一种起重机电子围栏的生成方法、系统及起重机与流程

1.本发明涉及起重机安全技术领域，具体涉及一种起重机电子围栏的生成方法、系统及起重机。


背景技术：

2.起重机吊装具有危险性，吊装过程中严禁非专业人员进入场地。起重机吊装前会在场地周围拉开安全警示区域，防止无关人员进入。然而起重机作业范围大，目前最大的起重机吊臂全伸总长达100多米，只使用主臂工作，吊臂全缩时，吊臂总长度为20米左右。根据作业情况不同，起重机在一个地点施工时会选择多种臂架组合方式工作，不同长度臂架组合对于安全区域范围要求不同。目前的电子围栏系统设定好覆盖区域后，如果需要调整，则要重新铺设电子围栏组成单元，再次根据电子围栏覆盖的区域，生成电子围栏轮廓闭合线路。然而，由于场地限制，不能长时间把某一固定区域设置为安全警示区域，电子围栏区域应该能够根据起重机的作业情况动态调整警示范围。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种起重机电子围栏的生成方法、系统及起重机，解决了电子围栏区域不能根据起重机的实际作业情况动态调整电子围栏警示范围的技术问题。
4.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
5.第一方面，本发明提供了一种起重机电子围栏的生成方法，包括：
6.采集所述起重机在当前臂架组合下的臂架总长度实际值l、以及臂架变幅铰点与起重机底部可能的侧翻支点的最大距离k；
7.根据所述臂架总长度实际值l和所述最大距离k，计算所述电子围栏的轮廓半径；
8.以所述起重机的回转中心为球心、所述轮廓半径为球面半径，针对目标保护区域建立球面轮廓；
9.将所述球面轮廓与地面围成的闭合区间确定为所述电子围栏的检测区间，生成所述电子围栏。
10.进一步的，计算所述电子围栏的轮廓半径之前，执行下述步骤：
11.采集所述起重机的当前臂架组合、参与所述当前臂架组合的各单节臂臂长；
12.根据所述当前臂架组合及各单节臂臂长计算相应的臂架总长度理论值l0；
13.仅当所述臂架总长度实际值l与所述臂架总长度理论值l0的差值不超过设定阈值时，执行计算所述电子围栏的轮廓半径的操作步骤。
14.进一步的，所述计算所述电子围栏的轮廓半径，包括：
15.对所述臂架总长度实际值l和所述最大距离k进行求和运算，将求和运算结果与预设定的安全修正系数进行乘积运算，将乘积运算结果作为所述电子围栏的轮廓半径。
16.进一步的，所述安全修正系数大于1。
17.第二方面，本发明提供了一种起重机电子围栏系统，包括电子围栏主机；
18.所述电子围栏主机包括：
19.第一采集模块：用于采集所述起重机在当前臂架组合下的臂架总长度实际值l、以及臂架变幅铰点与起重机底部可能的侧翻支点的最大距离k；
20.第一计算模块：用于根据所述臂架总长度实际值l和所述最大距离k，计算所述电子围栏的轮廓半径；
21.轮廓建立模块：用于以所述起重机的回转中心为球心、所述轮廓半径为球面半径，针对目标保护区域建立球面轮廓；
22.生成模块：用于将所述球面轮廓与地面围成的闭合区间确定为所述电子围栏的检测区间，生成所述电子围栏。
23.进一步的，所述系统还包括：
24.第二采集模块：用于采集所述起重机的当前臂架组合、参与所述当前臂架组合的各单节臂臂长；
25.第二计算模块：用于根据所述当前臂架组合及各单节臂臂长计算相应的臂架总长度理论值l0；
26.校验模块：用于仅当所述臂架总长度实际值l与所述臂架总长度理论值l0的差值不超过设定阈值时，驱动所述第一计算模块执行计算所述电子围栏的轮廓半径的操作步骤。
27.进一步的，所述系统还包括：
28.距离检测设备：用于检测所述起重机的周边对象的距离；
29.报警装置：用于根据所述起重机的周边对象的距离判断所述周边对象是否进入所述电子围栏的检测区间，若是，则输出报警；否则，不报警。
30.进一步的，还包括：
31.合法检验模块：用于对所述周边对象的身份进行合法性检验；
32.操作终端：用于当所述周边对象通过身份合法性检验时，授权所述报警装置取消报警。
