起重机监控装置、系统及起重机的制作方法

1.本实用新型涉及作业机械技术领域，尤其涉及一种起重机监控装置、系统及起重机。


背景技术：

2.随着起重机应用规模越来越广泛，在基础建设、港口建设、及城市建设中适用的工况场景越来越复杂。在施工过程中，安全是起重机的焦点问题，它在施工过程中发挥着举足轻重的作用，需要对起重机的作业过程进行实时监控。
3.目前对起重机的作业过程进行监控的方式主要是通过人工目测，也就是由起重机的驾驶员或者现场的施工人员对起重机作业过程中是否遇到障碍物，以及周边环境的变动进行观测，在出现危险时做出反应。然而人工监测的方式效率较低，且准确性较低，安全可靠性较低。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种起重机监控装置、系统及起重机，用以解决现有技术中人工监测的方式效率较低，且准确性较低，安全可靠性较低的缺陷，实现提高起重机对危险响应的效率和准确性，提高安全可靠性。
5.本实用新型提供一种起重机监控装置，该起重机监控装置包括：全景监控设备，所述全景监控设备用于获取起重机的机身周围的全景图像；感知设备，所述感知设备用于获取障碍物信息；车载任务机，所述车载任务机以及所述感知设备均与所述全景监控设备电连接，所述车载任务机用于基于所述全景图像和所述障碍物信息得到危险程度参数；车端控制设备，所述车端控制设备与所述车载任务机电连接，所述车端控制设备设置为基于所述危险程度参数控制所述起重机的作业动作。
6.根据本实用新型提供的一种起重机监控装置，所述起重机监控装置还包括：数据交换设备，所述车端控制设备通过所述数据交换设备与所述车载任务机电连接，所述数据交换设备用于进行无障碍数据传输。
7.根据本实用新型提供的一种起重机监控装置，所述全景监控设备包括：多个摄像头，所述多个摄像头设于起重机的机身，多个所述摄像头分别朝向不同的方向。
8.根据本实用新型提供的一种起重机监控装置，在起重机处于主臂工况的情况下，多个所述摄像头分别安装于主臂臂头、主变幅桅杆臂头、转台前部左侧、转台前部右侧、转台尾部左侧和转台尾部右侧中的至少一个。
9.根据本实用新型提供的一种起重机监控装置，在起重机处于副臂工况的情况下，多个所述摄像头分别安装于副臂臂头、副臂防后倾桅杆臂头、固定副臂防后倾桅杆臂头、超起变幅桅杆臂头、主变幅桅杆臂头、转台前部左侧、转台前部右侧、转台尾部左侧和转台尾部右侧中的至少一个。
10.根据本实用新型提供的一种起重机监控装置，该起重机监控装置还包括：定位设
备，所述定位设备用于获取臂架位置信息，所述车载任务机用于基于所述全景图像、所述障碍物信息以及所述臂架位置信息得到所述危险程度参数。
11.根据本实用新型提供的一种起重机监控装置，所述车端控制设备还设置为基于所述危险程度参数得到危险等级，基于所述危险等级控制所述起重机的作业动作。
12.根据本实用新型提供的一种起重机监控装置，所述感知设备包括激光雷达、毫米波雷达或者超声波雷达。
13.本实用新型还提供一种起重机监控系统，该起重机监控系统包括：如上述任一种所述的起重机监控装置；监控站，所述监控站与所述数据交换设备通信连接。
14.根据本实用新型提供的一种起重机监控系统，所述监控站与所述全景监控设备通信连接。
15.本实用新型还提供一种起重机，该起重机包括：如上述任一种所述的起重机监控装置；执行机构，所述执行机构与所述车端控制设备电连接。
16.本实用新型提供的起重机监控装置、系统和起重机，通过利用全景监控设备来获取全景图像，利用感知设备来获取障碍物信息，从而精确地获取起重机周围环境状况，使得车端控制设备能够及时对危险做出反馈，能够提高起重机对危险响应的效率和准确性，提高安全可靠性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本实用新型提供的起重机监控系统的结构示意图；
