[發(fā)明專利]地鐵盾構(gòu)隧道管片吊裝的門吊剎車擺動預警系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011190706.0
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112209251B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周誠;駱漢賓;余群舟;袁碩;蔣偉光
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: B66C15/06
• 分類號: B66C15/06;B66C13/16;B66C13/46;B66C13/48
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尚威;李智

本發(fā)明屬于吊裝作業(yè)安全控制領(lǐng)域，公開了一種地鐵盾構(gòu)隧道管片吊裝的門吊剎車擺動預警系統(tǒng)及方法，其中預警系統(tǒng)包括吊裝數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析與預測模塊和管片擺動預警模塊；吊裝數(shù)據(jù)采集模塊用于實時采集地鐵管片在下井吊裝過程中的空間信息；數(shù)據(jù)分析與預測模塊通過上述采集數(shù)據(jù)對地鐵管片的未來吊裝軌跡進行合理預測；所述管片擺動預警模塊根據(jù)吊裝預測軌跡對地鐵管片的可能擺動大小進行計算判斷并輸出相應預警信號。本發(fā)明基于數(shù)據(jù)驅(qū)動與運動分析的復合模型進行吊裝軌跡預測，以合理準確的預測軌跡對地鐵管片在吊運減速剎車階段的不安全擺動進行預警控制，優(yōu)化地鐵管片下井吊裝過程的安全控制，積極避免地鐵管片吊裝事故。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于吊裝作業(yè)安全控制領(lǐng)域，涉及地鐵盾構(gòu)隧道管片吊裝的門吊剎車擺動預警系統(tǒng)及方法，更具體地，涉及一種地鐵管片吊裝過程中，管片吊運剎車的擺動預測方法與預警機制。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，人們對于交通出行的需求不斷提高，城市軌道交通的建設(shè)規(guī)模也是不斷擴展，地鐵管片作為城市軌道交通重要構(gòu)件在吊裝作業(yè)過程中面臨著各種問題和威脅。在地鐵管片吊裝作業(yè)過程中，由于門式起重機的欠驅(qū)動特性及外部環(huán)境影響，在門吊小車臨近下井洞口剎車減速時，地鐵管片將很容易產(chǎn)生擺動，對吊裝安全和吊裝效率產(chǎn)生極大地威脅。一般情況下，對于地鐵管片在剎車減速階段的擺動通常是由駕駛員根據(jù)操作經(jīng)驗與個人主觀判斷進行提前減速來抑制消除，但是這類方法對于駕駛員的操作有很高要求，缺乏普適性，仍具有一定的風險。

因此，需要一種可以對地鐵管片在吊裝過程中的擺動進行預測預警的方法，對地鐵管片這種大重量構(gòu)件在吊裝剎車階段的危險擺動進行有效的預警規(guī)避，輔助駕駛員以更高程度的工作效率和作業(yè)安全進行地鐵管片下井吊裝作業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種用于地鐵盾構(gòu)隧道管片吊裝的門吊剎車擺動預警方法，其目的在于，通過視頻圖像與視覺算法實時采集地鐵管片吊裝的空間數(shù)據(jù)，并基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的機器學習與運動推導的“緊耦合”模型對管片的未來吊裝軌跡進行合理預測，以合理準確的預測軌跡結(jié)合擺動預警機制，對地鐵管片在吊裝減速剎車階段的不安全擺動進行預警控制，優(yōu)化對地鐵管片下井吊裝過程的安全控制，強化地鐵管片下井吊裝作業(yè)的安全管理和工作效率。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種地鐵盾構(gòu)隧道管片吊裝的門吊剎車擺動預警系統(tǒng)，包括吊裝數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析與預測模塊和管片擺動預警模塊：

所述吊裝數(shù)據(jù)采集模塊，基于雙目攝像機采集子模塊吊裝視頻并從中進行地鐵管片空間信息提取，用于實現(xiàn)針對地鐵管片吊裝臨近下井洞口時、減速剎車階段的門吊小車與地鐵管片的空間信息采集，得到實時吊裝軌跡數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)分析與預測模塊包括吊裝數(shù)據(jù)分析處理子模塊和吊裝軌跡預測子模塊；其中，

吊裝數(shù)據(jù)分析處理子模塊接收吊裝數(shù)據(jù)采集模塊采集得到的地鐵管片空間信息，經(jīng)過時間間隔、數(shù)據(jù)標準化和二階信息計算處理，形成地鐵管片的實時狀態(tài)表示數(shù)據(jù)；

吊裝軌跡預測子模塊根據(jù)所得的地鐵管片的狀態(tài)表示數(shù)據(jù)，結(jié)合實時吊裝軌跡數(shù)據(jù)預測進一步的未來吊裝軌跡；

所述管片擺動預警模塊包括地鐵管片吊裝擺動計算子模塊與地鐵管片吊裝安全預警子模塊；其中，

地鐵管片吊裝擺動計算子模塊根據(jù)上述預測得到的未來吊裝軌跡對地鐵管片的未來可能擺動大小進行計算及大小判斷；

地鐵管片吊裝安全預警子模塊基于上述所得的未來可能擺動大小的判斷結(jié)果，結(jié)合預設(shè)的地鐵管片吊裝剎車擺動預警機制輸出相應預警信號。

進一步地，所述吊裝數(shù)據(jù)采集模塊進行地鐵管片空間信息采集和實時吊裝軌跡數(shù)據(jù)計算的過程如下：

(1)通過雙目攝像機采集地鐵管片下井吊裝過程中，臨近下井洞口時減速剎車階段門吊小車與地鐵管片的圖像數(shù)據(jù)；