[發明專利]基于GPS的大壩混凝土料罐碰撞監測與導航定位方法

有效

• 申請號: 201110287017.6
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102409678A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 吳浩;陶婧;李新平;池秀文;陳楠;黎華
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: E02D15/00
• 分類號: E02D15/00;G01C21/34
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

技術領域

本發明涉及一種碰撞監測和導航定位的方法，屬于施工信息化技術領域，尤其是一種基于GPS的大壩混凝土澆筑中纜機料罐碰撞監測預警以及在此基礎上對料罐運行軌跡進行導航定位的方法。

背景技術

平移式纜索起重機作為大壩建設中廣泛采用的一種施工設備，主要進行澆筑和金屬結構吊裝工作。其起吊高度高、作業幅度大、工作時間長、吊裝效率高，在大壩整個建設期間，占據著十分重要的作用。在施工工地，特別是壩體澆筑現場，纜機的料罐作業將受到周邊建筑、大型設備或其他障礙物的影響，運行過程中存在著很多碰撞隱患。不僅如此，由于料罐作業高差很大，作業場所地處很高，常年云霧環繞，并且施工要求24小時連續作業，現場可視性非常差。因此，如何利用現代化技術，對復雜的施工現場進行安全準確的料罐定位，從而指導司機操作人員信息化施工，是個亟待解決的問題。

通過對現有專利文獻檢索，中國專利申請“基于超聲傳感網絡的塔式起重機防碰撞在線監測預警系統及方法”(專利申請號：200910022444.4)，該申請公開了一種對塔式起重機在線監測防撞預警系統，利用超聲傳感網絡技術的對周邊障礙物進行識別與定位，從而主動地避免碰撞事故的發生；中國專利申請“塔吊群交叉作業的安全防護智能測控儀器”(專利申請號：200610041832.3)，該申請公開了一種塔吊群交叉作業時的安全防護智能監測儀器，利用電臺模塊進行數據采集，通過在每臺作業塔吊上安裝監測設備，對塔吊群之間的可能碰撞進行報警；中國專利申請“群塔作業防碰撞監測系統”(專利號200820079734.3)，該專利公開了一種包括微機、傳感器和無線數據交換裝置的群塔作業防碰撞監測系統，通過在塔吊相應部位安裝傳感器和無線數據交換裝置，對相鄰塔吊之間可能發生的碰撞進行監測和預警，保證群塔聯合交叉作業時的安全。但這些防撞監測預警技術存在一些不足：首先，現有技術多采用傳感器等監測設備進行障礙物的監測，傳感器測距的精度有限，十幾米以上測距精度不可靠，然而對于運行速度比較大的料罐來說，十幾米的安全距離是不夠的；其次，纜機料罐的運行是實時動態變化的，現有的監測預警技術沒有和料罐本身的運行狀態相結合，距離料罐相近的物體不一定是會與料罐碰撞的障礙物；最后，沒有給司機操作人員提供一個安全并且直觀的最優運行路徑，在實際施工中，由于施工現場的復雜性和自然環境的惡劣性，操作人員不能僅僅依靠肉眼進行施工操作。綜上所述，大型施工中防撞判斷系統存在的主要問題是信息化程度不夠高，沒有主動地對施工進行可靠準確的指導。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以根據GPS實時監測采集的混凝土料罐信息以及施工現場障礙物信息對料罐做出準確可靠的防撞判斷，并提供合理直觀的導航路徑，從而有效地提高施工信息化程度，安全可靠地指導施工的基于GPS的混凝土料罐防撞監測與導航定位方法，以克服上述現有技術存在的問題。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種基于GPS的混凝土料罐防撞監測與導航定位方法，該方法在每臺纜機的料罐上安裝GPS，用以測得料罐的實時位置X_l、Y_l、Z_l和運行速度；障礙物位置信息X_z、Y_z、Z_z事先由工作人員輸入數據庫。除此之外，工作人員還需設定好相關標準參數，例如料罐與障礙物之間的最小允許距離。由于障礙物眾多需進行過濾，并且需要優先考慮距離比較近的障礙物，所以設置了第一層緩沖區。這個緩沖區是以吊罐為中心在速度方向上的一個半球形區域，半球的半徑是可以設置的。所以這一步過濾掉了在緩沖區以外的障礙物，找到了距離吊罐比較近的障礙物。在確定了料罐位置以及最近障礙物的位置之后，采取距離預警和時間預警兩種形式對料罐的運行狀態進行預警。其具體方法如下：