19.图2是本实用新型提供的起重机的主臂工况的结构示意图；
20.图3是本实用新型提供的起重机的副臂工况的结构示意图。
21.附图标记：
22.10：全景监控设备；20：感知设备；30：车载任务机；
23.40：数据交换设备；50：车端控制设备；60：监控站；
24.70：主臂臂头；71：主变幅桅杆臂头；72：副臂臂头；
25.73：副臂防后倾桅杆臂头；74：固定副臂防后倾桅杆臂头；75：超起变幅桅杆臂头；
26.76：转台前部左侧；77：转台前部右侧；78：转台尾部左侧；
27.79：转台尾部右侧。
具体实施方式
28.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.下面结合图1至图3描述本实用新型的起重机监控装置、系统及起重机。
30.如图1所示，本实用新型提供一种起重机监控装置，该起重机监控装置包括：全景监控设备10、感知设备20、车载任务机30、数据交换设备40和车端控制设备50。
31.该起重机可以为履带起重机，还可以为塔式起重机、桥式起重机或者门式起重机等其他类型的起重机，本实施例不对其进行限定。
32.其中，全景监控设备10用于获取起重机的机身周围的全景图像。
33.机身周围的全景图像指的是机身周围环境的照片或者视频，全景图像是360度无死角的图像，能够完整地呈现起重机的机身周围的环境状况。
34.此处全景监控设备10可以包括多个摄像头，多个摄像头分别朝向机身周围的不同方向，这样可以实现对机身周围环境的全景覆盖。
35.当然，全景监控设备10还可以包括一个广角摄像头，通过广角摄像头来获得较宽的视野，或者，全景监控设备10还可以包括旋转摄像头，通过旋转摄像头的旋转来改变拍摄方向，从而实现对机身周围环境的全景覆盖。
36.此处不对摄像头的数量和型号进行限定，本领域技术人员可以根据实际场景需要来选择合适的摄像头，只要能够获取起重机的机身周围的全景图像即可。
37.感知设备20用于获取障碍物信息，障碍物信息可以为起重机的机身周围所出现的障碍物的物理参数，比如障碍物与起重机的距离、障碍物的形状、障碍物的大小或者障碍物的类型。
38.感知设备20可以包括激光雷达、毫米波雷达或者超声波雷达。
39.激光雷达是在自动驾驶领域非常重要的传感器，激光雷达利用激光来进行对目标进行探测，通过每分钟600转或1200转的进行扫射，它能非常详细的获得一个实时的三维点云数据，包括目标的三维坐标、距离、方位角、反射激光的强度、激光编码、时间等等，常用的有单线、4线、16线、32线、64线和128线束的，是一个高精度的传感器，而且其稳定性好、鲁棒性高，然而激光雷达成本较高，另外，激光受大气及气象影响大，大气衰减和恶劣天气使作用距离降低，大气湍流会降低激光雷达的测量精度，激光束窄的情况难以搜索目标和捕获目标。一般先由其他设备实施大空域和快速粗捕目标，然后交由激光雷达对目标进行精密跟踪测量。
40.毫米波雷达是工作在毫米波波段(millimeter wave)探测的雷达，工作频段一般为24ghz～300ghz，波长1～10mm，介于微波和厘米波之间，通过向障碍物发射电磁波并接收回波来精确探测目标的方向和距离，其全天候全天时以及准确的测速测距。兼具有微波雷达和光电雷达的一些优点，同超声波雷达相比，毫米波雷达具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、摄像头等光学传感器相比，毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候全天时的特点。另外，毫米波雷达的抗干扰能力也优于其他车载传感器。运用在车辆上的毫米波雷达的工作频率可以为24ghz和77ghz。
