[发明专利]一种基于GPS/RFID组合定位的缆机塔机防碰撞预警系统

权利要求书

1.一种基于GPS/RFID组合定位的缆机塔机防碰撞预警系统，其特征在于：包括信息系统（A）、中央控制系统（B）、防碰撞预警系统（C）；

所述信息系统（A）包括用于定位的RFID射频标签（1）和GPS信号发射器（2）组成的组合位置发射装置（a），以及由GPS基准站（3）和RFID信号接收器（4）组成的组合位置信息接收装置（b）；

所述中央控制系统（B）包括计算机（5）、用于对信息系统（A）传递来的定位信号处理的程序、进行动态仿真和实时计算相对位置关系并判断是否会发生碰撞的仿真模拟分析程序；

所述防碰撞预警系统（C）包括接收中央控制系统（B）指令的通信模块（10）、控制作出预警反应的控制模块（12）、以及连接控制模块（12）的信号灯（6）、音响（7）；

所述RFID射频标签（1）、所述GPS信号发射器（2）设置在保护箱内，构成三个组合位置发射装置（a），分别安装固定在塔机旋转吊臂（9）前端和末端、缆机吊钩（8）上，用于将缆机起吊物、塔机旋转吊臂（9）的位置信息传输出去；

所述GPS基准站（3）、所述RFID信号接收器（4）构成的组合位置信息接收装置（b）安放在施工现场开阔地带便于天线接收位置信息；所述组合位置信息接收装置（b）通过通信模块（10）与所述计算机（5）连接，将接收到的缆机塔机位置信息传输给中央控制系统（B）；

所述计算机（5）、所述定位信号处理的程序和所述仿真模拟分析程序组成的中央控制系统（B）在接收到定位信息后实时处理定位信号并动态仿真模拟和计算分析，判断预警级别后将预警信号传输给防碰撞预警系统（C）；

所述防碰撞预警系统（C）与中央控制系统（B）通过通信模块（10）连接，在接到中央控制系统（B）传来的碰撞预警信号后，及时通过控制模块（12）控制信号灯（6）和音响（7）作出预警反应，提醒施工设备操作人员；

缆机塔机防碰撞预警系统方法包括以下步骤：

第一步，利用CATIA软件对施工环境和实际使用的施工设备构建三维模型并导入三维模型到3D Max软件中进行环境和材质的渲染，增加其沉浸感，紧接着将渲染后的模型导入Vaga Prime软件的Lynx图形界面，在基于该软件二次开发的插件中输入施工设备运行的三级距离阈值及预警系统对应的三级预警状态；

作出的预警指令分为三个等级：

一级对应缆机和塔机之间距离比较安全，采用绿灯示意机械操控者能够正常工作；

二级对应缆机和塔机之前的距离比较靠近，采用黄灯并伴有急促的声响提醒操控者需要随时准备采取制动措施；

三级指令对应；缆机和塔机距离十分靠近，采用红灯闪烁并配合尖锐的声响来警告机械操控者必须立刻采取制动措施使设备停止运动；

第二步，按照前述说明将各个装置安装固定好，并启动防碰撞预警系统（C），待信号发射、接收正常，基于Matlab软件的定位信号处理程序和基于Vaga Prime软件的仿真模拟分析程序运行后，施工人员开始操作施工设备作业；

第三步，操作者操纵设备开始作业后，缆机吊钩（8）上和塔机旋转吊臂（9）两端的RFID射频标签（1）和GPS信号发射器（2）将位置信息以每秒10次的频率传送并被相应的GPS基准站（3）和RFID信号接收器（4）实时接收，传入中央控制系统（B）的计算机（5），所述定位信号处理的程序和仿真模拟分析程序动态仿真模拟并实时计算缆机塔机的相对位置关系和运行参数，判断二者的相对距离是否在三级预警距离内，假如进入三级预警距离，则进入下一步，假如未进入范围，则缆机塔机继续作业；

第四步，中央控制系统（B）通过通信模块（10）向防碰撞预警系统（C）发出指令，防碰撞预警系统（C）通过控制模块（12）让信号灯（6）和音响（7）配合，作出三级预警相关反应；

第五步，自施工设备开始运行起，第三步到第四步过程循环不间断运行，直到施工作业结束，施工设备停止运行。