本實用新型涉及塔吊施工控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

塔吊是建筑工地上最常用的一種起重設(shè)備 又名塔式起重機，以一節(jié)一節(jié)的接長（高）（簡稱“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)”），用來吊施工用的鋼筋、木楞、混凝土、鋼管等施工的原材料，塔吊是工地上一種必不可少的設(shè)備。

現(xiàn)有技術(shù)中，塔吊操作人員必須沿著塔吊內(nèi)最高達(dá)百米簡易樓梯到達(dá)塔吊頂部的狹小的司機室內(nèi)對塔吊進(jìn)行操作。由于上下塔吊極其麻煩，操作人員工作時間長時間呆在條件惡劣的司機室，當(dāng)操作人員發(fā)生意外時救援也會變得非常復(fù)雜。同時操作人員在司機室大多數(shù)情況下無法清楚看到物料轉(zhuǎn)運情況只能靠指揮人員指揮，操作稍有不慎就會發(fā)生意外。而且整個操作過程需要多個操作人員互相配合才能完成，所以現(xiàn)有塔吊技術(shù)得操作是需要塔吊操作人員和指揮人員共同配合，耗費大量人力。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)，旨在通過無線局域網(wǎng)絡(luò)獲取高處塔吊的傳感器及攝像頭數(shù)據(jù)，操作人員通過遙控器在傳感器及攝像頭數(shù)據(jù)的輔助下遠(yuǎn)程控制塔吊，所述系統(tǒng)在地面還有監(jiān)控站用來顯示并存儲傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)以及控制指令數(shù)據(jù)，無需操作人員到塔吊上的駕駛室來控制塔吊，改善了塔吊操作人員工作環(huán)境，節(jié)省了人力成本。

本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)，其中，所述基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)包括：

塔吊主機、橋接裝置、遙控器、監(jiān)控站以及塔吊；

所述塔吊主機與塔吊進(jìn)行有線連接，所述遙控器和監(jiān)控站與塔吊主機通過無線連接，或者當(dāng)建筑物遮擋無線信號時所述遙控器和監(jiān)控站與塔吊主機通過橋接裝置連接；

所述塔吊主機包括無線AP發(fā)射器、主機控制器、傳感器以及攝像頭；

所述無線AP發(fā)射器用于通過與主機控制器連接采集傳感器數(shù)據(jù)和攝像頭數(shù)據(jù)以及接收遙控器的控制指令，所述主機控制器用于采集并通過網(wǎng)口發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)以及通過網(wǎng)口接收遙控器發(fā)來的指令，所述傳感器用于采集塔吊運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，所述攝像頭用于監(jiān)控及輔助塔吊遙控操作；

所述橋接裝置將遙控器、監(jiān)控站與塔吊主機連接用于橋接無線AP發(fā)射器的無線信號擴大無線局域網(wǎng)覆蓋范圍；

所述遙控器包括用于取所述傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)并發(fā)送控制指令的第一控制平板、第二控制平板；

所述監(jiān)控站包括無線接入模塊、服務(wù)器；

所述無線接入模塊用于接入無線局域網(wǎng)，或者直接連接無線AP發(fā)射器或者通過橋接裝置連接到無線AP發(fā)射器，所述服務(wù)器用于顯示和存儲傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)以及控制指令；

所述塔吊包括塔吊控制器、駕駛臺以及切換開關(guān)；

所述切換開關(guān)安裝在塔吊控制器上，塔吊控制器通過切換開關(guān)與駕駛臺連接用于人工控制塔吊，或者塔吊控制器通過切換開關(guān)與主機控制器連接用于無線控制塔吊。

所述的基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)，其中，所述無線AP發(fā)射器采用形式為無線網(wǎng)橋；

所述主機控制器類型為PLC處理器；

所述傳感器包括用于采集風(fēng)速信息的風(fēng)速傳感器，用于采集力矩信息的扭矩傳感器，用于采集變幅機構(gòu)幅度信息的距離傳感器，用于采集吊鉤高度信息的高度傳感器，用于采集回轉(zhuǎn)機構(gòu)角度信息的角度傳感器，用于采集塔機傾斜角度的傾角傳感器，用于將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號的超聲波傳感器，用于采集壓力信息的壓敏傳感器；

所述攝像頭型號為POE網(wǎng)絡(luò)攝像頭。

所述的基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)，其中，所述橋接裝置采用點對點橋接或者點對多橋接。

所述的基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)，其中，所述遙控器中控制平板數(shù)量為若干個，當(dāng)設(shè)置多個控制平板時，在同一時刻只能設(shè)置一個控制平板控制塔吊主機。

所述的基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)，其中，所述遙控器中的控制平板設(shè)置有用于識別操作人員的人臉識別和指紋識別。