41.超声波雷达的工作原理是通过超声波发射装置向外发出超声波，到通过接收器接收到发送过来超声波时的时间差来测算距离。目前，常用探头的工作频率有40khz，48khz和58khz三种。一般来说，频率越高，灵敏度越高，但水平与垂直方向的探测角度就越小，故一般采用40khz的探头。超声波雷达21防水和防尘，即使有少量的泥沙遮挡也不影响。探测范围在0.1m-3m之间，而且精度较高。
42.超声波雷达在速度很高情况下测量距离有一定的局限性，这是因为超声波的传输速度很容易受天气情况的影响，在不同的天气情况下，超声波的传输速度不同，而且传播速度较慢，当汽车高速行驶时，使用超声波测距无法跟上汽车的车距实时变化，误差较大。另一方面，超声波散射角大，方向性较差，在测量较远距离的目标时，其回波信号会比较弱，影响测量精度。但是，在短距离测量中，超声波测距传感器具有非常大的优势。
43.车载任务机30以及感知设备20均与全景监控设备10电连接，车载任务机30用于基于全景图像和障碍物信息得到危险程度参数。
44.车载任务机30内置有处理器，具有逻辑运算功能，车载任务机30的功能是提供算力支持、避障功能算法支持、全景监控监测分析以及控制决策指令下发，车载任务机30可以通过感知设备20以及全景监控设备10来对外界环境数据进行获取，不仅可以通过全景监控设备10实现整车环境的无死角检测，也可以通过感知设备20来分析判断障碍物的位置。这样能够提升对危险的响应速度，提高效率和准确性。
45.车载任务机30中可以将危险程度参数与危险程度阈值进行比较，从而将危险程度参数进行参数划分。
46.车端控制设备50与车载任务机30电连接，车端控制设备50设置为基于危险程度参数控制起重机的作业动作。
47.在一些实施例中，数据交换设备40与车载任务机30电连接，数据交换设备40用于进行无障碍数据传输。
48.数据交换设备40主要起到数据传输的作用，可以对车载任务机30生成的危险程度参数进行打包发送，数据交换设备40能够保证通信流畅，无数据丢失。
49.车端控制设备50通过数据交换设备40与车载任务机30电连接。
50.车端控制设备50是起重机的逻辑控制中心，内置有处理器，具有逻辑运算功能。数据交换设备40将车载任务机30生成的危险程度参数发送给车端控制设备50，车端控制设备50能够结合危险程度参数对起重机的执行机构进行反馈控制，比如可以根据危险程度参数来控制起重机的执行机构的限制运动或者限制功率，还可以控制起重机强制熄火或者整车断电。
51.本实用新型提供的起重机监控装置，通过利用全景监控设备10来获取全景图像，利用感知设备20来获取障碍物信息，从而精确地获取起重机周围环境状况，使得车端控制设备50能够及时对危险做出反馈，能够提高起重机对危险响应的效率和准确性，提高安全可靠性。
52.在一些实施例中，全景监控设备10包括：多个摄像头，多个摄像头设于起重机的机身，多个摄像头分别朝向不同的方向。
53.可以理解的是，全景监控设备10可以具有多个摄像头，多个摄像头可以设置在起重机的机身不同部位，每个摄像头分别朝向一个方向，多个摄像头的拍摄范围合成起来就形成了起重机周围环境的全景图像，这样可以确保对起重机周围环境的全景实时拍摄，相比于旋转摄像头或者广角摄像头来说，获取到的环境信息更加完整，实时性更高。
54.如图2所示，在一些实施例中，在起重机处于主臂工况的情况下，多个摄像头分别安装于主臂臂头70、主变幅桅杆臂头71、转台前部左侧76、转台前部右侧77、转台尾部左侧78和转台尾部右侧79中的至少一个。
55.主臂是主起重臂的简称。从与转台或塔身铰接的根部铰点起，至起重臂头部装设的主起升机构钢丝绳导向滑轮轴心线之间的起重臂。当起重机无副起重臂时，即称起重臂。
