一种安全操作仪、安全操作方法以及塔机与流程

1.本发明属于施工器械技术领域，具体涉及一种安全操作仪、安全操作方法以及塔机。


背景技术：

2.在建筑工地上，塔机是一种常见的工程设备。现有的塔机，在施工过程中，需要塔机司机登上离地面很高的驾驶室内进行操作，司机在上下驾驶室的过程中需要进行长时间的攀爬，极为不便，同时还存在较大的安全隐患。在运送货物时，司机与工人之间的沟通通过对讲机完成，司机的信息来源只能来自于工人，可能会出现沟通不到位的情况，以及，在运送货物的过程中，塔机司机只能通过经验对货物的提升速度、运行轨迹进行判断，一旦出现货物运送过快就极易发生塔机倾倒的状况。


技术实现要素：

3.本发明的目的是：旨在提供一种安全操作仪、安全操作方法以及塔机，用来对塔机的运行情况进行监控，并及时进行预警控制，提高塔机操作的安全性。
4.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
5.第一方面，本技术的是实施了提供一种安全操作仪，包括信息采集模块、处理模块、显示模块以及控制模块，所述信息采集模块与所述处理模块电连接，所述处理模块与所述显示模块电连接，所述处理模块与所述控制模块相连；
6.所述信息采集模块用于采集塔机工作过程中的工作信息；
7.所述处理模块用于根据所述工作信息进行处理判断，并通过控制模块对塔机的工况进行控制；
8.所述显示模块用于显示所述工作信息以及所述处理模块输出的输出结果；
9.所述控制模块用于根据所述处理模块的处理判断结果对塔机的工作情况进行控制调节。
10.第二方面，本技术的实施例提供一种安全操作控制方法，应用于上述的安全操作仪，所述方法包括：
11.通过设置在塔机机架上的信息采集模块采集塔机工作过程中的工作信息，上传至与所述信息采集模块相连的处理模块；
12.结合所述工作信息，根据预设算法，对所述塔机的工作情况进行判断，生成预警信息，输出控制指令；
13.将所述工作信息以及预警信息上传至所述显示模块向司机进行显示，同时将所述控制指令传送至设置在塔机上的控制模块，对塔机的运行进行控制。
14.结合第二方面，在一些可选的实施例中，所述工作信息，包括：
15.塔机起吊的货物质量信息、货物的提升速度、货物的运行轨迹以及塔机机身的倾角。
16.结合第二方面，在一些可选的实施例中，所述根据预设算法，对所述塔机的工作情况进行判断，包括：
17.所述控制模块内预设有最大安全提升质量，将所述货物质量与所述最大安全提升质量相比较；当所述货物质量不超过所述最大安全提升质量时，判定所述塔机正常运行；或者，当所述货物质量达到所述最大安全提升质量时，判定所述塔机提升货物超载；
18.所述控制模块内预设有最大安全提升速度，将所述提升速度与所述最大安全提升速度相比较，当所述提升速度不超过所述最大安全提升速度时，判定所述塔机正常运行；或者，当所述提升速度达到所述最大安全提升速度时，判定所述塔机提升速度过快；
19.所述控制模块内预设有最大安全倾角，将所述倾角与所述最大安全倾角相比较，当所述倾角不超过所述最大安全倾角时，判定所述塔机正常运行；或者，当所述倾角达到所述最大安全倾角时，判定所述塔机的机身过倾斜。
20.结合第二方面，在一些可选的实施例中，所述方法还包括：
21.将所述货物质量信息和所述货物的提升速度上传至所述控制模块的模型空间，所述模型空间内预设有质量-速度影响模型，通过所述质量-速度影响模型对所述货物的实时运送速度进行控制。
22.结合第二方面，在一些可选的实施例中，所述方法还包括：
23.所述模型空间内还预设有轨迹分析模型，将所述货物轨迹以及倾角上传至所述轨迹分析模型，通过所述轨迹分析模型预测所述塔机机身的下一时刻倾角，并再次进行判断。
24.结合第二方面，在一些可选的实施例中，生成预警信息，输出控制指令，包括：
25.当判定运送货物超载时，输出预设的第一控制指令，所述显示模块显示超载信息，所述控制模块控制塔机停止起吊；
26.当判定提升速度过快时，输出预设的第二控制指令，所述显示模块显示运行过快预警，所述控制模块控制塔机起吊电机输出转速；
27.当判定机身过倾斜时，输出预设的第三控制指令，所述显示模块显示机身倾斜预警，所述控制模块对货物运行轨迹重新规划，对塔机悬臂以及起吊电机的输出转速均进行控制。
