碰撞风险；当识别到风险时，在显示画面上叠加预警标识，并可选地发出声光报警信号。

7、进一步地，所述定位设备选自格雷母线定位系统、射频识别定位系统、激光测距定位系统或超宽带定位系统中的一种或其组合。例如，在已有格雷母线系统的厂房可直接复用；在无此系统的厂房，可加装射频识别定位系统，通过在行车轨道走台上间隔布设rfid电子标签，并在行车上安装读写器来实现工位级定位。

8、进一步地，所述高清摄像机的部署策略为：对于具有多个吊点的工位，每个吊点均配置至少一台专用高清摄像机，确保所有关键操作环节均在监控视野之内。摄像机的镜头焦距、光圈及安装俯仰角可根据实际工位尺寸和高度进行预校准。

9、进一步地，所述无线通信链路采用工业级无线网桥，构建点对多点或多点对多点的无线mesh网络，确保在强电磁干扰和高粉尘的冶金环境下视频信号的稳定、低延时传输。

10、进一步地，所述图像识别算法具体包括：对视频流进行逐帧分析，通过深度学习模型识别吊钩、耳轴、钢坯、夹钳、车辆立柱等关键目标；计算目标之间的像素距离，当其小于预设的安全阈值时，判定为风险事件，并在视频画面上生成高亮边框或动态箭头进行提示。

11、进一步地，所述方法还包括起升高度安全预警步骤：在起重机上安装编码器，实时监测起升机构的运行状态和高度；在所述智能显示终端上独立设置起升高低位预警区间，当起升高度超出安全范围时，触发预警。

12、同时，本发明还提供了一种冶金铸造桥式起重机全域风险智能感知与可视化预警系统，该系统包括：

13、工位标识模块，包括安装于厂房结构上的多个投影灯，用于在地面投射出标准工位轮廓；

14、多源感知模块，包括多个高清摄像机、定位设备和编码器，分别用于采集工位视频、获取起重机位置和监测起升机构状态；

15、数据处理与控制模块，包括监控主机和控制单元，用于接收并处理多源感知数据，执行智能匹配、画面切换和风险识别算法；

16、无线通信模块，包括部署于地面和起重机上的无线网桥，用于建立数据与控制指令的双向传输链路；

17、人机交互模块，包括安装于驾驶室内的智能显示终端，用于呈现工位视频、预警信息和操作界面。

18、本发明提供的一种冶金铸造桥式起重机全域风险智能感知与可视化预警方法及系统，具有以下有益效果：

19、1.彻底消除视线盲区：通过在地面部署高清摄像机并无线传输至驾驶室，使驾驶员获得了全方位清晰视角，从根本上解决了高空作业视线受阻的问题。

20、2.实现智能化、自动化操作：起重机行驶至某一工位时，视频画面就可自动切换到对应工位，可使得驾驶员无需手动切换画面，注意力更加集中；图像识别预警功能则变被动观察为主动识别，极大地降低了人为失误的概率。

21、3.提升作业标准化水平：投影灯划定的标准工位，强制要求地面车辆和物料规范摆放，从源头改善了现场秩序，减少了因杂乱无章引发的风险。

22、4.降低改造成本与施工难度：系统采用无线通信和模块化设计，无需对起重机原有电气控制系统进行大规模改造，特别适用于老旧设备的智能化升级。特别是采用rfid定位方案，避免了传统机械式改造带来的脱轨、掉轨等安全隐患。

23、5.适用范围广，推广价值高：本发明不仅适用于加料跨的废钢桶吊运，也同样适用于切割跨的钢坯装车，以及其他所有类型的冶金铸造桥式起重机作业场景，具备极高的行业推广价值和经济效益。