CN110155882B - 一种能对吊臂运行状态实时监控的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能对吊臂运行状态实时监控的系统和方法。其中系统包括立梁、吊臂、吊钩、控制总成及与控制总成连接的多个摄像总成A、高度传感总成。摄像总成A竖直地相间布装在立梁上，朝向吊钩。摄像总成A的摄像头能够在空间旋转。高度传感总成能够检测吊钩的高度位置并将即时的高度位置信息传送至控制总成，以便选择开启与吊钩高度位置相对应的至少一个摄像总成A。控制总成能够将摄像总成A拍摄的画面反映到显示屏上。依照该系统及方法能够对处于不同高度位置时的吊钩、起吊物及外围环境等实施有效的监控，有助于进一步加强对施工风险的防控。

Description

一种能对吊臂运行状态实时监控的系统和方法

技术领域

本发明涉及建筑设备领域，特别涉及与起重机、塔吊、吊车等起重吊装设备相关的领域，具体为能够对起重机、塔吊、吊车的吊臂运行状态进行实时监控的一种系统和方法，通过该系统或方法能够实时监控吊臂的平衡状态、吊臂上吊钩的高度位置、钩挂物料的状况等。

背景技术

随着建筑市场日趋活跃，建筑物的高度越来越高，起重机、塔吊(即塔式起重机)、吊车等物料吊装设备在建筑施工的应用日益广泛。如塔吊，其作为一种主要的高空吊装设备，以其提升高度高、工作幅度大等特点而被广泛应用，已经成为了建筑工地必备的施工设备之一。

然则，随着建设环境越来越复杂，高压线、楼宇等障碍处于塔吊工作区的情况在所难免，施工工地周围环境的复杂状况，使得塔吊事故在施工事故中所占比重也与日俱增，因而塔吊的安全运行也越来越被工地的工作人员所重视。

在现有的监控技术中，工作人员通常采用“四限位双保险”的塔吊监控方法，对塔吊的力矩、重量、幅度等参数进行监控，以便于在检测出异常时，及时地通过调控机械传动单元总成的相关部分的动作，限定塔吊的运行，保证塔吊运行的安全性。如，控制吊臂平衡的传动机构，控制吊钩高度的传动机构等。

对现有技术进行综合分析后发现，其存在有如下缺陷：现有的塔吊监控技术侧重在对塔吊本身的安全监控，不能对吊钩的状态及起吊物的状况，特别是处于不同高度位置时吊钩及起吊物的周围环境等实施有效的监控，对于施工风险的防控仍具有较大的局限性。

发明内容

针对当前技术监控具有局限性的问题，本发明提供了一种能对吊臂运行状态实时监控的系统以及相应方法，依照该系统及方法能够对处于不同高度位置时的吊钩、起吊物及外围环境等实施有效的监控，有助于进一步加强对施工风险的防控。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种能对吊臂运行状态实时监控的系统，包括立梁上部设置的吊臂、吊臂上通过钢绳连有的吊钩，以及至少能够用于调控吊臂旋转动作、吊钩高度的机械传动单元总成。

其中属于本专利特别设置的地方在于，其还包括控制总成、与所述控制总成连接的多个摄像总成A以及高度传感总成。

所述摄像总成A在竖直方向上相间地分布安装在所述立梁上，并朝向所述吊钩的一侧。所述摄像总成A的摄像头能够在空间旋转。

所述高度传感总成能够检测所述吊钩的高度位置并将所述吊钩即时的高度位置信息传送至所述控制总成，使得所述控制总成选择开启与此时吊钩的高度位置相对应的至少一个所述摄像总成A。

所述控制总成包括显示屏，其能够将所述摄像总成A拍摄的画面反映到显示屏上。如果同时开启的有多个摄像总成A，则控制总成能够将两个摄像总成A拍摄的画面分别显示到显示屏上。