33.进一步的，所述距离检测设备包括红外探测器、超声波传感器中的任一种。
34.第三方面，本发明提供一种起重机，包括前述任一项所述的起重机电子围栏系统。
35.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
36.根据计算出的电子围栏的轮廓半径；再以所述起重机的回转中心为球心、所述轮廓半径为球面半径，针对目标保护区域建立球面轮廓；然后将所述球面轮廓与地面围成的闭合区间确定为所述电子围栏的检测区间，生成电子围栏；随着臂架组合发生变化，臂架总长度发生变化，轮廓半径随之发生变化，电子围栏检测区间也发生变化，警示范围也进一步调整，实现了根据起重机的实际作业情况动态调整电子围栏的警示范围；整个工作过程均可以通过远程操作实现，减少了施工现场的人力需求，减少了不安全因素，且能够提高施工效率及质量。
附图说明
37.图1是本发明实施例提供的一种起重机的整体结构示意图；
38.图2是本发明实施例提供的一种起重机电子围栏主机的电路框图；
39.图3是本发明实施例提供的一种起重机电子围栏生成方法的流程图；
40.其中，1、变幅铰点；2、臂架组合；3、支腿脚盘。
具体实施方式
41.为便于理解，下面对本技术中所描述的部分名词解释说明如下：
42.吊臂：起重机上用于吊装的可伸缩的臂，一般由3～7节臂组成。
43.主臂：起重机最外侧的吊臂。
44.臂架组合2：起重机有多节臂组成，吊装时候各节臂可以全伸、半伸、或者不伸，形成多种臂架组合2方式。
45.变幅：起重机的吊臂做垂直方向运动，改变了起重机的作业幅度范围。
46.电子围栏：周界防盗报警系统，系统主要由电子围栏主机、距离检测设备、报警装置部分组成。
47.起重机主机：起重机的主控单元，采集车辆状态信息，控制车辆动作输出的单元。
48.下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本技术实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
49.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符"/"，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
50.实施例一：
51.本发明实施例提供的一种起重机电子围栏的生成方法，可以适用于图1所示的起重机，参见图1，所述起重机包括：变幅铰点1，臂架组合2和支腿脚盘3。
52.图3是本发明实施例一中的一种起重机电子围栏的生成方法的流程图。本流程图仅仅示出了本实施例所述方法的逻辑顺序，在互不冲突的前提下，在本发明其它可能的实施例中，可以以不同于图2所示的顺序完成所示出或描述的步骤。
53.本发明实施例提供一种起重机电子围栏的生成方法，可以由电子围栏主机执行，具体包括以下步骤：
54.步骤一：采集所述起重机在当前臂架组合2下的臂架总长度实际值l、以及臂架变幅铰点1与起重机底部可能的侧翻支点的最大距离k；
55.起重机主机作为起重机的主控单元，通常可以提供起重机的相关工作参数，包括但不限于本技术所述的臂架组合以及臂架总长度实际值l。因此电子围栏主机可以通过与起重机主机进行通信互联，以采集所需数据。
56.如图1所示，起重机底部可能的侧翻支点可以是起重机的支腿脚盘3中的任一个，臂架变幅铰点1与起重机底部可能的侧翻支点的最大距离k发生的变化幅度与臂架总长度变化的幅度相比可忽略不计，在误差允许范围内最大距离k可以视为固定值，臂架组合2理解为起重机有多节臂组成，吊装时候各节臂可以全伸、半伸、或者不伸，形成多种臂架组合2方式，变幅的定义是起重机的吊臂做垂直方向运动，改变了起重机的作业幅度范围；应当理解，若起重机采用其它的支撑机构取代支腿脚盘3，则可以将其它支撑机构作为可能的侧翻
支点，其他可能的侧翻支点与臂架变幅铰点1的最大距离k在误差允许范围内仍然可以视为固定值。
57.步骤二：
58.根据所述臂架总长度实际值l和所述最大距离k，计算所述电子围栏的轮廓半径；
