[發明專利]一種組合定位纜機運行監測系統和纜機防碰調控方法

在審

• 申請號: 201810145806.8
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108427134A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 賀俊;周宜紅;趙春菊;胡超
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01S19/48
• 分類號: G01S19/48
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

一種組合定位纜機運行監測系統和纜機防碰調控方法，包括纜機、施工設備、第一定位設備、第二定位設備、組合定位設備、第一基準站、第二定位基站、無線通訊設備、同步控制器、定位服務器、數據庫服務器和顯示器。本發明還包括纜機碰撞檢測方法、纜機防碰調控方法、纜機防碰加檔或減檔判斷法和組合定位設備的數據轉化和合成方法。本發明組合定位精確度高、實時性好、監測范圍不受限制，能夠對纜機進行無縫隙的實時監測并實現纜機施工過程監測的可視化；本發明采用的碰撞檢測方法和防碰調控方法，形成了有效的纜機防碰調控機制以確保纜機安全高效地運行。

技術領域

本發明屬于纜機運行領域，具體涉及一種組合定位纜機運行監測系統和纜機防碰調控方法。

背景技術

纜機安裝簡易、機動靈活、起重量大、工作范圍廣、機械效率高，且具有一次架設，在整個施工期發揮作用的特點，因此在我國的水電工程尤其是高拱壩的建設中得到了廣泛運用。然而，我國的高拱壩多修建在高山峽谷地區，氣象環境惡劣，施工場地狹窄，施工活動頻繁，空間交叉作業多，易造成纜機碰撞事故。目前在水電建設中為防止纜機碰撞事故發生，主要采取了配置纜機現場指揮員和限定纜機工作范圍的方法。前者由于受指揮員所處位置、觀測距離、現場天氣等因素的影響，其指揮員對纜機碰撞事故的主觀判斷存在一定誤差，同時此類人員的配置也可能干擾現場的其他施工活動。而嚴格劃定纜機的工作范圍，不僅對施工調度和發揮機械設備效率有一定影響，且對于設備在轉移過程中發生的碰撞并不能有效地避免。因此，采用一種高精度的定位手段對纜機施工過程中的纜機及其他施工機械和人員進行實時監測，才能有效的解決纜機碰撞問題。對比文件1“用于纜機吊鉤的防碰撞視頻監控系統”(專利申請號：201310337921.2)，該申請公開了一種用于纜機吊鉤的防碰撞視頻監控系統，該系統利用安裝在纜機小車上的攝像機實時監控纜機吊鉤及吊物，并將該監控數據以無線或有線方式傳輸至司機室，從而為纜機操作員提供防撞操作依據。對比文件2“纜機實時監測定位系統”(專利申請號：201310731133.1)，該申請公開了一種纜機實時定位監測系統，該系統通過安裝在纜機吊鉤上的定位天線實時接收GPS北斗差分定位等信號，從而獲得吊運物的位置信息和空間速度信息。對比文件3“基于GPS的大壩混凝土料管碰撞監測與導航定位方法”(專利申請號：201110287017.6)，該申請公開了一種利用GPS實時監測纜機吊罐的位置并與施工現場障礙物的位置信息進行碰撞檢測，同時規劃出纜機吊罐的安全運行路徑。

上述纜機定位及防碰方法存在以下不足：首先，對于建設拱壩的高山峽谷等地區，采用GPS或北斗等其他全球定位，其衛星信號受遮擋嚴重，特別是河谷基坑位置(也是纜機運送吊罐入倉的時刻)，衛星可見數量急劇減少，當少于4顆時GPS的定位精度尤其是垂直向精度會明顯降低。然而吊罐入倉卸料的過程是纜機與其他倉面施工機械和人員易發生碰撞的時段，對定位的精度應有更高的要求；再者，在纜機施工過程中，與纜機可能發生碰撞的對象可分為固定障礙物和移動障礙物。其中，固定障礙物包括壩體澆筑塊、倉面模板以及某些壩體臨時建筑物，而移動障礙物包括纜機、塔機、倉面施工機械(平倉機、振搗機等)和施工人員。在對這些碰撞對象的監測中，固定障礙物的位置信息可直接根據現場施工進度等資料進行系統更新，但對于移動障礙物的位置信息則需要選擇恰當的定位方式進行實時監測；最后，在纜機安全運行施工管理中，運用定位監測只是了解纜機運行動態的手段，采用碰撞檢測也僅為判斷纜機運行的安全，其最終目的在于防止碰撞。那么根據實時定位數據，進行碰撞檢測，并提出合理的纜機運行防碰調控措施才是解決纜機碰撞問題的關鍵。

發明內容

本發明的目的是針對上述纜機定位及防碰方法的不足，提供一種對纜機施工過程中的纜機及其他施工機械和人員都能實時定位監測的GPS/UWB組合定位系統和防碰方法，并根據定位結果及現場施工信息結合虛擬仿真手段實現纜機施工過程的動態可視化，從而為纜機操縱員提供更加精確直觀的纜機運行狀態。

本發明的另一個目的是運用碰撞檢測方法對纜機和潛在障礙物的實時位置數據進行判斷，分析纜機運行的安全性，并建立纜機防碰調控機制對具有碰撞風險的情況及時給出避障調整方案，從而為大壩施工管理人員提供安全的纜機運行指導。