[发明专利]基于任务树模型的智能塔吊协同控制系统和方法

说明书

本申请提供了一种基于任务树模型的智能塔吊协同控制系统和方法。本申请允许以自然语言、工单表格等描述性信息的方式下达工程作业，将工程作业的描述性信息转化为由一系列作业任务组成的时态关联序列，协调器结合智能塔吊的设备状态参数信息和工作场景的实时感知信息，执行作业任务与智能塔吊设备状态以及工作场景的匹配，并在时态关联序列的基础上进行任务树决策和协同调度，从而能够以自主决策的方式，向智能塔吊集群中的每台智能塔吊下达即时操作指令，避免了空间、物料方面的冲突，增强了智能塔吊集群协调控制调整能力。

技术领域

本发明涉及智能塔吊设备领域，尤其涉及一种基于任务树模型的智能塔吊协同控制系统和方法。

背景技术

塔吊即塔式起重机，是一种重要的工程设施，用于大型物料的纵向起升和水平移动，可以实现输运、吊装等类型的工程作业，在建筑工地、港口、物流、工厂中都有广泛的应用。传统的塔吊需要人工驾驶和操作，且非常依赖驾驶员以及相关操作人员的经验和技术，而且现场作业仍然存在一定的风险性。

近年来，随着工程领域自动化、数字化水平的不断提升，智能塔吊研发逐渐起步，并取得了一定的进展，但是仍然停留在人工指令遥控、辅助作业提示、异常报警等相对初级的水平，没有实现真正的无人化。

具体来看，在现有技术中，对于现场架设的塔吊及塔吊集群，在执行工程作业的时候，都是由调度人员根据工程作业的目标和需求，制定并分配针对每一台塔吊的一系列作业任务，利用对讲机等传统手段或者是比较现代化的计算机调度系统等工具，将作业任务依次传达给每台塔吊的驾驶员和相关操作人员，进而驾驶员和操作人员会按照作业任务，向塔吊输入操作指令，控制塔吊执行起升、变幅、回转等动作，实现物料的空间输运以及装卸。这一过程中，作业任务的制定、分配、执行仍然依靠调度员、驾驶员以及相关操作人员来实现，现有的所谓智能塔吊系统往往只是提供了期间信息沟通传输的媒介，或者能够允许以非现场的遥控方式来向塔吊进行操作指令的输入。

可见，现有技术中仍然缺乏以智能硬件集成和智慧算法内核为支撑，基于设备状态参数传感、工作场景感知识别、任务优化调度和作业自主决策、塔吊集群自组织协作等概念，实现完全无人自动驾驶的智能塔吊及其体系化的解决方案。

发明内容

本申请提供了一种基于任务树模型的智能塔吊协同控制系统和方法。本申请允许以自然语言、工单表格等描述性信息的方式下达工程作业，将工程作业的描述性信息转化为由一系列作业任务组成的时态关联序列，协调器结合智能塔吊的设备状态参数信息和工作场景的实时感知信息，执行作业任务与智能塔吊设备状态以及工作场景的匹配，并在时态关联序列的基础上进行任务树决策和协同调度。从而本发明能够以自主决策的方式，向智能塔吊集群中的每台智能塔吊下达即时操作指令，根据任务和物料计划，根据现场的图像识别地图、传感器综合数据和专家系统的平台分析判断决策，制定出适合目前场景的整体控制方案，根据施工的优先顺序和物料的需求，分别给出需要作业的塔机控制方案和控制场景，避免了单机出现控制超范围的可能性，实现无人化的整体协调和独立运行控制，保障塔群的安全合理高效完成工作。

本申请基于任务树模型的智能塔吊协同控制系统，其特征在于，包括：

工程作业交互接口模块，用于面向至少一台智能塔吊输入描述性格式的工程作业；

作业解析模块，用于解析所述工程作业，将每台智能塔吊的工程作业分解为一系列的作业任务，并将工程作业的描述性信息转化为各项作业任务的属性；

时态管理模块，用于根据所述作业任务的属性，结合智能塔吊设备状态和工作场景的知识库，建立全部智能塔吊的作业任务的时态关联序列；

协调器，用于结合每台智能塔吊的设备状态参数信息和工作场景的实时感知信息，执行每台智能塔吊的作业任务与其设备状态以及工作场景的匹配，并在时态关联序列的基础上进行任务树决策，根据决策结果向每台智能塔吊下达作业任务的即时调度指令；