多塔机碰撞预警方法、预警装置以及存储介质与流程

1.本发明涉及电气控制技术领域，具体地涉及一种多塔机碰撞预警方法、一种多塔机碰撞预警装置以及一种计算机可读存储介质。


背景技术：

2.在现代施工场地，塔吊被广泛的使用，通过使用塔吊，施工人员能够将施工所用的材料、物件运输至正在修建的建筑物的任何高度上，以供现场的施工人员使用。
3.在实际使用过程中，塔吊在运输货物的过程中，需要在不同的角度、高度之间来回运行，以实现对货物的运输作用，而随着施工规模的不断增加，现场施工所需要同时使用的塔吊数量也在不断增加，因此，技术人员发现了现有技术至少存在如下技术问题：
4.由于塔吊是被固定安装在施工现场的不同位置的，而在安装过程中是根据每个建筑物的实际需求进行安装的，然而存在塔吊的安装位置过近，而导致塔吊存在碰撞风险的情况。
5.在现有技术中，往往是针对塔吊在运输货物的过程中可能对地面堆砌的不同高度的货物发生碰撞而进行的规避方案，但并未关注塔吊在多个塔吊在运输货物的过程中可能存在碰撞的风险，因此为技术人员造成了困扰，提高了施工安全威胁。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例提供一种多塔机碰撞预警方法，通过对具有相同高度的多个塔机进行实时的模拟，并监控其距离，从而在塔机存在碰撞风险时及时进行预警，提高了塔机运行的安全性。
7.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种多塔机碰撞预警方法，应用于plc，所述方法包括：确定基准塔机和避让塔机，所述基准塔机包括第一塔臂，所述避让塔机包括第二塔臂，所述第一塔臂和所述第二塔臂的高度差小于预设差值；获取所述基准塔机的第一塔机参数，基于所述第一塔机参数建立第一平面坐标系；获取所述避让塔机的第二塔机参数，基于所述第二塔机参数和所述第一平面坐标系建立第二平面坐标系，所述第一平面坐标系和所述第二平面坐标系平行且等向；基于所述第一平面坐标系和所述第二平面坐标系实时确定所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离；判断所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离是否小于预设预警值，并在所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离小于所述预设预警值的情况下生成对应的预警信息。
8.优选地，所述基于所述第二塔机参数和所述第一平面坐标系建立第二平面坐标系，包括：确定所述第一平面坐标系的第一原点；基于所述第二塔机参数确定对应的第二原点；基于所述第一原点和所述第二原点确定坐标偏移量；基于所述第二塔机参数和所述第二原点建立初步平面坐标系；基于所述坐标偏移量和所述初步平面坐标系建立第二平面坐标系。
9.优选地，所述基于所述第一平面坐标系和所述第二平面坐标系实时确定所述基准
塔机与所述避让塔机之间的距离，包括：确定所述第一塔臂在所述第一平面坐标系的第一拟合直线；确定所述第二塔臂在所述第二平面坐标系的第二拟合直线；基于所述第一拟合直线和所述第二拟合直线确定所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离。
10.优选地，所述基于所述第一拟合直线和所述第二拟合直线确定所述基准塔机和所述避让塔机的距离，包括：确定所述第一拟合直线的第一端点和所述第二拟合直线的第二端点；计算所述第一端点与所述第二端点之间的第一距离；确定所述第一端点在所述第二塔臂上的垂点；计算所述第一端点与所述垂点之间的第二距离；基于所述第一距离和所述第二距离确定所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离。
11.优选地，所述确定所述第一端点在所述第二塔臂上的垂点，包括：获取所述第二拟合直线的垂线集；在所述垂线集中获取与所述第一端点相交的指定垂线；获取所述指定垂线与所述第二拟合直线的交点，将上述指定垂线与所述第二拟合直线的交点作为所述第一端点在所述第二塔臂上的垂点。