28.第三方面，本技术的实施例还提供一种安全操作塔机，包括塔机本体，所述塔机本体的顶端设置有上驾驶室，所述塔机本体的底部设置有下驾驶室。
29.结合第三方面，在一些可选的实施方式中，所述塔机本体上设置有上述的一种安全操作仪，所述安全操作仪的信息采集模块设置在塔机本体的悬吊臂上，所述安全操作仪的处理模块设置在所述上驾驶室内，所述安全操作仪控制模块与所述塔机本体的电控组件相连，所述安全操作仪的显示模块包括两块显示屏，两块所述显示屏分别设置在所述上驾驶室和所述下驾驶室内。
30.结合第三方面，在一些可选的实施方式中，所述下驾驶室与上驾驶室同步转动。
31.采用上述技术方案的发明，具有如下优点：
32.1、在本方案中，通过安全操作仪的信息采集模块以及处理模块对货物的重量、提升货物时的提升速度以及塔机机身的倾角等几方面进行监控判断，通过控制模块进行控制，提高了塔机在起吊运输货物过程中的安全性；
33.2、在本方案中，设置有下驾驶室，塔机司机可以在下驾驶室内进行操作，避免攀爬
到离地很高的上驾驶室内进行操作，既安全又方便；同时，下驾驶室与上驾驶室同步转动，可以有效避免司机产生认知偏差，减小操作失误。
附图说明
34.本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
35.图1为本发明一种安全操作仪实施例的结构框图；
36.图2为本发明一种安全操作方法实施例的流程图；
37.图3为本发明一种安全操作塔机实施例的结构图；
38.主要元件符号说明如下：
39.10、安全操作仪；11、信息采集模块；12、处理模块；13、显示模块；14、控制模块；
40.20、塔机本体；21、上驾驶室；22、下驾驶室。
具体实施方式
41.以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。
42.如图1所示，本技术的实施例提供一种安全操作仪10，安全操作仪10可以包括信息采集模块11、处理模块12、显示模块13以及控制模块14，所述的信息采集模块11与所述的处理模块12电连接，所述的处理模块12与所述的显示模块13电连接，所述的处理模块12与所述的控制模块14相连；
43.所述的信息采集模块11用于采集塔机工作过程中的工作信息；
44.所述的处理模块12用于根据所述的工作信息进行处理判断，并通过控制模块14对塔机的工况进行控制；
45.所述的显示模块13用于显示所述的工作信息以及所述的处理模块12输出的输出结果；
46.所述的控制模块14用于根据所述的处理模块12的处理判断结果对塔机的工作情况进行控制调节。
47.在本实施例中，通过信息采集模块11用于采集塔机工作过程中的货物的重量、提升货物时的提升速度以及塔机机身的倾角等几方面信息，输入至处理模块12进行判断处理，向控制模块14输出控制指令，同时在显示模块13上进行显示，提高了塔机操作的安全性。
48.在本实施例中，信息采集模块11可以包括质量仪，设置在吊钩上，在起吊货物时获取货物的质量信息；线速度编码器，设置在塔机上的起吊绳盘上，用于获取货物运输时的起吊速度；高清摄像头，安装在塔机的悬吊臂上，用于采集塔机运送货物的货物运输轨迹；倾角仪，设置在塔机的机身上，测量塔机机身的倾角。
49.可以理解地，安全操作仪10还包括存储模块，存储模块内存储计算机程序，当所述的计算机程序被处理模块12或所述的控制模块14执行时，使得安全操作仪10执行如下的方
法。在本实施例中，存储模块可以是，但不限于，随机存取存储器，只读存储器，可编程只读存储器，可擦除可编程只读存储器，电可擦除可编程只读存储器等。在本实施例中，存储模块可以用于存储信息采集模块11采集到的塔机工作信息、预设的第一控制指令、第二控制指令以及第三控制指令。当然，存储模块还可以用于存储程序，处理模块12在接收到执行指令后，执行该程序。
50.可以理解的是，图1中所示的一种安全操作仪10结构仅为一种结构示意图，一种安全操作仪10还可以包括比图1所示更多的组件。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
