基于uwb的起重機作業(yè)全息監(jiān)控及預(yù)警裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實用新型涉及基于UWB的起重機作業(yè)全息監(jiān)控及預(yù)警裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]起重吊裝設(shè)備是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)場所的特種設(shè)備。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，隨之而來的是起重事故的增多，在全部產(chǎn)業(yè)部門事故中，起重機械傷害事故約占總數(shù)的20%左右。
[0003]起重機由于自身結(jié)構(gòu)的特點，加上一些人為的操作因素，導(dǎo)致起重機在生產(chǎn)應(yīng)用過程中存在極大的安全隱患。起重吊裝作業(yè)自身具有以下的特點:(I)吊裝物體具有很高的勢能；(2)起重吊裝作業(yè)是多種運動的組合，鋼絲繩的軟連接方式，形成起重機械的危險點多且分散的特點；(3)作業(yè)范圍大，支撐結(jié)構(gòu)橫跨作業(yè)場地，高居其他設(shè)備、設(shè)施和人群之上，吊裝帶載可以在較大范圍內(nèi)移動運行，使危險的影響范圍加大；(4)多人配合的群體作業(yè)，每一個環(huán)節(jié)都可能發(fā)生意外；(5)作業(yè)條件復(fù)雜，室內(nèi)、室外等均有多因素的影響。由于以上特殊點，使得起重設(shè)備在使用前必須安檢，現(xiàn)場作業(yè)需增加監(jiān)督管理力度，對操作人員實施嚴格的管理制度。
[0004]以往傳統(tǒng)安全監(jiān)測方式是通過監(jiān)測儀器人為間斷地監(jiān)測起重吊裝設(shè)備的健康狀態(tài)并進行測量、記錄和分析。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，這種方式已不能滿足生產(chǎn)的需求，由于生產(chǎn)吊裝作業(yè)特點，迫切需要一種實時、全面、快速有效監(jiān)測起重機運行狀態(tài)，全面監(jiān)控起重機與作業(yè)現(xiàn)場人員、物體和設(shè)備安全距離、智能分析潛在故障的智能監(jiān)控系統(tǒng)。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種實時、全面、快速有效監(jiān)測起重機運行狀態(tài)，全面監(jiān)控起重機與作業(yè)現(xiàn)場人員、物體和設(shè)備安全距離、智能分析潛在故障并發(fā)出警報的基于UWB的起重機作業(yè)全息監(jiān)控及預(yù)警裝置。
[0006]本實用新型基于UWB的起重機作業(yè)全息監(jiān)控及預(yù)警裝置，包括現(xiàn)場信息采集模塊，所述現(xiàn)場信息采集模塊包括UWB定位標簽、UWB收發(fā)模塊、同步控制器、工作狀態(tài)傳感單元和環(huán)境信息傳感單元，UWB收發(fā)模塊接收UWB定位標簽發(fā)送的UWB信號，UWB收發(fā)模塊與同步控制器相連，同步控制器與數(shù)據(jù)處理模塊相連;工作狀態(tài)傳感單元和環(huán)境信息傳感單元分別與數(shù)據(jù)處理模塊相連；
[0007]所述數(shù)據(jù)處理模塊與現(xiàn)場信息輸出模塊相連。收發(fā)模塊與同步控制器相連，同步控制器與數(shù)據(jù)處理模塊相連;工作狀態(tài)傳感單元和環(huán)境信息傳感單元分別與數(shù)據(jù)處理模塊相連；
[0008]所述數(shù)據(jù)處理模塊與現(xiàn)場信息輸出模塊相連。所述數(shù)據(jù)處理模塊還連接起重機自帶可編程邏輯控制器PLC。
[0009]優(yōu)選地，還包括遠程信息傳輸模塊，所述遠程信息傳輸模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連。
[0010]優(yōu)選地，所述現(xiàn)場信息采集模塊還包括視頻監(jiān)控單元。