所述的基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)，其中，所述第一控制平板和第二控制平板采用型號為平板電腦；所述無線接入模塊采用無線路由器；所述服務(wù)器采用PC。

本實用新型公開了一種基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括塔吊主機、橋接裝置、遙控器、監(jiān)控站以及塔吊；所述塔吊主機與塔吊進(jìn)行有線連接，所述遙控器和監(jiān)控站與塔吊主機通過無線連接，或者當(dāng)建筑物遮擋無線信號時所述遙控器和監(jiān)控站與塔吊主機通過橋接裝置連接；所述塔吊主機包括無線AP發(fā)射器、主機控制器、傳感器以及攝像頭；所述遙控器包括用于取所述傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)并發(fā)送控制指令的第一控制平板、第二控制平板；所述監(jiān)控站包括無線接入模塊、服務(wù)器；所述塔吊包括塔吊控制器、駕駛臺以及切換開關(guān)；本實用新型通過無線局域網(wǎng)絡(luò)獲取高處塔吊的傳感器及攝像頭數(shù)據(jù)，操作人員通過遙控器在傳感器及攝像頭數(shù)據(jù)的輔助下遠(yuǎn)程控制塔吊，所述系統(tǒng)在地面還有監(jiān)控站用來顯示并存儲傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)以及控制指令數(shù)據(jù)，無需操作人員到塔吊上的駕駛室來控制塔吊，改善了塔吊操作人員工作環(huán)境，節(jié)省了人力成本。

附圖說明

圖1是本實用新型塔吊的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2是本實用新型基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

請參見圖1，圖1是本實用新型塔吊的結(jié)構(gòu)原理示意圖。如圖1所示，所述塔吊包括基礎(chǔ)承臺1、基礎(chǔ)節(jié)2、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)3、套架4、套架平臺5、引進(jìn)平臺6、駕駛室7、變幅機構(gòu)8、起重臂9、吊鉤10、變幅小車11、變幅鋼絲繩12、夾板13、起重臂拉桿14、塔帽15、平衡臂拉桿16、起升鋼絲繩17、配重裝置18、起升機構(gòu)19、平衡臂20、支架前臂21、支架后壁22。傳統(tǒng)塔吊作業(yè)時，塔吊操作人員必須沿著塔吊內(nèi)最高達(dá)百米簡易樓梯到達(dá)塔吊頂部的狹小的駕駛室7對塔吊進(jìn)行操作，由于上下塔吊極其麻煩，操作人員工作時間長時間呆在條件惡劣的司機室，當(dāng)操作人員發(fā)生意外時救援也會變得非常復(fù)雜，同時操作人員在司機室大多數(shù)情況下無法清楚看到物料轉(zhuǎn)運情況只能靠指揮人員指揮，操作稍有不慎就會發(fā)生意外。最后現(xiàn)有塔吊技術(shù)早操作是需要塔吊操作人員和指揮人員耗費大量人力。

本實用新型采用的無線遙控系統(tǒng)將眾多傳感器數(shù)據(jù)也傳入新接入的主機控制器，在無線遙控系統(tǒng)中，以地面的服務(wù)器替代了原有黑匣子用于塔吊的數(shù)據(jù)記錄，在無線遙控系統(tǒng)中，在特定的位置（比如本實用新型在支架前臂1/2以及支架后壁1/2處）添加的兩個攝像頭用于圖像的采集，無需操作人員進(jìn)入駕駛室7進(jìn)行實際操作，通過控制平板進(jìn)行無線遙控，不但保證了操作人員的安全，也提高了塔吊的操作效率。

基于上述塔吊結(jié)構(gòu)，本實用新型提供了一種基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)，請參見圖2，圖2是本實用新型基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。如圖2所示，本實用新型實施例所述的基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)包括塔吊主機100、橋接裝置200、遙控器300、監(jiān)控站400以及塔吊500五個部分；所述塔吊主機100與塔吊500進(jìn)行有線連接，所述遙控器300和監(jiān)控站400與塔吊主機100通過無線連接，或者當(dāng)建筑物遮擋無線信號時所述遙控器300和監(jiān)控站400與塔吊主機500通過橋接裝置200連接；也就是說遙控器300可直接通過無線局域網(wǎng)和塔吊主機500連接、監(jiān)控站400可直接通過無線局域網(wǎng)和塔吊主機500連接，只是當(dāng)建筑物遮擋無線信號時（無線連接信號不通或者不好），遙控器300和監(jiān)控站400與塔吊主機500才會通過橋接裝置200連接，所述橋接裝置200相當(dāng)于一個中轉(zhuǎn)裝置。