51.如图2所示，本技术的实施例提供一种安全操作控制方法，安全操作控制方法可以包括如下步骤：
52.通过设置在塔机机架上的信息采集模块11采集塔机工作过程中的工作信息，上传至与所述的信息采集模块11相连的处理模块12；
53.结合所述的工作信息，根据预设算法，对所述的塔机的工作情况进行判断，生成预警信息，输出控制指令；
54.将所述的工作信息以及预警信息上传至所述的显示模块13向司机进行显示，同时将所述的控制指令传送至设置在塔机上的控制模块14，对塔机的运行进行控制。
55.在本实施例中，通过息采集模块用于采集塔机工作过程中的货物的重量、提升货物时的提升速度以及塔机机身的倾角等几方面信息，输入至处理模块12进行判断处理，向控制模块14输出控制指令，同时在显示模块13上进行显示。
56.作为一种可选的实施方式，所述的工作信息，包括：
57.塔机起吊的货物质量信息、货物的提升速度、货物的运行轨迹以及塔机机身的倾角。
58.可以理解地，货物超载时可能会导致起吊电机超负荷运行，还可能导致塔机的损坏；在现有的塔机上一般会设置有力矩限制器以及重量限制器对塔机提升货物时的速度进行限制，保证塔机平稳运行，但是，塔机上的起吊电机一般是采用伺服电机，在加速提升货物的过程中，可能会出现力矩限制器以及重量限制器反应不及的情况，因此，需要对提升货物时的速度进行监控；现有的塔机具有最大倾角限制，一般为千分之四，塔机运行过程中，货物的运行轨迹也会对塔机机身的倾角产生影响。
59.作为一种可选的实施方式，所述的根据预设算法，对所述的塔机的工作情况进行判断，包括：
60.所述的控制模块14内预设有最大安全提升质量，将所述的货物质量与所述的最大安全提升质量相比较；当所述的货物质量不超过所述的最大安全提升质量时，判定所述的塔机正常运行；或者，当所述的货物质量达到所述的最大安全提升质量时，判定所述的塔机提升货物超载；
61.所述的控制模块14内预设有最大安全提升速度，将所述的提升速度与所述的最大安全提升速度相比较，当所述的提升速度不超过所述的最大安全提升速度时，判定所述的塔机正常运行；或者，当所述的提升速度达到所述的最大安全提升速度时，判定所述的塔机提升速度过快；
62.所述的控制模块14内预设有最大安全倾角，将所述的倾角与所述的最大安全倾角
相比较，当所述的倾角不超过所述的最大安全倾角时，判定所述的塔机正常运行；或者，当所述的倾角达到所述的最大安全倾角时，判定所述的塔机的机身过倾斜。
63.在本实施例中，先将采集到的货物质量信息、货物的提升速度以及塔机机身的倾角与各自预设的安全阈值进行比较判断，正常时塔机正常工作。异常时发出警报，并在显示模块13上进行显示。
64.作为一种可选的实施方式，所述的方法还包括：
65.将所述的货物质量信息和所述的货物的提升速度上传至所述的控制模块14的模型空间，所述的模型空间内预设有质量-速度影响模型，通过所述的质量-速度影响模型对所述的货物的实时运送速度进行控制。
66.在本实施例中，质量-速度影响模型根据输入的货物质量、货物的运行轨迹对货物下一时刻的运行速度进行预估生成实时安全阈值，再将采集到的货物提升速度与实时安全阈值进行比较判断。
67.作为一种可选的实施方式，所述的方法还包括：
68.所述的模型空间内还预设有轨迹分析模型，将所述的货物轨迹以及倾角上传至所述的轨迹分析模型，通过所述的轨迹分析模型预测所述的塔机机身的下一时刻倾角，并再次进行判断。
69.在本实施例中，采集到的货物轨迹包括货物的历史轨迹信息以及货物在塔机的悬吊臂上的位置信息，在轨迹分析模型内，首先根据货物当前运行轨迹，预测货物在下一时刻的位置，基于货物下一时刻的位置，结合货物在悬吊臂上的位置进行作用力分析，根据分析得出作用力方向以及塔机机身当前倾斜角度，确定下一时刻塔机的倾角，与预设的最大安全倾角倾角相比较，再一次进行判断操作。
70.作为一种可选的实施方式，生成预警信息，输出控制指令，包括：
71.当判定运送货物超载时，输出预设的第一控制指令，所述的显示模块13显示超载信息，所述的控制模块14控制塔机停止起吊；
72.当判定提升速度过快时，输出预设的第二控制指令，所述的显示模块13显示运行过快预警，所述的控制模块14控制塔机起吊电机输出转速；
