[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

说明书

一种基于GPS/RFID组合定位的缆机塔机防碰撞预警系统，由信息系统、中央控制系统和碰撞预警系统组成。信息系统包括RFID射频标签和GPS信号发射器组成的组合位置发射装置、GPS基准站和RFID信号接收器组成的组合位置信息接收装置；中央控制系统包括高速计算机、负责对信息系统传递来的定位信号处理的程序和进行动态仿真模拟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；碰撞预警系统包括接收中央控制系统指令的通信模块、控制作出预警反应的控制模块及与之联动的信号灯、音响装置。利用本发明系统实现了对缆机塔机运行情况的实时追踪模拟，及时判断施工设备发生碰撞的可能及距离并作出三级有效预警，极大的避免了设备碰撞事故的发生。

技术领域

本发明涉及水利水电施工机械碰撞预警领域，特别涉及一种基于GPS/RFID组合定位的缆机塔机防碰撞预警系统。

背景技术

在水利水电建设过程中，一般会较多的使用塔机、缆机等大型施工设备，它们具有覆盖范围广和运行灵活的特点，但是这些设备通常在空间上是交错布置的，工作区域很容易产生重叠，尤其是夜间、阴雨天以及雾霾天等能见度不高的天气条件下，设备操控者受到距离、角度、现场光线以及人员疲劳等因素的影响，难以准确估计可能发生碰撞的设备之间的距离，从而很容易造成施工设备之间的碰撞。为了防止设备碰撞事故的发生，需要采取施工设备防碰撞措施来对施工设备的安全运行进行有效控制。

目前对于防碰撞系统及装置的研究有采用超声波回波测距技术来测量运动物体与周围障碍物之间的距离，首先通过发射机发射信号波，然后利用接收机收到目标发射波检测是否有碰撞物或者其他运动物体及其距离，如果检测到距离小于预设的安全距离就会报警，但是这一技术仅适用于位于同一平面且无旋转运动的设备；除超声波技术之外，还有将施工设备置于同一个坐标系内采用GPS定位技术来获取各运动设备与其它运动设备或者障碍物之间的距离。该技术虽然弥补了超声波技术的缺点但是GPS卫星信号容易受到气象、环境等干扰，现场设备上的GPS装置也易被遮挡造成信号弱、无信号的情况下将导致定位不准确甚至失效。

因此，进一步研究防碰撞预警系统，运用计算机仿真模拟技术对缆机塔机优化防碰撞预警装置的不足具有重要的实用意义。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种基于GPS/RFID组合定位的缆机塔机防碰撞预警系统，应用于水利水电施工现场，以实现缆机和塔机在运行过程中，及时对可能要发生的碰撞进行预警，避免碰撞事故发生。

本发明采取的技术方案为：

一种基于GPS/RFID组合定位的缆机塔机防碰撞预警系统，其特征在包括信息系统、中央控制系统、防碰撞预警系统；

所述信息系统包括用于定位的RFID射频标签和GPS信号发射器组成的组合位置发射装置，以及由GPS基准站和RFID信号接收器组成的组合位置信息接收装置。

所述中央控制系统包括计算机、用于对信息系统传递来的定位信号处理的程序、进行动态仿真模拟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。

所述对定位信号处理的程序基于Matlab软件平台和C++语言编程，可实现读取GPS和RFID接收器输入计算机的定位信号并过滤异常信号后优选并计算出更精确的定位信号然后输出到计算机指定位置。

所述仿真模拟分析程序基于Vaga Prime软件平台和C++语言编程，可实现三维动画动态仿真，实时计算缆机、塔机相对位置关系，判断其运行状态并输出预警指令，在该程序进行动态仿真前，首先用CATIA软件建立施工环境和缆机、塔机的三维模型，再用3D Max软件导入三维模型并对施工环境和施工机械模型渲染，增加其沉浸感，再将渲染后的模型导入Vaga Prime提供的Lynx图形界面，最后通过编程开发的插件导入定位信号一边驱动缆机、塔机三维模型实现动态仿真。

所述防碰撞预警系统包括接收中央控制系统指令的通信模块、控制作出预警反应的控制模块、以及连接控制模块的信号灯、音响。