59.为确保参与后续计算的数据的可靠性和安全性，在计算所述电子围栏的轮廓半径之前，需要对臂架总长度进行校验，具体为：
60.采集所述起重机的当前臂架组合2、参与所述当前臂架组合2的各单节臂臂长；
61.再根据所述当前臂架组合2及各单节臂臂长计算相应的臂架总长度理论值l0，其中臂架总长度理论值l0可以由各单节臂长长度累加获得；
62.当且仅当所述臂架总长度实际值l与所述臂架总长度理论值l0的差值不超过设定阈值时，执行计算所述电子围栏的轮廓半径的操作步骤，其中阈值大小在误差允许范围内根据实际情况进行调整。
63.所述电子围栏的轮廓半径的计算方法包括：对所述臂架总长度实际值l和所述最大距离k进行求和运算，将求和运算结果与预设定的安全修正系数进行乘积运算，将乘积运算结果作为所述电子围栏的轮廓半径，其计算公式可以表示为：r＝a*(l+k)；式中a表示安全修正系数，是由实际情境决定的常数，安全修正系数a的取值与起重机的起吊物体有关，当被吊物体体积越大或者长度越长时，相应的a的取值越大；显而易见地，安全修正系数越大，轮廓半径越大，电子围栏的警示范围越大。作为本发明的一种实施例，安全修正系数大于1。
64.安全性作为电子围栏首要追求的目标，本发明实施例将起臂架变幅铰点1与起重机底部可能的侧翻支点的最大距离k纳入轮廓半径进行计算，以获取较大的轮廓半径。但在实际工作过程中，除起重机侧翻可能引起的安全事故之外，还可能存在臂架或起吊物掉落等引发的安全事故，对于其他因素造成的安全事故，轮廓半径的大小可能会相对本实施例所述的情况所有偏大或偏小，用户可以通过调整安全修正系数予以校正，以确定更为合理且安全的警示范围。
65.当起重机吊起的重物从臂架最高端脱落，或起重机以支腿脚盘3中心为侧翻支点发生侧翻，在臂架总长度l所在方向与臂架变幅铰点1与起重机的支腿脚盘3中心的最大距离k所在方向平行时，产生的破坏半径范围最大，最大的破坏半径范围即为最大警示范围，即轮廓半径，当臂架组合2发生变化时，最大警示范围半径随之变化。
66.当然可选的，也可以通过增加变幅角度、支腿长度等因子解算方式计算电子围栏的轮廓半径。
67.步骤三：以所述起重机的回转中心为球心、所述轮廓半径为球面半径，针对目标保护区域建立球面轮廓。
68.需要说明的是，当起重机需要进行360度回转作业时，目标保护区域可以确定为起重机周边范围时，此时，本发明实施例所述的球面轮廓可以是半球形球面轮廓；当起重机仅在前方特定角度范围内进行回转作业时，起重机后方区域可以视为安全区域、不划分至目标保护区域内，此时球面轮廓应当理解为球面中的局部轮廓，比如：当起重机作业的回转角度为180
°
时，此时只需要建立四分之一球面轮廓；用户可以根据起重机的实际作业工况，确定目标保护确定，从而确定球面轮廓的范围。
69.步骤四：将所述球面轮廓与地面围成的闭合区间确定为所述电子围栏的检测区间，生成所述电子围栏；随着臂架组合2发生变化，臂架总长度发生变化，轮廓半径随之发生变化，电子围栏检测区间也发生变化；当然可选的，也可以根据实际需要使用需要建立扇形面，多面体等类似的安全警示区域。
70.本发明实施例提供的起重机电子围栏的生成方法通过采集臂架总长度实际值l、以及臂架变幅铰点1与起重机的支腿脚盘3中心的最大距离k；再根据臂架总长度实际值l和所述最大距离k，计算出电子围栏的轮廓半径；紧接着以所述起重机的回转中心为球心、所述轮廓半径为球面半径，建立球面轮廓；然后将所述球面轮廓与地面围成的闭合区间确定为所述电子围栏的检测区间，生成电子围栏；随着臂架组合2发生变化，臂架总长度发生变化，轮廓半径随之发生变化，电子围栏检测区间也发生变化，实现了根据起重机的实际作业情况动态调整电子围栏的警示范围。
71.实施例二：
72.如图2所示，是本发明实施例提供的一种起重机电子围栏系统，可以用于实现实施例一所述的方法，所述电子围栏系统包括电子围栏主机，所述电子围栏主机包括：
73.第一采集模块：用于采集所述起重机在当前臂架组合2下的臂架总长度实际值l、以及臂架变幅铰点1与起重机的支腿脚盘3中心的最大距离k；
