【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种臂架式高空作业车安全防护预警系统及其控制方法，属于臂架式高空作业车安全防护。
技术介绍
1、目前市面上现有的臂架式高空作业车，在作业平台工作过程中，周围环境主要靠操作人员自己观察从而进行操作，但是在实际操作过程中，由于部分场合操作平台无法举升过高，操作人员的视线会被配重等整机结构件阻挡，无法有限观察前方路况，存在安全风险；其次，体型越大的自行式高空作业平台，整机完成由伸展到收拢所需要的时间就越长且会额外增加能耗，在施工现场，当操作人员举升至高空作业后，需要移动到下一个区域作业时，常常为了节省时间提高效率，并不会将车辆收缩至收拢状态行驶，而是直接在高空状态下行走，此工况下，整机的重心会变高，当地面出现坑洞时，整机重心易超出倾翻线，进而导致整机倾翻，且由于操作人员处于较高位置，无法有效观察地面状况，若出现障碍物或者人员时，无法及时发现地面状态从而进行反应，进而造成事故发生。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种臂架式高空作业车安全防护预警系统及其控制方法，本专利技术通过采集前方坑洞或障碍物、当前作业车的姿态、速度、风力以及其他车载重量的数据进行稳定性判断，对判断结果选择是否报警，从而避免事故发生，提高安全性。
2、技术方案：一种臂架式高空作业车安全防护预警系统，包括安装在作业车上的环境采集模块、车辆状态采集模块、存储模块、处理模块、判断模块和报警模块，所述环境采集模块、车辆状态采集模块分别与存储模块信号连接，所述存
3、所述环境采集模块用于获取作业车前方坑洞或障碍物的三维空间坐标信息；
4、所述车辆状态采集模块用于获取作业车的当前臂架姿态、整车速度、风力以及工作平台内操作人员及工具物品的重量；
5、所述存储模块用于存储环境采集模块和车辆状态采集模块采集到的实际数据信息，并且存储模块中设有标准数据和坑洞或障碍物极限值；标准数据为不同姿态下整机重心位置，坑洞或障碍物极限值为车辆能通过坑洞的最大深度或障碍物的最大高度；
6、所述处理模块对存储模块中的实际数据结合标准数据进行静态稳定性和动态稳定性计算，将计算结果发送至判断模块；
7、所述判断模块结合计算结果对当前状态下的作业车进行静态稳定性和动态稳定性判断，将判断结果发送至报警模块；
8、所述报警模块根据判断模块的反馈结果进行报警。
9、本专利技术通过使用环境采集模块采集前方坑洞或障碍物的三位空间坐标信息，使用车辆状态采集模块采集作业车的当前臂架姿态、整车速度、风力以及工作平台内操作人员及工具物品的重量，将上述采集数据发送至存储模块，由处理模块对数据进行稳定性计算，由判断模块对结果进行倾翻判断，并根据倾翻情况选择是否启动报警模块，以此将不同的坑洞或障碍物情况与不同的车辆状态情况结合共同进行倾翻判断，报警后只需要重新调整重心位置，不必将操作平台完全收起，节省了时间提高效率，并且保障了人员安全，避免事故发生。
10、优选项，为了检测前方坑洞或障碍物的三维空间坐标信息，所述环境采集模块包括单目相机和激光雷达，所述单目相机获取图像数据后发送至激光雷达，激光雷达根据图像数据获取作业车前方坑洞或障碍物的三维空间坐标信息。
11、优选项，为了采集车辆臂架姿态、风力、整车速度、工作平台内操作人员及工具物品重量的实际数据，所述车辆状态采集模块包括长度角度传感器、倾角传感器、转台角度传感器、角位移传感器、称重传感器、风速传感器、转速传感器；所述长度角度传感器、倾角传感器、转台角度传感器、角位移传感器用于获取整机臂架姿态信息，所述称重传感器用于测量工作平台内操作人员及工具物品的重量，所述风速传感器用于测量风力，所述转速传感器用于判断整车速度。
12、长度角度传感器用于获取整机主臂变幅角度和主臂伸缩长度，倾角传感器用于测量整机转台相对于所处地面的水平角度，转台角度传感器测量整机转台的旋转角度，角位移传感器测量飞臂变幅运动的角度。
13、一种臂架式高空作业车安全防护预警系统的控制方法，包括以下步骤：
14、s1：采集数据：环境采集模块采集作业车前方坑洞或障碍物的三维空间坐标信息，车辆状态采集模块获取当前臂架姿态、整车速度、风力以及工作平台内操作人员及工具物品的重量，作为实际数据发送至存储模块；
15、s2：前方坑洞或障碍物初判断：判断模块根据存储模块中的前方坑洞或障碍物的实际数据信息和坑洞或障碍物极限值判断整机是否无法通过，若坑洞或障碍物的实际数据超过坑洞或障碍物极限值则立刻报警，否则进入s3；
16、s3：判断倾翻方向：处理模块根据存储模块中的标准数据和实际数据获取对应姿态下的整机结构的重心位置以及整机的倾翻安全区域，倾翻安全区域为车轮与地面的各接触点之间的连线所构成的区域，处理模块根据重心相对倾翻安全区域的位置获取离重心最接近的两个倾翻方向；
17、s4：对s3中的两个倾翻方向同时进行静态稳定性和动态稳定性计算；
18、s401：获取静态稳定性下的稳定力矩m稳： 处理模块根据整机结构的重心位置以及整机的倾翻安全区域，得出结构自重载荷距离倾翻线的水平距离l，求出静态稳定性下的稳定力矩m稳并发送至判断模块；
19、s402：获取静态稳定性下的倾翻力矩m倾：处理模块根据存储模块中的实际数据求出额定载荷力矩m额和风载荷力矩m风，根据安全系数a、额定载荷力矩m额和风载荷力矩m风求出静态稳定性下的倾翻力矩m倾并发送至判断模块；