12.优选地，所述基于所述第一距离和所述第二距离确定所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离，包括：判断所述垂点是否位于所述第二塔臂上：在所述垂点不位于所述第二塔臂上的情况下，将所述第一距离作为所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离；在所述垂点位于所述第二塔臂上的情况下，将所述第二距离作为基准塔机与所述避让塔机之间的距离。
13.优选地，所述预警信息包括第一预警信息和第二预警信息，所述判断所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离是否小于预设预警值，并在所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离小于所述预设预警值的情况下生成对应的预警信息，包括：在所述垂点不位于所述第二塔臂上的情况下，实时判断所述第一距离是否小于预设预警值；若所述第一距离小于所述预设预警值，生成第一预警信息；在所述垂点位于所述第二塔臂上的情况下，实时判断所述第二距离是否小于所述预设预警值；若所述第二距离小于所述预设预警值，生成第二预警信息。
14.优选地，所述方法还包括：在生成所述预警信息之后，控制所述避让塔机执行停机操作，并实时判断所述第一距离是否大于等于所述预设预警值，或实时判断所述第二距离是否大于等于所述预设预警值；在确定所述第一距离大于等于所述预设预警值或所述第二距离大于等于所述预设预警值的情况下，撤销对应的第一预警信息或第二预警信息。
15.相应的，本发明实施例还提供一种多塔机碰撞预警装置，应用于plc，所述装置包括：确定单元，用于确定基准塔机和避让塔机，所述基准塔机包括第一塔臂，所述避让塔机包括第二塔臂，所述第一塔臂和所述第二塔臂的高度差小于预设差值；第一坐标系创建单元，用于获取所述基准塔机的第一塔机参数，基于所述第一塔机参数建立第一平面坐标系；第二坐标系创建单元，用于获取所述避让塔机的第二塔机参数，基于所述第二塔机参数和所述第一平面坐标系建立第二平面坐标系，所述第一平面坐标系和所述第二平面坐标系平行且等向；距离计算单元，用于基于所述第一平面坐标系和所述第二平面坐标系实时确定所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离；预警单元，用于判断所述距离是否小于预设预警值，并在所述距离小于所述预设预警值的情况下生成对应的预警信息。
16.另一方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的方法。
17.通过本发明提供的技术方案，本发明至少具有如下技术效果：
18.通过对具有相同高度的塔机的运行参数进行实时采集，从而实现对多个塔机运行状态的实时模拟，在此基础上，根据塔机塔臂在实际运行过程中可能发生碰撞的风险情况进行对应的监控，从而有效提高了对碰撞风险的监控精确性，提高了塔机运行的安全性。
19.本发明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
20.附图是用来提供对本发明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发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
21.图1是本发明实施例提供的多塔机碰撞预警方法的具体实现流程图；
22.图2是本发明实施例提供的多塔机碰撞预警方法中第一平面坐标系和第二屏幕坐标系的示意图；
23.图3是本发明实施例提供的多塔机碰撞预警方法中确定基准塔机和避让塔机的距离的具体实现流程图；
24.图4是本发明实施例提供的多塔机碰撞预警方法中基于拟合直线确定基准塔机和避让塔机的距离的具体实现流程图；
25.图5是本发明实施例提供的多塔机碰撞预警装置的结构示意图。
具体实施方式
26.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。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发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
27.本发明实施例中的术语“系统”和“网络”可被互换使用。“多个”是指两个或两个以上，鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
