[发明专利]一种基于北斗/GPS精确定位的建筑塔吊自动运行系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种基于北斗/GPS精确定位的建筑塔吊自动运行系统及控制方法，避免了传统塔吊人为控制的危险性和低效性，本系统解决建筑塔吊中的自动执行和准确定位问题。本方法应用三个基本技术：北斗卫星定位系统和差分基站系统、基于传感器的设备辅助定位系统、可编程数字电机系统。本方法提供基于北斗的准确位置定位、塔吊运行位置辅助定位、材料放置点的精确位置、以及塔吊设备的自动运行路径规划。客户通过手持设备把相关参数自动传入塔吊控制系统，塔吊基于参数，自动运行。系统对塔吊本身的偏斜度进行监测，防止塔吊倒塌。系统提供远程现场视频访问。本系统提供远程操作模式。

技术领域

本发明基于北斗精确定位和数控技术，涉及地球表面作业的建筑设备，需要精确的经纬度、高程等位置信息的精确数控系统，系统应用中国北斗定位系统的准确定位特性，与电子控制技术相结合，实现建筑塔吊的自动运行管理。具体涉及一种基于北斗/GPS精确定位的建筑塔吊自动运行系统及控制方法。

背景技术

建筑塔吊目的是把工地上指定位置建筑设备和材料，吊装到另一指定的位置。传统塔吊的驾驶室处于塔吊的顶部，操作员在驾驶室中操控塔吊的运行。因此，塔吊的定位和运行依赖于作业面、驾驶舱、高层建筑等远距离人工视觉、声音方式的协调，不可避免的存在指挥效率低下以及由于通信不畅通导致的生产责任事故。同时，由于驾驶室安装在塔吊的上部，操作人员长期在高空工作，上下塔吊驾驶室的过程和作业过程都是高度危险的工作。本发明基于建筑工地均裸露于地球表面的特征，采用中国先进的北斗精确定位技术以及相关的数控技术，实现塔吊的自动运行管控，提高运行效率、降低事故发生风险。

发明内容

针对上述问题，本发明应用北斗精确定位技术、传感器物联网技术、可编程电气控制技术，提供塔吊的智能化运行管控系统。本发明采用北斗精确位置技术可以达到厘米级别的精确程度，可准确测量作业面材料位置、高层建筑施工高度、以及高层工地的准确位置。传感器物联网技术可以辅助定位塔吊的吊臂与高层工地相对位置、吊臂运行路径中的障碍物智能回避。可编程电气控制技术则具体实现吊篮(吊钩)的启动、运动轨迹的自动控制。本发明采用的技术，用户端实现全傻瓜形式操控，降低学习和运营成本、提高生产效率。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于北斗/GPS精确定位的建筑塔吊自动运行系统，包括：

差分基站：至少包括一个基站；露天安装安装在工地附近，用于接受北斗/GPS卫星的位置信号，通过TCP/IP与精确位置服务器(远程)通信，精确位置服务器(远程)处理基站位置信息，向定位定姿仪提供位置数据；

机载定位定姿仪：设置在塔吊的顶部、塔臂的前部以及吊钩的滑轮位置；用于获取相应位置的经纬度和高度信息，将位置信息发送到控制中心，传送方式采用RS485通信、CAN总线通信、wifi和商用无线电频率相结合方式传送；

手持定位定姿仪：用于确定塔吊吊装的初始位置以及目的地位置的经纬度和高度信息，并将位置数据发送至塔吊的控制中心，传送方式采用wifi和商用无线电频率相结合的无线传送；

超声波探测仪：设置在塔臂相关位置，用于在吊臂运动过程中检测运动路径中的可能障碍物，如遇障碍物，报警信息发送给塔吊控制中心，控制中心发出警报，控制塔吊停止运动；

摄像头：设置在塔吊的顶部和塔臂前部、中部、后部等位置，用于获取塔吊周边作业现场的实时视频信息；

伺服电机控制系统：执行控制塔吊的启动、停止、上升、下降、旋转等机械动作；由控制中心发出控制信号；

控制中心：控制整个塔吊自动运行；控制中心通过TCP/IP通信与精确位置服务器(远程)通信，计算各(移动)定制定位仪精确位置数据；控制中心向伺服电机控制系统发送执行命令；控制中心获取超声波传感器数据，进行报警处理和塔吊工作状态变化；控制中心实现塔吊摄像头视频的缓存和转发，通信协议采用TCP/IP；