本發(fā)明涉及激光檢測預警領域，特別涉及一種利用激光雷達進行塔吊施工預警防護的裝置。

背景技術(shù)：

隨著城市建設的發(fā)展，老城區(qū)的改造和新地區(qū)的開發(fā)，建筑工地也日益增多。塔吊作為建筑機械必不可少的一部分，需求也越來越大。在塔吊施工的過程中，往往受到附近的高壓線纜或者居民建筑的阻礙，一旦塔吊觸碰高壓線纜或者撞擊到建筑物，將會產(chǎn)生嚴重的后果。

在現(xiàn)有的施工方案中，往往對高壓線纜或者建筑物搭接腳手架進行防護。這樣不僅工程量大，耗時長，還需要投入大量的人力物力進行安裝和拆卸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本實用新型提出了一種基于激光雷達的塔吊防護裝置。本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種基于激光雷達的塔吊防護裝置，其特征在于包含激光雷達、數(shù)據(jù)處理單元、無線報警單元和塔吊斷路控制單元，其中，所述激光雷達用于監(jiān)測塔吊貨物運行狀況、獲取目標區(qū)域的測距信息；所述數(shù)據(jù)處理單元分別與激光雷達、無線報警單元和塔吊斷路控制單元相連，用于分析測距信息，進行塔吊貨物入侵預警檢測；所述無線報警單元用于接收數(shù)據(jù)處理單元的信息，發(fā)送報警信號到塔吊駕駛室和作業(yè)監(jiān)控中心；所述塔吊斷路控制單元用于控制塔吊下電箱電路通斷，進行塔吊的緊急制動。

所述的基于激光雷達的塔吊防護裝置，優(yōu)選的，所述激光雷達為二維激光掃描測距儀，或為單個或多個單點激光測距儀，或為三維多線激光掃描測距儀；

當所述激光雷達為二維激光掃描測距儀時，所述二維激光掃描測距儀安裝于立桿或圍欄上，其掃描截面垂直于地面且預警區(qū)域處于所述掃描截面范圍內(nèi)；

當所述激光雷達為多個單點激光測距儀時，各個單點激光測距儀的采樣線相互平行，且與地面所成夾角為0°到180°之間；當為單個單點激光測距儀時，其采樣線指向預警區(qū)域；

當所述激光雷達為三維多線激光掃描測距儀時，所述三維多線激光掃描測距儀垂直安裝于立桿或圍欄上，使其一個掃描截面與預警區(qū)域平面平行；

所述的基于激光雷達的塔吊防護裝置，優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理單元為具有數(shù)據(jù)處理能力的嵌入式計算機；

所述的無線報警單元為具有無線收發(fā)能力的數(shù)據(jù)傳輸單元，具體為 433M模塊、3G模塊、ZigBee模塊；

所述的塔吊斷路控制單元包含光耦隔離電路、中間繼電器和接觸器。

本實用新型具有如下有益效果：

激光雷達可以精確測量掃描截面的測距信息，可以很方便的設置目標報警區(qū)域，且報警區(qū)域的大小和形狀可以任意設置；同時，由于激光雷達掃描頻率快，可以及時準確的檢測到入侵信息，并可將入侵物體的高度值信息反饋給塔吊司機或相關(guān)工作人員，必要時，也可以發(fā)送緊急制動命令使塔吊停止工作。

本實用新型裝置小巧便攜，安裝拆卸簡單，可以檢測多個目標區(qū)域，可以重復利用。

附圖說明

圖1為本實用新型裝置的系統(tǒng)原理框圖。

圖2為本實用新型一實施例的工作示意圖。

圖3為本實用新型一實施例的坐標變換示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的以及方案的優(yōu)點更加清楚明白。下面結(jié)合附圖對本實用新型實施例作進一步的詳細說明。

如圖1所示，本實用新型裝置由激光雷達、數(shù)據(jù)處理單元、無線報警單元和塔吊斷路控制單元組成，其中，激光雷達用于監(jiān)測塔吊貨物運行狀況、獲取目標區(qū)域的測距信息；數(shù)據(jù)處理單元分別與激光雷達、無線報警單元和塔吊斷路控制單元相連，用于分析測距信息，進行塔吊貨物入侵預警檢測；無線報警單元用于接收數(shù)據(jù)處理單元的信息，發(fā)送報警信號到塔吊駕駛室和作業(yè)監(jiān)控中心；塔吊斷路控制單元用于控制塔吊下電箱電路通斷，進行塔吊的緊急制動。

裝置的工作示意圖如圖2所示，激光雷達1對預先設定的報警平面區(qū)域3進行測距掃描，得到一系列的激光測距數(shù)據(jù)，本實施例采用二維掃描式激光測距儀，可以理解的是，若為多個單點激光測距儀或是三維激光測距儀，同樣可以完成檢測。

數(shù)據(jù)處理單元對所述的激光測距數(shù)據(jù)進行處理，首先將測距數(shù)據(jù)進行坐標變換，如圖3所示的坐標系，以激光雷達在地面上的投影為原點建立二維坐標系，則激光雷達的坐標O’為(0，H)，待檢測目標區(qū)域為ABCD圍成的范圍，激光雷達掃描線與水平面的夾角為α，激光雷達一次掃描中的其中一條掃描線所測得的距離為L，那么對應的坐標轉(zhuǎn)換公式為：

X＝L*cosα，Y＝H+L*sinα；

對于激光雷達一次掃描的一幀數(shù)據(jù)，通過坐標變換后，得到該平面的二維信息數(shù)組，分析該二維數(shù)組，查看是否有坐標點落入目標區(qū)域 ABCD中，若發(fā)現(xiàn)一幀數(shù)據(jù)中有連續(xù)的采樣點落入目標區(qū)域，且前后多幀數(shù)據(jù)都檢測到物體，這說明存在物體闖入，計算該物體的Y坐標值作為高度，并輸出報警信號。如圖2的塔吊貨物4可以從上下左右以及水平方向闖入目標區(qū)域3中，當檢測到貨物4距離區(qū)域3較近時，例如1米范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)處理單元發(fā)出報警信號給塔吊司機6和監(jiān)控中心，當貨物繼續(xù)靠近直到闖入?yún)^(qū)域3中，數(shù)據(jù)處理單元發(fā)出制動信號給塔吊斷路控制單元5，使塔吊停止工作。

可理解的是，該安裝方式為本實用新型的一種優(yōu)選方式，對于本領域的技術(shù)人員應該明白，將二維掃描式激光雷達水平放置或者呈一定角度放置，同樣可以獲取目標區(qū)域的測距信息，完成檢測功能；或者采用多個單點式激光測距儀完成檢測功能；或者采用多個二維掃描式激光雷達進行級聯(lián)，完成更大目標區(qū)域的檢測；或者采用三維激光雷達進行更立體豐富精確信息的檢測。

塔吊斷路控制單元，將數(shù)據(jù)處理單元的制動信號通過光耦隔離，控制中間繼電器的開關(guān)閉合來控制接觸器工作狀態(tài)，達到控制圖2中塔吊下電箱5電路的通斷目的，從而實現(xiàn)緊急保護功能。顯然，利用激光雷達進行報警防護，不僅安裝簡單方便，而且定位精準及時。

以上所述僅是本實用新型優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。