[0011]參見圖1和圖2，本實用新型現(xiàn)場信息采集模塊包括UWB定位標簽、UWB收發(fā)模塊、同步控制器、工作狀態(tài)傳感單元和環(huán)境信息傳感單元，UWB定位標簽用于貼附在起重機作業(yè)現(xiàn)場的人員、物體和設(shè)備上，包含于標簽中的信息內(nèi)容包括姓名、單位、部門等個人信息和工作內(nèi)容、操作方法，每個UWB定位標簽都有一個唯一的地址，用于實時定位和跟蹤，允許數(shù)千個UWB定位標簽同時使用，室內(nèi)、室外環(huán)境下都可以；參見圖3，UWB收發(fā)模塊接收UWB定位標簽發(fā)送的UWB信號，UWB收發(fā)模塊將接收的UWB信號采用TDOA和AOA定位算法處理后得到UWB定位標簽實際位置信息，并傳輸給同步控制器，同步控制器將實際位置信息通過無線網(wǎng)、CAN現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊，同步控制器用于協(xié)調(diào)整個定位網(wǎng)絡(luò)，使UWB收發(fā)模塊和數(shù)據(jù)處理模塊協(xié)同工作，使整個定位網(wǎng)絡(luò)工作在一個實時狀態(tài);工作狀態(tài)傳感單元是一種嵌入式數(shù)據(jù)采集傳感單元，將實時采集的起重機工作狀態(tài)信息傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊;環(huán)境信息傳感單元將實時采集的環(huán)境信息傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊;起重機工作狀態(tài)信息包括起重量、下降深度、金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)力、運行行程、整機振動、電機溫度、操作指令、工作時間、累計工作時間、每次工作循環(huán)、抗風防滑狀態(tài)、供電電纜卷筒狀態(tài)、鋼絲繩磨損量等;環(huán)境信息包括溫度、濕度、風速、風向等。
[0012]數(shù)據(jù)處理模塊接收實際位置信息，經(jīng)過處理后得出安全距離檢測結(jié)果，并將實際位置信息和安全距離檢測結(jié)果實時傳輸給現(xiàn)場信息輸出模塊;數(shù)據(jù)處理模塊還接收起重機自帶PLC(PLC:ProgrammabIe Logic Controller，可編程邏輯控制器)輸出的起重機運行狀態(tài)信息，起重機運行狀態(tài)信息包括行車運行速度、實時電流、失磁保護、大車運行偏斜、連鎖保護等;數(shù)據(jù)處理模塊還根據(jù)接收的起重機運行狀態(tài)信息、起重機工作狀態(tài)信息、環(huán)境信息、位置信息以及預(yù)存儲的起重機設(shè)備信息、關(guān)鍵部件信息、檢驗信息、預(yù)警信息，使用分類算法處理，預(yù)測起重機的潛在故障，實時將起重機的潛在故障報警信息傳輸給現(xiàn)場信息輸出模塊。其中，分類算法比較通用的有決策樹、樸素貝葉斯分類算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，各種算法各有優(yōu)缺點，最簡潔而有效的是樸素貝葉斯分類算法。
[0013]現(xiàn)場信息輸出模塊顯示位置信息和安全距離檢測結(jié)果，并顯示起重機的潛在故障報警信
[0014]優(yōu)選地，還包括遠程信息傳輸模塊，所述遠程信息傳輸模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連。
[0015]優(yōu)選地，所述現(xiàn)場信息采集模塊還包括視頻監(jiān)控單元。
[0016]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊還連接起重機自帶可編程邏輯控制器PLC。
[0017]本實用新型基于UWB的起重機作業(yè)全息監(jiān)控及預(yù)警裝置的有益效果如下:
[0018]1)UWB是一種新的通信技術(shù)，使用一種基帶脈沖來直接傳遞信號，不需要使用載波，該基帶脈沖具有非常低的功率譜密度以及極窄的脈沖寬度，所以UWB通信具有以下優(yōu)點:傳輸速率高、系統(tǒng)容量大，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、能耗小、定位精度高(1cm)、抗多徑干擾能力強、穿透力強、安全性高，而起重機作業(yè)現(xiàn)場往往工作環(huán)境惡劣，多塵?；蚪饘俜蹓m，室外還會遇到風、雨天等，所以在起重機作業(yè)現(xiàn)場使用UWB技術(shù)來采集位置信息非常合適。
[0019]2 )UWB定位標簽發(fā)送UWB信號，UWB收發(fā)模塊接收UWB信號，UWB信號經(jīng)過處理變成實際位置信息后傳輸給同步控制器，同步控制器將實際位置信息傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊;所述數(shù)據(jù)處理模塊接收實際位置信息，經(jīng)過處理后得出安全距離檢測結(jié)果，并將實際位置信息和安全距離檢測結(jié)果實時傳輸給現(xiàn)場信息輸出模塊，便于實時監(jiān)控作業(yè)現(xiàn)場每一個個體的位置，及時發(fā)現(xiàn)運行違規(guī)情況，避免安全事故發(fā)生。
[0020]3)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)