56.变幅桅杆是中吨位履带起重机经常采用的结构形式，它的根部与主平台前端铰接，顶或远离转台的一端与作业臂架间通过固定长度的拉扳或拉管连接在一起，构成固定的三角形，并通过收、放变幅卷扬与安装在变幅桅杆上的滑轮组间的钢丝绳长度完成变幅动作。
57.转台是用于联系起重机上下车的关键承载结构件。
58.多个摄像头分别安装于主臂臂头70、主变幅桅杆臂头71、转台前部左侧76、转台前部右侧77、转台尾部左侧78和转台尾部右侧79中的至少一个，能够在主臂工况下获取较大的拍摄范围，能够提高全景图像获取的完整性。
59.如图3所示，在一些实施例中，在起重机处于副臂工况的情况下，多个摄像头分别安装于副臂臂头72、副臂防后倾桅杆臂头73、固定副臂防后倾桅杆臂头74、超起变幅桅杆臂头75、主变幅桅杆臂头71、转台前部左侧76、转台前部右侧77、转台尾部左侧78和转台尾部右侧79中的至少一个。
60.多个摄像头分别安装于副臂臂头72、副臂防后倾桅杆臂头73、固定副臂防后倾桅杆臂头74、超起变幅桅杆臂头75、主变幅桅杆臂头71、转台前部左侧76、转台前部右侧77、转台尾部左侧78和转台尾部右侧79中的至少一个，能够在副臂工况下获取较大的拍摄范围，能够提高全景图像获取的完整性。
61.在一些实施例中，起重机监控装置还包括：定位设备，定位设备用于获取臂架位置信息，车载任务机30用于基于全景图像、障碍物信息以及臂架位置信息得到危险程度参数。
62.可以理解的是，定位设备可以实时检测臂架的位置，定位设备可以包括gps设备、角度传感器或者压力传感器，可以对臂架的角度等位置参数进行实时监测，由于监测的数据更加丰富，车载任务机30就能够根据全景图像、障碍物信息以及臂架位置信息得到更为准确的危险程度参数。
63.在一些实施例中，车端控制设备50还设置为基于危险程度参数得到危险等级，基于危险等级控制起重机的作业动作。
64.可以理解的是，车端控制设备50可以根据危险程度参数得到危险等级，比如危险等级可以为1级、2级或者4级。根据风险等级判断标准，当危险等级越来越大时，可以定义危险等级为a，危险系数为k，固定风险为b，x为危险程度参数，车端控制设备50依据a＝kx b危险等级进行判断，危险等级可以分为a≤0：无危险，0＜a≤1：潜在危险，1＜a≤2：轻微危险，2＜a≤3：中度危险，3＜a≤4：特别危险，4＜a≤5：重度危险，车端控制设备50可以根据危险等级，实现对履带起重机的限动或者功率限制，程度严重的可以强制熄火或整车断电。
65.如图1所示，本实用新型还提供一种起重机监控系统，该起重机监控系统包括上述任一实施例所述的起重机监控装置以及监控站60。
66.其中，监控站60与数据交换设备40通信连接。
67.监控站60可以设置在远离起重机的施工地点，从而实现远程监测和控制，工作人员可以在监控站60远程查看起重机的现场情况，并给出控制指令。
68.在一些实施例中，监控站60与全景监控设备10通信连接，也就是说，全景监控设备10可以直接与监控站60通信，将获取到的全景图像实时发送给监控站60，全景监控设备10
可以和监控站605g通信连接，这样就可以减少通信的中间环节，如果全景图像是视频形式，全景监控设备10通过5g通信直接向监控站60传输，能够保证通信的速度和准确性。
69.本实用新型还提供一种起重机，该起重机包括：上述任一实施例所述的起重机监控装置以及执行机构。
70.其中，执行机构与车端控制设备50电连接。
71.也就是说，该起重机安装有该起重机监控装置，可以通过该起重机监控装置对执行机构进行控制。
72.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
73.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
74.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。