[发明专利]基于UWB的起重机作业全息监控及预警系统

说明书

技术领域

本发明涉及基于UWB的起重机作业全息监控及预警系统。

背景技术

起重吊装设备是一种广泛应用于工业生产场所的特种设备。随着经济的发展，随之而来的是起重事故的增多，在全部产业部门事故中，起重机械伤害事故约占总数的20％左右。

起重机由于自身结构的特点，加上一些人为的操作因素，导致起重机在生产应用过程中存在极大的安全隐患。起重吊装作业自身具有以下的特点：(1)吊装物体具有很高的势能；(2)起重吊装作业是多种运动的组合，钢丝绳的软连接方式，形成起重机械的危险点多且分散的特点；(3)作业范围大，支撑结构横跨作业场地，高居其他设备、设施和人群之上，吊装带载可以在较大范围内移动运行，使危险的影响范围加大；(4)多人配合的群体作业，每一个环节都可能发生意外；(5)作业条件复杂，室内、室外等均有多因素的影响。由于以上特殊点，使得起重设备在使用前必须安检，现场作业需增加监督管理力度，对操作人员实施严格的管理制度。

以往传统安全监测方式是通过监测仪器人为间断地监测起重吊装设备的健康状态并进行测量、记录和分析。随着物联网技术的发展，这种方式已不能满足生产的需求，由于生产吊装作业特点，迫切需要一种实时、全面、快速有效监测起重机运行状态，全面监控起重机与作业现场人员、物体和设备安全距离、智能分析潜在故障的智能监控系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实时、全面、快速有效监测起重机运行状态，全面监控起重机与作业现场人员、物体和设备安全距离、智能分析潜在故障并发出警报的基于UWB的起重机作业全息监控及预警系统。

本发明基于UWB的起重机作业全息监控及预警系统，包括：

现场信息采集模块，所述现场信息采集模块包括UWB定位标签、UWB收发模块、同步控制器、工作状态传感单元和环境信息传感单元，UWB收发模块接收UWB定位标签发送的UWB信号，UWB信号经过UWB收发模块处理后得到实际位置信息，UWB收发模块将所述实际位置信息传输给同步控制器，同步控制器用于协调UWB收发模块并将所述实际位置信息传输给数据处理模块；工作状态传感单元将实时采集的起重机工作状态信息传输给数据处理模块；环境信息传感单元将实时采集的环境信息传输给数据处理模块；

所述数据处理模块接收所述实际位置信息，经过处理后得出安全距离检测结果，所述安全距离检测结果为根据所述实际位置信息计算作业现场是否存在不满足安全距离的违规操作状况，所述数据处理模块将所述实际位置信息和安全距离检测结果实时传输给现场信息输出模块；所述数据处理模块还接收起重机自带PLC输出的起重机运行状态信息；所述数据处理模块还根据接收的实时监测信息和预存储的起重机基本信息，使用分类算法处理，预测起重机的潜在故障，实时将起重机的潜在故障报警信息传输给现场信息输出模块；

所述现场信息输出模块显示所述实际位置信息和安全距离检测结果，并显示起重机的潜在故障报警信息。

优选地，所述数据处理模块发现潜在故障或不满足安全距离的违规操作状况后，给出应对措施，如果需要人工干预，则传输给现场信息输出模块，所述现场信息输出模块接收到人工输入信息后传输给所述数据处理模块，所述数据处理模块得出处理结果并输出；如果不需要人工干预，所述数据处理模块直接将预存储的应急处理方案输出。

优选地，还包括远程信息传输模块，所述远程信息传输模块接收所述数据处理模块传输的现场数据，并将所述现场数据发送出去；所述现场数据包括所述实际位置信息、所述安全距离检测结果、所述起重机工作状态信息、所述环境信息、所述潜在故障报警信息。

优选地，所述现场信息输出模块采用地图加文字信息的形式显示位置信息和安全距离检测结果。

优选地，所述分类算法为朴素贝叶斯分类算法、或决策树、或神经网络。

优选地，所述UWB收发模块将接收的UWB信号采用TDOA和AOA定位算法处理后得到UWB定位标签实际位置信息。

优选地，所述实时监测信息包括所述起重机运行状态信息、起重机工作状态信息、环境信息、实际位置信息，所述起重机基本信息包括起重机设备信息、关键部件信息、检验信息、预警信息。

优选地，所述起重机工作状态信息包括起重量、下降深度、金属结构应力、运行行程、整机振动、电机温度、操作指令、工作时间、累计工作时间、每次工作循环、抗风防滑状态、供电电缆卷筒状态、钢丝绳磨损量；所述环境信息包括温度、湿度、风速、风向；所述起重机运行状态信息包括行车运行速度、实时电流、失磁保护、大车运行偏斜、连锁保护。