28.请参见图1，本发明实施例提供一种多塔机碰撞预警方法，应用于plc，所述方法包括：
29.s10)确定基准塔机和避让塔机，所述基准塔机包括第一塔臂，所述避让塔机包括第二塔臂，所述第一塔臂和所述第二塔臂的高度差小于预设差值；
30.s20)获取所述基准塔机的第一塔机参数，基于所述第一塔机参数建立第一平面坐标系；
31.s30)获取所述避让塔机的第二塔机参数，基于所述第二塔机参数和所述第一平面坐标系建立第二平面坐标系，所述第一平面坐标系和所述第二平面坐标系平行且等向；
32.s40)基于所述第一平面坐标系和所述第二平面坐标系实时确定所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离；
33.s50)判断所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离是否小于预设预警值，并在所
述基准塔机与所述避让塔机之间的距离小于所述预设预警值的情况下生成对应的预警信息。
34.在一种可能的实施方式中，为了对具有相同高度的塔机在运行过程中进行碰撞规避，首先确定基准塔机和避让塔机，对于本领域技术人员很容易理解，上述基准塔机和避让塔机并不是特指塔机，而是具有主动运行和被动规避关系的两个塔机，例如在一种实施例中，a塔机将要对b塔机进行避让动作，则a塔机为避让塔机，b塔机为基准塔机；在另一实施例中，b塔机对a塔机进行避让，则此时a塔机为基准塔机，而b塔机为避让塔机，在此不做过多赘述。
35.在确定基准塔机和避让塔机后，开始进行碰撞预警，在本发明实施例中，基准塔机包括第一塔臂，避让塔机包括第二塔臂，其中第一塔臂和第二塔臂之间的高度差小于预设差值，因此在基准塔机和避让塔机在运行过程中，当基准塔机和避让塔机的塔臂活动在同一区域内时，容易发生碰撞事故。为了避免上述事故的发生，首先获取基准塔机的第一塔机参数，并基于该第一塔机参数建立第一平面坐标系，然后获取避让塔机的第二塔机参数，然后根据上述第二塔机参数和第一平面坐标系建立第二平面坐标系，即该第二平面坐标系是在第一平面坐标系的基础上建立的，上述第一平面坐标系和第二平面坐标系平行且等向，该第一塔机参数可以为在基准塔机运行过程中实时动态获取的，第二塔机参数可以为在避让塔机运行过程中实时动态获取的。
36.具体的，所述基于所述第二塔机参数和所述第一平面坐标系建立第二平面坐标系，包括：确定所述第一平面坐标系的第一原点；基于所述第二塔机参数确定对应的第二原点；基于所述第一原点和所述第二原点确定坐标偏移量；基于所述第二塔机参数和所述第二原点建立初步平面坐标系；基于所述坐标偏移量和所述初步平面坐标系建立第二平面坐标系。
37.请参见图2，例如第一平面坐标系的原点为o，根据第二塔机参数，将避让塔机的底座所在位置确定为第二平面坐标系的原点o2，此时可以根据两个原点在第一平面坐标系中的位置偏移确定对应的坐标偏移量，基准塔机的活动范围为以第一塔臂的长度为半径的圆，避让塔机的活动范围为以第二塔臂的长度为半径的圆，其活动范围的重叠范围为s，在建立第二平面坐标系时，首先根据第二塔机参数和第二原点建立初步平面坐标系，即此时初步平面坐标系是以第二原点为基础建立的，避让塔机的所有点的坐标也是基于第二原点，最后根据坐标偏移量和初步平面坐标系建立第二平面坐标系，即可以将初步平面坐标系中的坐标点进行与坐标偏移量对应的偏移操作，从而建立基于第一平面坐标系的第二平面坐标系，例如该第二平面坐标系与第一平面坐标系平行且等向。
38.在本发明实施例中，通过在第一平面坐标系的基础上，进一步基于第一平面坐标系构建第二平面坐标系，从而能够更加方便地获取避让塔机的活动角度，以及便于后续的转换计算，以及快速、准确地计算出基准塔机和避让塔机之间的碰撞风险。
39.在构建上述平面坐标系后，根据上述两个平面坐标系计算确定基准塔机和避让塔机的距离。
40.请参见图3，在本发明实施例中，所述基于所述第一平面坐标系和所述第二平面坐标系实时确定所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离，包括：
41.s41)确定所述第一塔臂在所述第一平面坐标系的第一拟合直线；
42.s42)确定所述第二塔臂在所述第二平面坐标系的第二拟合直线；
43.s43)基于所述第一拟合直线和所述第二拟合直线确定所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离。