74.第一计算模块：用于根据所述臂架总长度实际值l和所述最大距离k，计算所述电子围栏的轮廓半径；
75.轮廓建立模块：用于以所述起重机的回转中心为球心、所述轮廓半径为球面半径，针对目标保护区域建立球面轮廓；
76.生成模块：用于将所述球面轮廓与地面围成的闭合区间确定为所述电子围栏的检测区间，生成所述电子围栏。
77.作为本发明的一种实施例，所述电子围栏系统还包括：
78.第二采集模块：用于采集所述起重机的当前臂架组合2、参与所述当前臂架组合2的各单节臂臂长；
79.第二计算模块：用于根据所述当前臂架组合2及各单节臂臂长计算相应的臂架总长度理论值l0；
80.校验模块：用于仅当所述臂架总长度实际值l与所述臂架总长度理论值l0的差值不超过设定阈值时，驱动所述第一计算模块执行计算所述电子围栏的轮廓半径的操作步骤。
81.作为本发明的一种实施例，所述电子围栏系统还包括：
82.距离检测设备：用于检测所述起重机的周边对象的距离；距离具体来说指检测起重机周边对象与距离检测设备的距离，距离检测设备安装在起重机上。
83.报警装置：用于根据所述起重机的周边对象的距离判断所述周边对象是否进入所述电子围栏的检测区间，若是，则输出报警，作为本发明的一种实施例，输出报警可以通过语音报警器完成，还可以通过弹窗报警或声光组合报警实现；否则，不报警。
84.作为本发明的一种实施例，所述电子围栏系统还包括：
85.合法检验模块：用于对所述周边对象的身份进行合法性检验；作为本发明的一种实施例，包括信息匹配单元、多个摄像头和显示器，当授权人员进入警示范围内，通过摄像
头将电子围栏周侧的信息传递给显示器，显示器将授权人员的体征信息传递给信息匹配单元。
86.操作终端：用于当所述周边对象通过身份合法性检验时，即授权人员的体征信息与信息匹配单元内的数据库匹配成功时，授权所述报警装置取消报警。
87.作为本发明的一种实施例，所述距离检测设备包括红外探测器，红外探测器包括红外线发射器、接收器、以及信号处理器，信号处理器的信号输出端经红外线发射电路与红外线发射器连接；信号输入端经红外线接收电路与红外线接收器连接，其反馈信号输出端与外围控制电路连接，红外线探测器的反馈信号输出端与报警装置连接；作为红外探测器的等同替换，所述距离检测设备还可以是超声波传感器；超声波传感器检测距离原理是发出超声波再检测到发出的超声波，同时根据声速计，算出物体的距离，其可以选择的输出方式多变，测量距离普遍比红外探测器的远。
88.通过距离检测设备、报警装置、合法检验模块和操作终端的配合实现了对外来入侵者的筛选和报警功能，进一步避免了误闯、监管不力等潜在的隐藏危险，使电子围栏系统的功能更加完善。
89.实施例三：
90.本发明实施例还提供了一种起重机，安装有实施例二所述的起重机电子围栏系统。
91.起重机包括变幅铰点1，臂架组合2和支腿脚盘3，其中支腿脚盘3垂直固定在起重机车身底部，起重机车身位置固定有变幅铰点1，臂架组合2通过变幅铰点1实现与起重机车身的转动连接，电子围栏主机与起重机主机均设置在起重机驾驶室内，两者可以通过有线或者无线的方式进行数据通讯连接，当然可选的，电子围栏主机通过包括不限于gps第三方设备读取车辆信息进行解算车辆状态。
92.本发明实施例所提供的起重机可执行本发明任意实施例所提供的电子围栏的生成方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
93.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
94.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
95.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
96.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
