[发明专利]一种建筑施工塔吊机用GNSS坍塌报警系统

权利要求书

1.一种建筑施工塔吊机用GNSS坍塌报警系统，所述建筑施工塔吊机包括塔臂、塔身，其中，所述建筑施工塔吊机用GNSS坍塌报警系统包括：

塔臂GNSS监测站、健康监测装置和报警装置，

所述塔臂GNSS监测站安装在所述塔臂的远离塔身处，所述塔臂GNSS监测站接收并处理GNSS多普勒观测值信号，用于确定塔臂首端的瞬时三维晃动速度，包括瞬时北向晃动速度、瞬时东向晃动速度和瞬时垂向晃动速度，并将所述瞬时三维晃动速度发送给所述健康监测装置，

所述健康监测装置根据所述瞬时垂向晃动速度，确定所述塔臂首端的实时垂向倾斜变动量，若所述实时垂向倾斜变动量超出预警值，则触发所述报警装置进行报警。

2.根据权利要求1所述的建筑施工塔吊机用GNSS坍塌报警系统，其特征在于，所述建筑施工塔吊机用GNSS坍塌报警系统还包括移动配重单元和配重调节塔臂，所述移动配重单元包括移动配重和移动配重输送单元，所述移动配重输送单元可以将所述移动配重输送到所述配重调节塔臂的预定位置，从而平衡所述建筑施工塔吊机。

3.根据权利要求2所述的建筑施工塔吊机用GNSS坍塌报警系统，其特征在于，所述健康监测装置根据所述实时垂向倾斜变动量确定所述移动配重应被输送到所述配重调节塔臂的位置长度，所述位置长度如下地计算：

式中，

其中，L为所述移动配重应被输送到所述配重调节塔臂的位置长度，为所述实时垂向倾斜变动量，K为所述配重调节塔臂的调节系数，与所述移动配重g、所述配重调节塔臂的端部位置距离所述塔身与所述塔臂接驳处的位置长度n和所述塔臂的长度m三者函数相关，T为所述塔臂GNSS监测站的GNSS主机的数据采样间隔，为所述瞬时垂向晃动速度。

4.根据权利要求1所述的建筑施工塔吊机用GNSS坍塌报警系统，其特征在于，所述塔臂包括起重臂和稳定臂，所述稳定臂具有固定配重，所述配重调节塔臂能够转动，从而保持在同一垂面上平行于所述稳定臂。

5.根据权利要求1所述的建筑施工塔吊机用GNSS坍塌报警系统，其特征在于，所述塔臂包括起重臂和稳定臂，所述稳定臂具有固定配重，所述稳定臂用作所述配重调节塔臂。

6.根据权利要求1所述的建筑施工塔吊机用GNSS坍塌报警系统，其特征在于，所述建筑施工塔吊机用GNSS坍塌报警系统还包括吊绳张力测量装置，所述吊绳张力测量装置用于测量所述建筑施工塔吊机的吊绳张力，所述健康监测装置进行控制，当所述吊绳张力大于预定阈值时，所述健康监测装置才使所述塔臂GNSS监测站启动对所述塔臂首端的瞬时三维晃动速度的实施测量。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述塔臂GNSS监测站安装在所述塔臂的首端的顶部，采集GNSS导航卫星播发的GNSS观测值信号，包括多普勒观测值、载波相位观测值和伪距观测值，利用最小二乘参数估计方法实时处理4颗及以上有效导航卫星的GNSS多普勒观测值信号，求解获得所述塔臂GNSS监测站自身的瞬时三维速度，并进行去噪滤波平滑处理，获得平滑结果作为所述塔臂首端的瞬时三维晃动速度，包括瞬时北向晃动速度、瞬时东向晃动速度和瞬时垂向晃动速度，并将所述瞬时三维晃动速度发送给所述健康监测装置。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述塔臂首端的实时垂向倾斜变动量如下地计算：

其中，为所述塔臂首端的实时垂向倾斜变动量，h_B为所述塔臂的高度，h_S为所述塔身的高度，H为所述塔臂首端到所述塔臂GNSS监测站的所述GNSS天线的相位中心的垂高，T为所述塔臂GNSS监测站的所述GNSS主机的数据采样间隔，为所述塔臂首端的实际瞬时垂向晃动速度，满足如下关系式：

其中，为所述塔臂首端的实际瞬时垂向晃动速度，L_B为所述塔臂的长度，h_S为所述塔身的高度，h为所述塔臂高度到所述塔臂GNSS监测站的所述GNSS天线的相位中心的垂高，为所述塔臂首端的瞬时北向晃动速度，为所述塔臂首端的瞬时东向晃动速度，为所述塔臂首端的瞬时垂向晃动速度。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，当所述实时垂向倾斜变动量大于预警量E_B时，则触发所述报警装置进行报警，其中所述预警量如下地计算：

方向

其中，a、b分别是所述塔臂GNSS监测站的所述GNSS主机的固定误差和比例误差；L_B为所述塔臂的长度，k为预警系数，所述预警系数如下地计算：

k＝(2～3)·n

其中，n为所述塔臂的折旧系数，取值0.6～1。