44.在一种可能的实施方式中，通过plc对第一塔臂和第二塔臂进行直线拟合，例如根据第一屏幕坐标系以及第一塔臂的长度、角度等数据，可以将第一塔臂拟合为y1＝tan(crane_angel)*x1的第一拟合直线，其中crane_angel为第一塔臂当前的运行角度，基于同样的原理，可以将第二塔臂拟合为y2＝kx2 b，其中k＝(obstruction_y-y2)/(obstruction_x-x2)，b＝((y2*(obstruction_x-x2))-((obstruction_y-y2)*x2))/(obstruction_x-x2)，其中(obstruction_x，obstruction_y)为第二塔臂最远点在第二平面坐标系中的坐标，其中obstruction_x＝x2 r*sin(obstruction_crane_angel)；obstruction_y:＝y2 r*cos(obstruction_crane_angel)，其中obstruction_crane_angel为第二塔臂当前的运行角度。此时，根据上述第一拟合直线和第二拟合直线就能计算出基准塔机和避让塔机之间的距离。
45.然而对于本领域技术人员很容易知道，由于塔机的塔臂是在三维空间中运行，而对于具有相同高度的多个塔机而言，当其运行在活动范围重叠的空间，仅通过其塔臂的端点之间的距离并不足以准确确定塔机是否会发生碰撞风险，例如在一种实施例中，两个塔机塔臂的中部位置发生了碰撞，而此时两个塔机塔臂端点之间的距离不为零或不接近。
46.为了解决上述技术问题，进一步提高对塔机碰撞风险的分析精确性，请参见图4，在本发明实施例中，所述基于所述第一拟合直线和所述第二拟合直线确定所述基准塔机和所述避让塔机的距离，包括：
47.s431)确定所述第一拟合直线的第一端点和所述第二拟合直线的第二端点；
48.s432)计算所述第一端点与所述第二端点之间的第一距离；
49.s433)确定所述第一端点在所述第二塔臂上的垂点；
50.s434)计算所述第一端点和与所述垂点之间的第二距离；
51.s435)基于所述第一距离和所述第二距离确定所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离。
52.进一步的，所述确定所述第一端点在所述第二塔臂上的垂点，包括：获取所述第二拟合直线的垂线集；在所述垂线集中获取与所述第一端点相交的指定垂线；获取所述指定垂线与所述第二拟合直线的交点，将上述指定垂线与所述第二拟合直线的交点作为所述第一端点在所述第二塔臂上的垂点。
53.在一种可能的实施方式中，首先确定第一拟合直线的第一端点和第二拟合直线的第二端点，例如该第一端点的坐标为(x1，y1)，第二端点的坐标为(x2，y2)，然后计算第一端点和第二端点之间的第一距离，例如可以基于两点间直线的距离计算公式确定，此时进一步确定第一端点在第二塔臂上的垂点，具体的，plc可以在第二拟合直线上获取垂线集，垂线集中的每条垂线均是第二拟合直线在不同位置处的垂线，然后从上述垂线集中获取与第一端点相交的指定垂线，即获得了经过第一端点且垂直于第二拟合直线的垂线，此时进一步获取该指定垂线与第二拟合直线的交点，该交点即为第一端点在第二拟合直线上的垂点。
54.此时计算第一端点与垂点之间的第二距离，最后将上述第一距离和第二距离作为
基准塔机和避让塔机之间的距离。
55.在本发明实施例中，通过将基准塔机的第一端点与避让塔机的第二端点之间的距离，结合基准塔机的第一端点在避让塔机上的垂点之间的第二距离来综合评估基准塔机和避让塔机之间的距离，能够有效表征基准塔机和避让塔机之间的实际距离关系，提高对塔机臂架碰撞风险的分析精确性，提高了运行安全性。在确定基准塔机和避让塔机之间的距离后，可以进行碰撞预警分析。
56.在本发明实施例中，所述基于所述第一距离和所述第二距离确定所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离，包括：判断所述垂点是否位于所述第二塔臂上：在所述垂点不位于所述第二塔臂上的情况下，将所述第一距离作为所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离；在所述垂点位于所述第二塔臂上的情况下，将所述第二距离作为基准塔机与所述避让塔机之间的距离。