97.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种起重机电子围栏的生成方法，其特征在于，包括：采集所述起重机在当前臂架组合下的臂架总长度实际值l、以及臂架变幅铰点与起重机底部可能的侧翻支点的最大距离k；根据所述臂架总长度实际值l和所述最大距离k，计算所述电子围栏的轮廓半径；以所述起重机的回转中心为球心、所述轮廓半径为球面半径，针对目标保护区域建立球面轮廓；将所述球面轮廓与地面围成的闭合区间确定为所述电子围栏的检测区间，生成所述电子围栏。2.根据权利要求1所述的起重机电子围栏的生成方法，其特征在于，计算所述电子围栏的轮廓半径之前，执行下述步骤：采集所述起重机的当前臂架组合、参与所述当前臂架组合的各单节臂臂长；根据所述当前臂架组合及各单节臂臂长计算相应的臂架总长度理论值l0；仅当所述臂架总长度实际值l与所述臂架总长度理论值l0的差值不超过设定阈值时，执行计算所述电子围栏的轮廓半径的操作步骤。3.根据权利要求1或2所述的起重机电子围栏的生成方法，其特征在于，所述计算所述电子围栏的轮廓半径，包括：对所述臂架总长度实际值l和所述最大距离k进行求和运算，将求和运算结果与预设定的安全修正系数进行乘积运算，将乘积运算结果作为所述电子围栏的轮廓半径。4.根据权利要求3所述的起重机电子围栏的生成方法，其特征在于，所述安全修正系数大于1。5.一种起重机电子围栏系统，其特征在于，包括电子围栏主机；所述电子围栏主机包括：第一采集模块：用于采集所述起重机在当前臂架组合下的臂架总长度实际值l、以及臂架变幅铰点与起重机底部可能的侧翻支点的最大距离k；第一计算模块：用于根据所述臂架总长度实际值l和所述最大距离k，计算所述电子围栏的轮廓半径；轮廓建立模块：用于以所述起重机的回转中心为球心、所述轮廓半径为球面半径，针对目标保护区域建立球面轮廓；生成模块：用于将所述球面轮廓与地面围成的闭合区间确定为所述电子围栏的检测区间，生成所述电子围栏。6.根据权利要求5所述的起重机电子围栏系统，其特征在于，还包括：第二采集模块：用于采集所述起重机的当前臂架组合、参与所述当前臂架组合的各单节臂臂长；第二计算模块：用于根据所述当前臂架组合及各单节臂臂长计算相应的臂架总长度理论值l0；校验模块：用于仅当所述臂架总长度实际值l与所述臂架总长度理论值l0的差值不超过设定阈值时，驱动所述第一计算模块执行计算所述电子围栏的轮廓半径的操作步骤。7.根据权利要求5所述的起重机电子围栏系统，其特征在于，还包括：距离检测设备：用于检测所述起重机的周边对象的距离；
报警装置：用于根据所述起重机的周边对象的距离判断所述周边对象是否进入所述电子围栏的检测区间，若是，则输出报警；否则，不报警。8.根据权利要求7所述的起重机电子围栏系统，其特征在于，还包括：合法检验模块：用于对所述周边对象的身份进行合法性检验；操作终端：用于当所述周边对象通过身份合法性检验时，授权所述报警装置取消报警。9.根据权利要求7所述的起重机电子围栏系统，其特征在于，所述距离检测设备包括红外探测器、超声波传感器中的任一种。10.一种起重机，其特征在于，包括权利要求5~9任一项所述的起重机电子围栏系统。

技术总结
本发明公开了起重机安全技术领域的一种起重机电子围栏的生成方法、系统及起重机，旨在解决由于场地限制，电子围栏区域不能实现根据起重机的实际作业情况动态调整电子围栏的警示范围的技术问题。其包括：采集所述起重机在当前臂架组合下的臂架总长度实际值L、以及臂架变幅铰点与起重机底部可能的侧翻支点的最大距离K；根据所述臂架总长度实际值L和所述最大距离K，计算所述电子围栏的轮廓半径；以所述起重机的回转中心为球心、所述轮廓半径为球面半径，针对目标保护区域建立球面轮廓；将所述球面轮廓与地面围成的闭合区间确定为所述电子围栏的检测区间，生成所述电子围栏。本发明能够实现根据起重机的实际作业情况动态调整电子围栏的警示范围。整电子围栏的警示范围。整电子围栏的警示范围。


技术研发人员：邢树华 朱冒峰 赵欢 韩东泽 侯钰阔
受保护的技术使用者：徐州重型机械有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/6