具体实施例中，还包括多个与所述控制总成连接的摄像总成B，所述摄像总成B的摄像头能够在空间旋转。所述摄像总成B至少设置在所述吊钩正上方的行走车的前端和后端。所述控制总成能够将所述摄像总成A、所述摄像总成B拍摄的画面分别反映在显示屏上。行走小车能够与吊钩同步地沿吊臂的长度方向往复移动。摄像总成B的摄像头朝向下，能够用于监控吊钩上部的动态。

具体实施例中，所述控制总成还可包括存储模块，以便将摄像总成A和/或摄像总成B拍摄的视频进行记录存储。当本专利的实施方案包含有云端服务器时，还可在所述控制总成中设置无线传输模块，以便与云端服务器建立连接，而进行数据的交互传送。云端服务器的存储模块能够对摄像总成A和/或摄像总成B拍摄的视频进行存储，并通过无线网络向远程控制总成传送，显示在所述远程控制总成的屏幕上。所述远程控制总成的屏幕可以为远程控制室的显示屏和/或移动终端(如手机、平板电脑、电脑等)的显示屏。在手机上安装监控APP，打开该APP便能够调取即时的监控视频画面或者回看以往的记录视频。不设置云端服务器时，所述控制总成中仍可设置无线传输模块，以使得其能够与摄像总成A和摄像总成B建立无线连接。

所述远程控制总成包括安装在移动终端上的APP，该APP能够通过云端服务器向所述控制总成发送指令，控制所述摄像总成A和/或摄像总成B的摄像头旋转，或者控制机械传动单元总成实施具体动作调控或者预警调控吊臂的平衡状态。所谓“调控或者预警调控吊臂的平衡状态”，关于“调控吊臂的平衡状态”具体指控制总成接收到指令后控制机械传动单元总成实施相关动作，直接调整吊臂的平衡状态。关于“预警调控吊臂的平衡状态”具体指控制总成接收到指令后，发出预警信息，提示操作人员去控制机械传动单元总成实施相关动作，对吊臂的平衡状态进行调整。

具体实施例中，所述高度传感总成包括计数传感器，枢轴地安装在吊臂上的转轮、分布在转轮两侧下方的一对支撑轮以及设置在转轮与支撑轮之间的一对预紧轮。所述钢绳沿吊臂长度方向依次与一侧支撑轮的曲面上侧和预紧轮的曲面下侧、转轮的曲面上侧，以及另一侧预紧轮的曲面下侧和支撑轮的曲面上侧匹配。所述预紧轮能够对所述钢绳施加压力，保证所述钢绳与所述转轮之间形成(较大的)接触面，使得所述钢绳相对所述转轮滑动时能够带动所述转轮同步旋转。所述计数传感器能够统计所述转轮正、反转的圈数。所述控制总成能够根据所述转轮正转和反转的圈数计算出所述吊钩的高度位置，进而选择开启对应高度位置的摄像总成A。

具体实施例中，还包括与所述控制总成连接的平衡传感器，该平衡传感器包括光源发射器、主光栅及旋摆光栅。所述光源发射器和主光栅固定安装在所述立梁上，且所述主光栅沿竖直方位放置。所述旋摆光栅安装在一框架内，该框架的上端枢轴地连接在所述吊臂的下方。所述框架的下方设有垂块，使得安置在所述框架内的旋摆光栅能够始终保持在竖直方位内。所述光源发射器射出的光束向上或向下倾斜，依次经过所述主光栅和所述旋摆光栅。当吊臂向上或向下发生倾斜时，光束对应在旋摆光栅上的位置会发生变化，进而能够通过所述控制总成对光栅信号的分析处理判断出吊臂的倾斜角，然后控制总成通过控制机械传动单元总成实施具体动作后，对吊臂的水平平衡状况进行校正。具体地，所述光源发射器可以选择为激光发射器。