所述塔吊主機100包括無線AP發(fā)射器110、主機控制器120、傳感器130以及攝像頭140；所述無線AP發(fā)射器110用于通過與主機控制器120連接采集傳感器數(shù)據(jù)和攝像頭數(shù)據(jù)以及接收遙控器300的控制指令；所述主機控制器120用于采集并通過網(wǎng)口發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)以及通過網(wǎng)口接收遙控器300發(fā)來的指令，所述傳感器130用于采集塔吊運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，所述攝像頭140用于監(jiān)控及輔助塔吊遙控操作。

所述橋接裝置200將遙控器300、監(jiān)控站400與塔吊主機100連接用于橋接無線AP發(fā)射器110的無線信號擴大無線局域網(wǎng)覆蓋范圍，從而解決障礙物遮擋無線信號的問題。所述橋接裝置200采用點對點橋接或者點對多橋接，極大擴展無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。

所述遙控器300包括用于取所述傳感器130和攝像頭140數(shù)據(jù)并發(fā)送控制指令的第一控制平板310、第二控制平板320。

所述監(jiān)控站400包括無線接入模塊410和服務(wù)器420；所述無線接入模塊410用于接入無線局域網(wǎng)，或者直接連接無線AP發(fā)射器110或者通過橋接裝置200連接到無線AP發(fā)射器110，所述服務(wù)器420用于顯示和存儲傳感器130和攝像頭140數(shù)據(jù)以及控制指令。

所述塔吊500包括塔吊控制器510、駕駛臺520以及切換開關(guān)530；所述切換開關(guān)530安裝在塔吊控制器510上，塔吊控制器510通過切換開關(guān)530與駕駛臺520連接用于人工控制塔吊500，或者塔吊控制器510通過切換開關(guān)530與主機控制器120連接用于無線控制塔吊500。

所述無線AP發(fā)射器110作為無線局域網(wǎng)絡(luò)的中心，所述無線AP發(fā)射器110采用形式為無線網(wǎng)橋；所述橋接裝置200用于橋接無線AP發(fā)射器110的信號，所述橋接裝置200優(yōu)選采用無線網(wǎng)橋。無線AP發(fā)射器110所用的無線網(wǎng)橋既可設(shè)置為AP模式使得通過網(wǎng)口連接在無線AP發(fā)射器110的主機控制器120和攝像頭140，以及通過無線方式連接到無線AP發(fā)射器110的控制平板（第一控制平板310和第二控制平板320）和無線接入模塊（無線路由器）410接入同一局域網(wǎng)，也可設(shè)為橋接模式與橋接裝置200的無線網(wǎng)橋橋接使用，使得通過網(wǎng)口連接在無線AP發(fā)射器110的主機控制器120和攝像頭140，以及通過無線方式連接在無線AP發(fā)射器110或者橋接裝置200的第一控制平板310、第二控制平板320和無線路由器接入同一局域網(wǎng)。

所述主機控制器120類型為PLC處理器；PLC（Programmable Logic Controller：可編程邏輯控制器）是一種采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC處理器，其具有可靠性高，抗干擾能力強的特點。該PLC處理器的工作過程是接收傳感器130的模擬信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進(jìn)行修改、刪除、強化，并在其他系統(tǒng)芯片中將數(shù)字信號編碼程數(shù)據(jù)幀格式，再通過網(wǎng)口發(fā)送到無線AP發(fā)射器110，同時該PLC處理器會通過網(wǎng)口從無線AP發(fā)射器110接收遙控器300發(fā)來的控制指令，然后PLC處理器會解析控制指令，并對應(yīng)的改變IO口狀態(tài)，以便控制塔吊控制器510。

所述傳感器130包括用于采集風(fēng)速信息的風(fēng)速傳感器，用于采集力矩信息的扭矩傳感器，用于采集變幅機構(gòu)幅度信息的距離傳感器，用于采集吊鉤高度信息的高度傳感器，用于采集回轉(zhuǎn)機構(gòu)角度信息的角度傳感器，用于采集塔機傾斜角度的傾角傳感器，用于將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號的超聲波傳感器，用于采集壓力信息的壓敏傳感器；上述這些傳感器的作用是為了操作人員了解塔吊工作狀態(tài)及工作環(huán)境以便輔助塔吊操作，所以還可以根據(jù)實際情況需要增加一些其他類型的傳感器，以便更好的了解塔吊工作狀態(tài)以及工作環(huán)境。

