[發明專利]建筑施工塔吊機的GNSS塔身健康監測預警系統和方法

有效

• 申請號: 201711234684.1
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108051833B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 周命端;楊天宇;郭明;趙西安
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42;G01S19/41
• 代理公司: 11596 北京易光知識產權代理有限公司
• 代理人: 孫海龍

1.一種用于建筑施工塔吊機的GNSS塔身健康監測預警系統，所述建筑施工塔吊機包括塔臂、塔身，其中，該健康監測預警系統包括：

GNSS基準站、塔身GNSS流動站、健康監測裝置和警報裝置，

所述塔身GNSS流動站安裝在所述塔身的頂部，所述塔身GNSS流動站接收GNSS衛星信號，同時從所述GNSS基準站接收GNSS衛星差分改正信號，從而確定自身的當前位置信息，并將所述當前位置信息發送給所述健康監測裝置；

所述健康監測裝置根據所述當前位置信息及歷史定位數據，確定所述塔身GNSS流動站的位置變化是否超出閾值，如果超出閾值，則所述警報裝置進行報警，

其中，所述健康監測裝置如下地確定所述塔身GNSS流動站的位置變化：

其中，(x_n,y_n,H_n)為所述GNSS流動站當前歷元n的三維坐標，是上一歷元n-1的平滑濾波三維坐標，利用歷史定位數據采用平滑濾波算法獲得，(Δx_n,Δy_n,ΔH_n)為塔身當前歷元n的傾斜三維量，ΔS_n為傾斜總量，n＞1且n∈Z，

其中，當所述傾斜三維量(Δx_n,Δy_n,ΔH_n)大于設定預警量E_d或傾斜總量大于設定預警量E_t時，進行塔身傾斜報警，其中所述預警量計算公式如下：

其中，a,b分別是所述塔身GNSS流動站的接收機的固定誤差和比例誤差，L為塔吊機塔身高度，k為預警系數，計算公式如下：

k＝(2～3)·m

式中，m為塔吊機折舊系數，取值0.6～1。

2.根據權利要求1所述的GNSS塔身健康監測預警系統，其特征在于，所述建筑施工塔吊機還包括在塔臂上可滑動的吊裝移動車，所述健康監測預警系統還包括移動車GNSS流動站，所述移動車GNSS流動站安裝在所述吊裝移動車的頂部中心位置，所述移動車GNSS流動站接收GNSS衛星信號，同時從所述GNSS基準站接收GNSS衛星差分改正信號，從而確定自身的當前位置信息，并將所述當前位置信息發送給所述健康監測裝置；

所述健康監測裝置還根據所述當前位置信息及歷史定位數據，確定所述移動車GNSS流動站的高程變化是否超出閾值，如果超出閾值，則所述警報裝置進行報警。

3.一種GNSS塔身健康監測預警方法，用于建筑施工塔吊機，該建筑施工塔吊機包括安裝在該建筑施工塔吊機的塔身的頂部的塔身GNSS流動站，所述方法包括：

塔身GNSS流動站當前自身位置確定步驟，所述塔身GNSS流動站接收GNSS衛星信號，同時從GNSS基準站接收GNSS衛星差分改正信號，從而確定自身的當前位置信息；

變化判斷步驟，根據所述當前位置信息及歷史定位數據，確定塔身GNSS流動站的位置變化是否超出閾值，如果超出閾值，則發出報警指示；以及

報警步驟，根據所述報警指示進行報警，

其中，在所述變化判斷步驟，如下地確定所述GNSS流動站的位置變化：

或

其中，(x_n,y_n,H_n)為所述GNSS流動站當前歷元n的三維坐標，為歷史歷元的平均三維坐標，是上一歷元n-1的平滑濾波三維坐標，可利用歷史定位數據采用平滑濾波算法獲得，(Δx_n,Δy_n,ΔH_n)為塔身當前歷元n的傾斜三維量，ΔS_n為傾斜總量，n＞1且n∈Z，

其中，當所述傾斜三維量(Δx_n,Δy_n,ΔH_n)大于設定預警量E_d或傾斜總量大于設定預警量E_t時，所述變化判斷步驟進行塔身傾斜報警，其中所述預警量計算公式如下：

其中，a,b分別是所述塔身GNSS流動站的接收機的固定誤差和比例誤差，L為塔吊機塔身高度，k為預警系數，計算公式如下：

k＝(2～3)·m

式中，m為塔吊折舊系數，取值0.6～1。