一种对吊臂运行状态实时监控的方法，该方法所基于的机械结构中包括立梁、立梁上部设置的吊臂、吊臂上通过钢绳连有的吊钩，其还包括多个摄像总成A。所述的多个摄像总成A沿竖直方向相间布置并安装在立梁上且摄像头的镜头朝向吊钩一侧。

根据吊钩所处的高度位置，切换控制相对应高度处的至少一个摄像总成A开启，对吊钩周围的状况进行实时监控。如控制与吊钩高度位置相对应的一个摄像总成A开启，该摄像总成A可为相对吊钩高度位置偏上或偏下的某个摄像总成A，甚至由与吊钩高度位置相对应的多个摄像总成A中具体判断出相对其高度差最小的一个，然后使该摄像总成A开启。如控制与吊钩高度位置相对应的两个摄像总成A开启，则为与吊钩高度位置相对应的分别相对处于其上侧和下侧的摄像总成A。

按照上述方法对吊钩本身、其上的起吊物料及周围环境进行监控，能够实时对监控画面的拍摄视角进行切换，保证拍摄角度的全面性，保证获取的拍摄画面达到最佳效果。

具体实施时，还包括多个摄像总成B。至少在吊钩上方的行走车的前侧和后侧各设置一个所述摄像总成B。所述摄像总成B的摄像头的镜头朝向吊钩。

具体实施时，所述的摄像总成A、摄像总成B通过无线网与云端服务平台连接，最终与设置在移动终端上的APP建立连接，通过APP至少能够分别调整各个正处于开启状态的摄像总成中摄像头的拍摄角度。还可以通过APP查看各摄像总成拍摄的实时画面和/或回看记录画面。

在本专利的所有方案中，所述的摄像总成A、摄像总成B中的摄像头除能够在空间旋转外，最好能够自动调焦。

具体实施时，还包括对吊臂的平衡状态进行检测的传感单元，该传感单元将传感信号传送至云端服务平台进行处理，作出吊臂是否处于平衡状态及发生倾斜的具体状况的判断，并将判断结果传送至所述APP，所述APP发出的相应指令和/或视频信号提醒进行平衡校准。可以直接通过APP发出指令，直接控制用于调节吊臂平衡的机械机构动作，对吊臂的平衡状态进行校正。

本发明的有益效果是：其解决了当前技术在监控中的局限性问题，能够对处于不同高度位置时的吊钩、起吊物及外围环境等实施有效的监控，有助于进一步加强对施工风险的防控。在通过云端服务平台与移动终端的APP建立连接后，能够保证监控、校正操作的及时性、实时性、方便性，能够实现随时随地地对吊臂、吊钩的状态及周围环境进行监看、监控，实施动态调整。

附图说明

图1为本专利监控系统的示意图。

图2为所涉及的监控系统在应用时摄像总成的一种具体分布设置示意图。

图3为某实施方案中高度传动总成的数据采集部分的机械结构原理示意图。

图4为某种实施方案下用于设置平衡传感器中的部分结构的框架纵向剖面示意图。

图5为对吊臂平衡状态实施检测的装置的原理示意图(对比展示)。

100立梁，200吊臂，300吊钩，400钢绳，500配重块

1摄像总成A，2摄像总成B，3计数传感器，4平衡传感器

31转轮，32支撑轮，33预紧轮

40框架，401卡槽，402垂块，41激光发射器，42主光栅，43旋摆光栅，44光束

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1、图2所示，其涉及一种能对吊臂运行状态实时监控的系统，包括立梁100上部设置的吊臂200、吊臂200上通过钢绳400连有的吊钩300，以及至少能够用于调控吊臂200旋转动作、吊钩300高度的机械传动单元总成。还包括控制总成，与所述控制总成连接的多个摄像总成A1以及高度传感总成。根据吊钩300(及其上物料)相对吊臂200位置的不同或重量的变化，改变配重块500相对吊臂200的位置能够调整吊臂200的平衡状态。一般情况下，所述配重块500的重量也能够调节。