20、s403：获取动态稳定性下的整机的动能ekin和整机倾翻所需动能epot：处理模块根据实际数据得出整机动能ekin和整机倾翻所需动能epot并发送至判断模块；
21、s5：根据s4得出的静态稳定性和动态稳定性计算结果进行倾翻判断：若任意一个倾翻方向会倾翻，则立刻启动报警模块；
22、s501：静态稳定性判断：判断模块判断整机的稳定力矩m稳是否大于倾翻力矩m倾，若是，则判定整机在静态下为稳定的不会倾翻，进入s502，否则判定整机在静态下不稳定会倾翻，立刻启动报警模块；
23、s502：动态稳定性判断：若整机动能ekin小于整机倾翻所需动能epot，则说明整机不会倾翻，可以通过，否则说明会倾翻，立刻启动报警模块。
24、本专利技术通过采集前方坑洞或障碍物坐标信息及车辆状态信息作为实际数据，判断模块将实际数据与坑洞或障碍物极限值进行比较，从而对整机是否倾翻作初判断，若初判断为不会倾翻，则进一步根据倾翻方向进行判断，处理模块对倾翻方向同时进行静态稳定性和动态稳定性计算，若任意一个倾翻方向会倾翻，则立刻启动报警模块；设置初判断能够节省系统的计算时间，提高系统处理效率；选择两个倾翻方向并且两个倾翻方向都要检测是因为，若只选择一个倾翻方向进行检测，显示不会倾翻，但是此时还有另一个重心与倾翻安全区域接近的倾翻方向，如果不对其进行检测，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种臂架式高空作业车安全防护预警系统，其特征在于：包括安装在作业车上的环境采集模块、车辆状态采集模块、存储模块、处理模块、判断模块和报警模块，所述环境采集模块、车辆状态采集模块分别与存储模块信号连接，所述存储模块、处理模块、判断模块和报警模块依次信号连接；
2.根据权利要求1所述的臂架式高空作业车安全防护预警系统，其特征在于：所述环境采集模块包括单目相机和激光雷达，所述单目相机获取图像数据后发送至激光雷达，激光雷达根据图像数据获取作业车前方坑洞或障碍物的三维空间坐标信息。
3.根据权利要求1所述的臂架式高空作业车安全防护预警系统，其特征在于：所述车辆状态采集模块包括长度角度传感器、倾角传感器、转台角度传感器、角位移传感器、称重传感器、风速传感器、转速传感器；所述长度角度传感器、倾角传感器、转台角度传感器、角位移传感器用于获取整机臂架姿态信息，所述称重传感器用于测量工作平台内操作人员及工具物品的重量，所述风速传感器用于测量风力，所述转速传感器用于判断整车速度。
4.一种臂架式高空作业车安全防护预警系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：p>
5.根据权利要求4所述的臂架式高空作业车安全防护预警系统的控制方法，其特征在于：所述S401中稳定力矩M稳的计算方法为：
6.根据权利要求4所述的臂架式高空作业车安全防护预警系统的控制方法，其特征在于：所述S402中额定载荷力矩M额的计算方法为：
7.根据权利要求4所述的臂架式高空作业车安全防护预警系统的控制方法，其特征在于：所述S402中风载荷力矩M风的计算方法为：
8.根据权利要求4所述的臂架式高空作业车安全防护预警系统的控制方法，其特征在于：所述S402中风载荷力矩M倾的计算方法为：
9.根据权利要求4所述的臂架式高空作业车安全防护预警系统的控制方法，其特征在于：所述S403中整机的动能Ekin的计算方法为：
10.根据权利要求4所述的臂架式高空作业车安全防护预警系统的控制方法，其特征在于：所述S403中整机倾翻所需动能Epot的计算方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种臂架式高空作业车安全防护预警系统，其特征在于：包括安装在作业车上的环境采集模块、车辆状态采集模块、存储模块、处理模块、判断模块和报警模块，所述环境采集模块、车辆状态采集模块分别与存储模块信号连接，所述存储模块、处理模块、判断模块和报警模块依次信号连接；
2.根据权利要求1所述的臂架式高空作业车安全防护预警系统，其特征在于：所述环境采集模块包括单目相机和激光雷达，所述单目相机获取图像数据后发送至激光雷达，激光雷达根据图像数据获取作业车前方坑洞或障碍物的三维空间坐标信息。
3.根据权利要求1所述的臂架式高空作业车安全防护预警系统，其特征在于：所述车辆状态采集模块包括长度角度传感器、倾角传感器、转台角度传感器、角位移传感器、称重传感器、风速传感器、转速传感器；所述长度角度传感器、倾角传感器、转台角度传感器、角位移传感器用于获取整机臂架姿态信息，所述称重传感器用于测量工作平台内操作人员及工具物品的重量，所述风速传感器用于测量风力，所述转速传感器用于判断整车速度。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：张昱中，谭中锐，陈永亮，刘巧珍，李彬，
申请(专利权)人：江苏柳工机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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