73.当判定机身过倾斜时，输出预设的第三控制指令，所述的显示模块13显示机身倾斜预警，所述的控制模块14对货物运行轨迹重新规划，对塔机悬臂以及起吊电机的输出转速均进行控制。
74.在本实施例中，根据收到的控制指令，控制模块14控制塔机进行相应的操作，同时在显示模块13上进行显示。
75.可以理解地，显示模块13与警报器相连，收到控制指令后，报警器发出相应的警示语音。
76.如图3所示，本技术的实施例还提供一种安全操作塔机，包括塔机本体20，塔机本体20的顶端设置有上驾驶室21，塔机本体20的底部设置有下驾驶室22。
77.在本实施例中，同时设置有上驾驶室21和下驾驶室22，塔机司机可以在下驾驶室22内进行操作，避免攀爬到离地很高的上驾驶室21内进行操作，既安全又方便。
78.作为一种可选的实施方式，塔机本体上设置有上述的一种安全操作仪，安全操作仪10的信息采集模块11设置在塔机本体的悬吊臂上，安全操作仪10的处理模块12设置在上
驾驶室21内，安全操作仪10的控制模块14与塔机本体的电控组件相连，安全操作仪10的显示模块14包括两块显示屏，两块显示屏分别设置在上驾驶室21和下驾驶室22内。
79.在本实施例中，将安全操作仪10收集到的信息以及判断结果显示在上驾驶室21和下驾驶室22内的显示屏上，方便进行操作，提高塔机司机操作的安全性。
80.作为一种可选的实施方式，所述下驾驶室22与上驾驶室21同步转动。
81.在本实施例中，下驾驶室22与上驾驶室21之间通过无线连接进行信号传输，可靠性强，上驾驶室21随塔机本体20的悬吊臂运输货物的过程中一起转动，下驾驶室22与上驾驶室21之间进行通信，使下驾驶室22与上驾驶室21同步转动，有效避免司机产生认知偏差，减小操作失误。
82.可以理解地，下驾驶室22与上驾驶室21之间进行通信，使下驾驶室22与上驾驶室21同步转动，有效减少了塔机本体20的结构对于下驾驶室22的位置限制，在本技术的其它实施例中，也可以将下驾驶室22设置在其它位置处，方便对塔机进行操作。
83.需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的一种安全操作仪以及塔机的具体工作过程，可以参考前述方法中的各步骤对应过程，在此不再过多赘述。
84.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本技术可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，基于这样的理解，本技术的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机或者网络设备等)执行本技术各个实施场景所述的方法。
85.综上所述，本技术实施例提供一种安全操作仪、安全操作方法以及塔机。在本方案中，通过信息采集模块11用于采集塔机工作过程中的货物的重量、提升货物时的提升速度以及塔机机身的倾角等几方面信息，输入至处理模块12进行判断处理，向控制模块14输出控制指令，同时在显示模块13上进行显示，提高了塔机操作的安全性。
86.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置、系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置、系统和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
87.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种安全操作仪，其特征在于：包括信息采集模块、处理模块、显示模块以及控制模块，所述信息采集模块与所述处理模块电连接，所述处理模块与所述显示模块电连接，所述处理模块与所述控制模块相连；所述信息采集模块用于采集塔机工作过程中的工作信息；所述处理模块用于根据所述工作信息进行处理判断，并通过控制模块对塔机的工况进行控制；所述显示模块用于显示所述工作信息以及所述处理模块输出的输出结果；所述控制模块用于根据所述处理模块的处理判断结果对塔机的工作情况进行控制调节。