所述摄像总成A1在竖直方向上相间地分布安装在所述立梁100上，并朝向所述吊钩300的一侧。所述摄像总成A1的摄像头能够在空间自由旋转(通过所述控制总成进行调节控制)。所述高度传感总成能够检测所述吊钩300的高度位置并将所述吊钩300即时的高度位置信息传送至所述控制总成，使得所述控制总成根据此时吊钩的具体高度位置，选择开启与此时吊钩的高度位置相对应的至少一个所述摄像总成A1(“高度位置相对应”即与吊钩的高度位置平齐、稍偏下或偏上的位置)。

所述控制总成包括显示屏(可设置在驾驶室内)，其能够将所述摄像总成A1拍摄的画面反映到显示屏上。如果同时开启的有多个摄像总成A，则控制总成能够将两个摄像总成A拍摄的画面分别显示到显示屏上。

具体实施例中，还包括多个与所述控制总成连接的摄像总成B2，所述摄像总成B2的摄像头能够在空间自由旋转(通过所述控制总成进行调节控制)。所述摄像总成B2至少设置在所述吊钩300正上方的行走车的前端和后端(此处前后方向相对吊臂的长度方向垂直)。所述控制总成能够将所述摄像总成A1、所述摄像总成B2拍摄的画面分别反映在显示屏上。行走小车能够与吊钩同步地沿吊臂的长度方向往复移动。摄像总成B2的摄像头朝向下，能够用于监控吊钩300上部的动态。行走小车为现有技术中与吊钩配套地匹配在吊臂上的机构，其能够带着吊钩相对吊臂直线滑动。

所述控制总成中可包括有存储模块、数据处理模块，以便将摄像总成A和/或摄像总成B拍摄的画面(视频)进行记录存储，实施一定管理。当本专利的实施方案包含有云端服务器时，还可在所述控制总成中设置无线传输模块，以便与云端服务器建立连接，而进行数据的交互传送。云端服务器的存储模块能够对摄像总成A和/或摄像总成B拍摄的画面(视频)进行存储，并通过无线网络向远程控制总成传送，显示在所述远程控制总成的屏幕上。所述远程控制总成的屏幕可以为远程控制室的显示屏和/或移动终端(如手机、平板电脑、电脑等)的显示屏。在手机上安装APP终端软件，打开该APP便能够调取即时的监控视频画面或者回看以往的记录视频。不设置云端服务器时，所述控制总成中仍可设置无线传输模块，以使得其能够与摄像总成A和摄像总成B建立无线连接。

所述远程控制总成包括安装在移动终端上的APP终端软件，该APP终端软件能够通过云端服务器向所述控制总成发送指令，控制所述摄像总成A和/或摄像总成B的摄像头旋转动作，或者控制机械传动单元总成实施具体动作调控或者预警调控吊臂的平衡状态。

如图3，所述高度传感总成包括计数传感器3，枢轴地安装在吊臂上的转轮31、分布在转轮31两侧下方的一对支撑轮32以及设置在转轮31与支撑轮32之间的一对预紧轮33。所述钢绳400沿吊臂200长度方向依次与一侧支撑轮32的曲面上侧和预紧轮33的曲面下侧、转轮31的曲面上侧，以及另一侧预紧轮33的曲面下侧和支撑轮32的曲面上侧匹配。所述预紧轮33能够对所述钢绳400施加(弹性)压力，保证所述钢绳400与所述转轮31之间形成较大的接触面，使得所述钢绳400相对所述转轮31滑动时能够带动所述转轮31同步旋转。所述计数传感器3能够统计所述转轮31正、反转的圈数。所述控制总成能够根据所述转轮31正转和反转的圈数计算出所述吊钩300的高度位置，进而选择开启对应高度位置的摄像总成A1。