57.进一步的，在本发明实施例中，所述预警信息包括第一预警信息和第二预警信息，所述判断所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离是否小于预设预警值，并在所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离小于所述预设预警值的情况下生成对应的预警信息，包括：在所述垂点不位于所述第二塔臂上的情况下，实时判断所述第一距离是否小于预设预警值；若所述第一距离小于所述预设预警值，生成第一预警信息；在所述垂点位于所述第二塔臂上的情况下，实时判断所述第二距离是否小于所述预设预警值；若所述第二距离小于所述预设预警值，生成第二预警信息。
58.在一种可能的实施方式中，首先根据上述垂点的位置进行判断，例如在一种实施例中，在获取到第一端点在第二塔臂上的垂点后，发现该垂点是位于第二塔臂所在直线的延长线上，即该垂点并不在第二塔臂上，因此可以确定基准塔机和避让塔机不存在重叠碰撞的风险，因此进一步实时监控上述第一距离是否小于预设预警值，例如在本实施例中，该第一距离小于该预设预警值，因此确定基准塔机和避让塔机可能存在碰撞风险，因此立即生成对应的第一预警信息。
59.在另一实施例中，根据获取的垂点可以确定该垂点位于第二塔臂上，因此可以确定基准塔机和避让塔机可能存在重叠碰撞的风险，因此进一步监控上述第二距离是否小于预设预警值，例如在本实施例中，监控到该第二距离大于预设预警值，因此不进行预警，同时持续监控，一旦监控到该第二距离小于预设预警值，则立即生成对应的第二预警信息。
60.在本发明实施例中，通过根据塔机在三维空间中运行的实际情况，对塔机塔臂之间的距离进行实时监控，并在塔臂将要发生碰撞或存在碰撞风险时，及时进行预警，从而有效提高了塔机运行的安全性。
61.在本发明实施例中，通过对不同塔机之间的碰撞趋势进行预测，从而能够提前对存在碰撞趋势的塔机执行主动避让操作，提高了塔机运行的安全性，提高施工过程的安全性。
62.在本发明实施例中，所述方法还包括：在生成所述预警信息之后，控制所述避让塔机执行停机操作，并实时判断所述第一距离是否大于等于预设预警值，或实时判断所述第二距离是否大于等于所述预设预警值；在确定所述第一距离大于等于所述预设预警值或所述第二距离大于等于所述预设预警值的情况下，撤销对应的第一预警信息或第二预警信息。
63.例如在确定生成上述预警信息后，立即生成对应的停机控制指令，以控制避让塔机执行停机操作，然后实时监控上述基准塔机和避让塔机是否依然存在碰撞风险，并在解除上述碰撞风险，即第一距离大于等于上述预设预警值或第二距离大于等于上述预设预警值的情况下，确定解除碰撞风险，此时撤销上述预警信息，避让塔机可以继续正常运行。
64.下面结合附图对本发明实施例所提供的多塔机碰撞预警装置进行说明。
65.请参见图5，基于同一发明构思，本发明实施例提供一种多塔机碰撞预警装置，应用于plc，所述装置包括：确定单元，用于确定基准塔机和避让塔机，所述基准塔机包括第一塔臂，所述避让塔机包括第二塔臂，所述第一塔臂和所述第二塔臂的高度差小于预设差值；第一坐标系创建单元，用于获取所述基准塔机的第一塔机参数，基于所述第一塔机参数建立第一平面坐标系；第二坐标系创建单元，用于获取所述避让塔机的第二塔机参数，基于所述第二塔机参数和所述第一平面坐标系建立第二平面坐标系，所述第一平面坐标系和所述第二平面坐标系平行且等向；距离计算单元，用于基于所述第一平面坐标系和所述第二平面坐标系实时确定所述基准塔机与所述避让塔机之间的距离；预警单元，用于判断所述距离是否小于预设预警值，并在所述距离小于所述预设预警值的情况下生成对应的预警信息。
66.进一步地，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明实施例所述的方法。
67.以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
68.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
69.本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
70.此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。