2.一种安全操作控制方法，其特征在于：应用于权利要求1所述的安全操作仪，所述方法包括：通过设置在塔机机架上的信息采集模块采集塔机工作过程中的工作信息，上传至与所述信息采集模块相连的处理模块；结合所述工作信息，根据预设算法，对所述塔机的工作情况进行判断，生成预警信息，输出控制指令；将所述工作信息以及预警信息上传至所述显示模块向司机进行显示，同时将所述控制指令传送至设置在塔机上的控制模块，对塔机的运行进行控制。3.根据权利要求2所述的一种安全操作控制方法，其特征在于：所述工作信息，包括：塔机起吊的货物质量信息、货物的提升速度、货物的运行轨迹以及塔机机身的倾角。4.根据权利要求3所述的一种安全操作控制方法，其特征在于：所述根据预设算法，对所述塔机的工作情况进行判断，包括：所述控制模块内预设有最大安全提升质量，将所述货物质量与所述最大安全提升质量相比较；当所述货物质量不超过所述最大安全提升质量时，判定所述塔机正常运行；或者，当所述货物质量达到所述最大安全提升质量时，判定所述塔机提升货物超载；所述控制模块内预设有最大安全提升速度，将所述提升速度与所述最大安全提升速度相比较，当所述提升速度不超过所述最大安全提升速度时，判定所述塔机正常运行；或者，当所述提升速度达到所述最大安全提升速度时，判定所述塔机提升速度过快；所述控制模块内预设有最大安全倾角，将所述倾角与所述最大安全倾角相比较，当所述倾角不超过所述最大安全倾角时，判定所述塔机正常运行；或者，当所述倾角达到所述最大安全倾角时，判定所述塔机的机身过倾斜。5.根据权利要求4所述的一种安全操作控制方法，其特征在于：所述方法还包括：将所述货物质量信息和所述货物的提升速度上传至所述控制模块的模型空间，所述模型空间内预设有质量-速度影响模型，通过所述质量-速度影响模型对所述货物的实时运送速度进行控制。6.根据权利要求5所述的一种安全操作控制方法，其特征在于：所述方法还包括：所述模型空间内还预设有轨迹分析模型，将所述货物轨迹以及倾角上传至所述轨迹分析模型，通过所述轨迹分析模型预测所述塔机机身的下一时刻倾角，并再次进行判断。7.根据权利要求4-6任一项所述的一种安全操作控制方法，其特征在于：生成预警信息，输出控制指令，包括：
当判定运送货物超载时，输出预设的第一控制指令，所述显示模块显示超载信息，所述控制模块控制塔机停止起吊；当判定提升速度过快时，输出预设的第二控制指令，所述显示模块显示运行过快预警，所述控制模块控制塔机起吊电机输出转速；当判定机身过倾斜时，输出预设的第三控制指令，所述显示模块显示机身倾斜预警，所述控制模块对货物运行轨迹重新规划，对塔机悬臂以及起吊电机的输出转速均进行控制。8.一种安全操作塔机，其特征在于：包括塔机本体，所述塔机本体的顶端设置有上驾驶室，所述塔机本体的底部设置有下驾驶室。9.根据权利要求8所述的一种安全操作塔机，其特征在于：所述塔机本体上设置有权利要求1中所述的一种安全操作仪，所述安全操作仪的信息采集模块设置在塔机本体的悬吊臂上，所述安全操作仪的处理模块设置在所述上驾驶室内，所述安全操作仪控制模块与所述塔机本体的电控组件相连，所述安全操作仪的显示模块包括两块显示屏，两块所述显示屏分别设置在所述上驾驶室和所述下驾驶室内。10.根据权利要求8所述的一种安全操作塔机，其特征在于：所述下驾驶室与上驾驶室同步转动。

技术总结
本发明属于施工器械技术领域，具体涉及一种安全操作仪、安全操作方法以及塔机。一种安全操作控制方法，包括：通过设置在塔机机架上的信息采集模块采集塔机工作过程中的工作信息，上传至与所述信息采集模块相连的处理模块；结合所述工作信息，根据预设算法，对所述塔机的工作情况进行判断，生成预警信息，输出控制指令；将所述工作信息以及预警信息上传至所述显示模块向司机进行显示，同时将所述控制指令传送至设置在塔机上的控制模块，对塔机的运行进行控制。塔机的运行情况进行监控，并及时进行预警控制，提高塔机操作的安全性。提高塔机操作的安全性。提高塔机操作的安全性。


技术研发人员：郑露倩 郑孟洪 徐利建
受保护的技术使用者：金华市东山机械厂
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/9/14