如图1、图4至图5，还包括与所述控制总成连接的平衡传感器4，该平衡传感器包括激光发射器41、主光栅42及旋摆光栅43。所述激光发射器41和主光栅42固定安装在所述立梁100上，且所述主光栅42沿竖直方位放置。所述旋摆光栅43安装在一框架40内(图示中，框架的内部设有装配旋摆光栅43的卡槽401)，该框架40的上端枢轴地连接在所述吊臂200的下方。所述框架40的下方设有垂块402，使得安置在所述框架40内的旋摆光栅43能够始终保持在竖直方位内。所述激光发射器41射出的光束44向上倾斜，依次经过所述主光栅42和所述旋摆光栅43。当吊臂200向上倾斜α1时或向下倾斜ɑ2时，光束44对应在旋摆光栅43上的位置会发生变化(相对吊臂处于平衡位置时对应的位置A在上下方向上发生偏移)，进而能够通过所述控制总成对光栅信号的分析处理判断出吊臂的倾斜角，然后控制总成通过控制机械传动单元总成实施具体动作后，对吊臂的水平平衡状况进行校正。

本专利的方案还涉及一种对吊臂运行状态实时监控的方法，该方法所基于的机械结构中包括立梁、立梁上部设置的吊臂、吊臂上通过钢绳连有的吊钩，其还包含有硬件部件：多个摄像总成A。所述的多个摄像总成A沿竖直方向相间布置并安装在立梁上且摄像头的镜头朝向吊钩一侧。

根据吊钩所处的高度位置，切换控制相对应高度处的至少一个摄像总成A开启，对吊钩周围的状况进行实时监控。

如控制与吊钩高度位置相对应的一个摄像总成A开启，该摄像总成A可为相对吊钩高度位置偏上或偏下的某个摄像总成A，甚至由与吊钩高度位置相对应的多个摄像总成A中具体判断出相对其高度差最小的一个，然后使该摄像总成A开启。

如控制与吊钩高度位置相对应的两个摄像总成A开启，则为与吊钩高度位置相对应的分别相对处于其上侧和下侧的摄像总成A。

按照上述方法对吊钩本身、其上的起吊物料及周围环境进行监控，能够实时对监控画面的拍摄视角进行切换，保证拍摄角度的全面性，保证获取的拍摄画面达到最佳效果。

该方法中还包括多个摄像总成B。至少在吊钩上方的行走车的前侧和后侧各设置一个所述摄像总成B。所述摄像总成B的摄像头的镜头朝向吊钩。

所述的摄像总成A、摄像总成B通过无线网与云端服务平台连接，最终与设置在移动终端上的APP建立连接，通过APP至少能够分别调整各个正处于开启状态的摄像总成中摄像头的拍摄角度。还可以通过APP查看各摄像总成拍摄的实时画面和/或回看记录。

在本专利的所有方案中，所述的摄像总成A、摄像总成B中的摄像头除能够在空间旋转外，最好能够自动调焦。

还包括对吊臂的平衡状态进行检测的传感单元，该传感单元将传感信号传送至云端服务平台进行处理，作出吊臂是否处于平衡状态及发生倾斜的具体状况的判断，并将判断结果传送至所述APP，所述APP发出的相应指令和/或视频信号提醒进行平衡校准。可以直接通过APP发出指令，直接控制用于调节吊臂平衡的机械机构动作，对吊臂的平衡状态进行校正。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种能对吊臂运行状态实时监控的系统，包括立梁上部设置的吊臂、吊臂上通过钢绳连有的吊钩，以及至少能够用于调控吊臂旋转动作、吊钩高度的机械传动单元总成，其特征在于：还包括控制总成，与所述控制总成连接的多个摄像总成A以及高度传感总成；

所述摄像总成A在竖直方向上相间地分布安装在所述立梁上，并朝向所述吊钩的一侧；所述摄像总成A的摄像头能够在空间旋转；

所述高度传感总成能够检测所述吊钩的高度位置并将所述吊钩即时的高度位置信息传送至所述控制总成，使得所述控制总成选择开启与此时吊钩的高度位置相对应的至少一个所述摄像总成A；