所述攝像頭140型號為POE網(wǎng)絡(luò)攝像頭。POE (Power Over Ethernet：有源以太網(wǎng)) 指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)Cat.5布線基礎(chǔ)架構(gòu)不作任何改動的情況下，在為一些基于IP的終端（如IP電話機、無線局域網(wǎng)接入點AP、網(wǎng)絡(luò)攝像機等）傳輸數(shù)據(jù)信號的同時，還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。POE技術(shù)能在確?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線安全的同時保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運作，最大限度地降低成本。POE也被稱為基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)(POL，Power over LAN )或有源以太網(wǎng)( Active Ethernet)，有時也被簡稱為以太網(wǎng)供電，這是利用現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)傳輸電纜的同時傳送數(shù)據(jù)和電功率的最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并保持了與現(xiàn)存以太網(wǎng)系統(tǒng)和用戶的兼容性。IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)是基于以太網(wǎng)供電系統(tǒng)POE的新標(biāo)準(zhǔn)，它在IEEE 802.3的基礎(chǔ)上增加了通過網(wǎng)線直接供電的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是現(xiàn)有以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的擴展，也是第一個關(guān)于電源分配的國際標(biāo)準(zhǔn)。本實用新型的攝像頭140優(yōu)選采用POE網(wǎng)絡(luò)攝像頭，其具有安裝方便，滿足多種接口協(xié)議的特點，該攝像頭通過CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）傳感器將模擬的視頻信息轉(zhuǎn)換成模擬信號，后通過內(nèi)部系統(tǒng)芯片采用H.265編碼技術(shù)對視頻信息壓縮，最后通過網(wǎng)口采用 RTSP協(xié)議傳輸視頻信息。

所述遙控器300中控制平板數(shù)量為若干個，當(dāng)設(shè)置多個控制平板時，在同一時刻只能設(shè)置一個控制平板控制塔吊主機。

所述遙控器300中的控制平板設(shè)置有用于識別操作人員的人臉識別和指紋識別，有操作權(quán)限的操作人員必須通過人臉識別或者指紋識別驗證后才能使用遙控器300。

所述第一控制平板310和第二控制平板320采用型號為平板電腦（自帶有WIFI功能識別功能，任何型號均可），可以獲取塔吊主機100的傳感器130和攝像頭140數(shù)據(jù)并顯示在人機交互界面，操作人員通過人機交互界面控制塔吊500，平板電腦解析操作指令通過無線局域網(wǎng)發(fā)送給塔吊主機100。遙控器300包括第一控制平板310和第二控制平板320，第一控制平板310和第二控制平板320用于接收傳感器130和攝像頭140數(shù)據(jù)以及發(fā)送控制指令，第一控制平板310和第二控制平板320優(yōu)選采用平板電腦，平板電腦通過WIFI接入無線局域網(wǎng)絡(luò)后可以接收傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)，平板電腦在處理傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)后通過UI（User Interface）界面顯示傳感器數(shù)據(jù)和視頻信息；同時操作人員在UI界面上同過點擊或者滑動操作控制塔吊500，通過解析操作人員控制指令并通過無線局域網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到塔吊主機100。

所述監(jiān)控站400中的所述無線接入模塊410采用無線路由器；所述服務(wù)器420采用PC。無線接入模塊410用于使得服務(wù)器420接入局域網(wǎng)，該無線接入模塊410優(yōu)選采用無線路由器；服務(wù)器420優(yōu)選采用普通PC。無線路由器設(shè)為Client模式，PC通過網(wǎng)口接入到局域網(wǎng)后獲取傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)以及控制指令數(shù)據(jù)后，配套上位機軟件會顯示并存儲傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)以及控制指令數(shù)據(jù)。所述服務(wù)器420相當(dāng)于在地面的一個服務(wù)器，通過無線連接傳輸數(shù)據(jù)，還接入了互聯(lián)網(wǎng)，其相對與黑匣子來說有以下好處：在地面上、便于維護(hù)；連入互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)便于實時查看；放在地面上，更加安全。

本實用新型公開了一種基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無人塔吊控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括塔吊主機、橋接裝置、遙控器、監(jiān)控站以及塔吊；所述塔吊主機與塔吊進(jìn)行有線連接，所述遙控器和監(jiān)控站與塔吊主機通過無線連接，或者當(dāng)建筑物遮擋無線信號時所述遙控器和監(jiān)控站與塔吊主機通過橋接裝置連接；所述塔吊主機包括無線AP發(fā)射器、主機控制器、傳感器以及攝像頭；所述遙控器包括用于取所述傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)并發(fā)送控制指令的第一控制平板、第二控制平板；所述監(jiān)控站包括無線接入模塊、服務(wù)器；所述塔吊包括塔吊控制器、駕駛臺以及切換開關(guān)；本實用新型通過無線局域網(wǎng)絡(luò)獲取高處塔吊的傳感器及攝像頭數(shù)據(jù)，操作人員通過遙控器在傳感器及攝像頭數(shù)據(jù)的輔助下遠(yuǎn)程控制塔吊，所述系統(tǒng)在地面還有監(jiān)控站用來顯示并存儲傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)以及控制指令數(shù)據(jù)，無需操作人員到塔吊上的駕駛室來控制塔吊，改善了塔吊操作人員工作環(huán)境，節(jié)省了人力成本。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本實用新型的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。