所述控制总成包括显示屏，其能够将所述摄像总成A拍摄的画面反映到显示屏上；

还包括与所述控制总成连接的平衡传感器，该平衡传感器包括光源发射器、主光栅及旋摆光栅；

所述光源发射器和主光栅固定安装在所述立梁上，且所述主光栅沿竖直方位放置；

所述旋摆光栅安装在一框架内，该框架的上端枢轴地连接在所述吊臂的下方；所述框架的下方设有垂块，使得安置在所述框架内的旋摆光栅能够始终保持在竖直方位内；

所述光源发射器射出的光束向上或向下倾斜，依次经过所述主光栅和所述旋摆光栅。

2.根据权利要求1所述的一种能对吊臂运行状态实时监控的系统，其特征在于：还包括多个与所述控制总成连接的摄像总成B，所述摄像总成B的摄像头能够在空间旋转；

所述摄像总成B至少设置在所述吊钩上方行走车的前端和后端；所述控制总成能够将所述摄像总成A、所述摄像总成B拍摄的画面分别反映在显示屏上。

3.根据权利要求2所述的一种能对吊臂运行状态实时监控的系统，其特征在于：还包括云端服务器；所述控制总成中设有能与所述云端服务器建立连接并进行数据的交互传送的无线传输模块；所述云端服务器的存储模块能够对所述摄像总成A和摄像总成B拍摄的画面进行存储，并通过无线网络向远程控制总成传送，显示在远程控制总成的屏幕上。

4.根据权利要求3所述的一种能对吊臂运行状态实时监控的系统，其特征在于：所述远程控制总成包含有安装在移动终端上的APP，该APP能够通过云端服务器向所述控制总成发送指令，控制所述摄像总成A和/或摄像总成B的摄像头旋转，或者控制机械传动单元总成实施具体动作调控或者预警调控吊臂的平衡状态。

5.根据权利要求1所述的一种能对吊臂运行状态实时监控的系统，其特征在于：所述高度传感总成包括计数传感器，枢轴地安装在吊臂上的转轮、分布在转轮两侧下方的一对支撑轮以及设置在转轮与支撑轮之间的一对预紧轮；

所述钢绳沿吊臂长度方向依次与一侧支撑轮的曲面上侧和预紧轮的曲面下侧、转轮的曲面上侧，以及另一侧预紧轮的曲面下侧和支撑轮的曲面上侧匹配；

所述预紧轮能够对所述钢绳施加弹性压力，保证所述钢绳与所述转轮之间形成接触面，使得所述钢绳相对所述转轮滑动时能够带动所述转轮同步旋转；

所述计数传感器能够统计所述转轮正、反转的圈数；

所述控制总成能够根据所述转轮正转和反转的圈数计算出所述吊钩的高度位置，进而选择开启对应高度位置的摄像总成A。

6.基于权利要求1的能对吊臂运行状态实时监控的系统的监控方法，特征在于：

根据吊钩所处的高度位置，来切换控制相对应高度处的至少一个摄像总成A开启，对吊钩周围的状况进行实时监控；

平衡传感器将传感信号传送至云端服务平台进行处理，作出吊臂是否处于平衡状态及发生倾斜的具体状况的判断，并将判断结果传送至APP，由APP发出的相应指令和/或视频信号提醒进行平衡校准。

7.根据权利要求6所述的监控方法，其特征在于：还包括多个摄像总成B；至少在吊钩上方的行走车的前侧和后侧各设置一个所述摄像总成B；所述摄像总成B的摄像头的镜头朝向吊钩。

8.根据权利要求6或7所述的监控方法，其特征在于：所述的摄像总成A和/或摄像总成B通过无线网与云端服务平台连接，最终与设置在移动终端上的APP建立连接，通过APP至少能够分别调整各个正处于开启状态的摄像总成中摄像头的拍摄角度，和/或查看各摄像总成拍摄的实时画面和/或回看记录画面。

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