本发明专利技术涉及电数字数据处理技术领域，具体涉及建筑施工中塔吊误碰撞预警方法及系统，其获取当前建筑施工中所有塔吊的工作状态数据；对塔吊转动角速度序列进行数据拟合，得到各塔吊的初始塔吊轨迹预测结果；基于每个塔吊对应的塔比的高度值、塔吊所起吊货物与塔台之间的距离值以及塔吊的塔臂长度以及初始塔吊轨迹预测结果，确定未来时刻的各塔吊的轨迹段；根据各塔吊的轨迹段，确定任意两相邻塔吊是否存在误碰撞风险；当存在碰撞风险时，进行提前预警。即本发明专利技术的方案能够及时、提前地进塔吊之间的碰撞风险的预测，从而采取有效措施降低碰撞风险。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电数字数据处理领域，具体涉及建筑施工中塔吊误碰撞预警方法及系统。
技术介绍
1、现有的建筑施工中塔吊是重要的建筑施工工具，当建筑面积过大时，则需要多个塔吊进行协同工作，其中塔吊个数越多，建筑施工效率越高，但是相邻塔吊之间可能存在塔臂碰撞的风险，进而引发建筑施工安全风险。
2、现有的塔吊误碰撞预警系统，一般是通过对塔臂转动位置进行碰撞的风险的检测，在检测到即将发生碰撞时，如两塔吊之间的距离小于设定预警距离时，需要立即停止部分塔吊的运行，以避免碰撞风险；但是由于塔吊停止，无法进行有效的转动调整，使得建筑施工效率较低，因此，现有技术中的塔吊误碰撞预警系统不关注后续塔吊之间的工作调度的可能性，即虽然能够避免塔吊的碰撞风险，但是无法及时、提前地进行碰撞风险的预测，进而无法提前采取相应的措施以降低碰撞风险，影响建筑施工的效率。
3、因此，如何及时、提前地进行碰撞风险的预测，提前采取相应的措施以降低碰撞风险，是尤为重要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种建筑施工中塔吊误碰撞预警方法及系统，用于解决现有技术中无法及时、提前地进行碰撞风险的预测，提前采取相应的措施以降低碰撞风险的问题。
2、本专利技术提供一种建筑施工中塔吊误碰撞预警方法，包括以下步骤：
3、获取当前建筑施工中所有塔吊的工作状态数据；所述工作状态数据包括塔吊转动角速度序列、塔吊对应的塔比的高度值、塔吊所起吊货物与塔台之间的距离值以及塔吊的塔臂长度；
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p>4、对任意两相邻塔吊的塔吊转动角速度序列进行数据拟合，得到各塔吊的初始塔吊轨迹预测结果；基于每个塔吊对应的塔比的高度值、塔吊所起吊货物与塔台之间的距离值以及塔吊的塔臂长度以及初始塔吊轨迹预测结果，确定各塔吊的未来时刻的轨迹段；5、根据各塔吊的未来时刻的轨迹段，确定任意两相邻塔吊是否存在误碰撞风险；当存在碰撞风险时，进行提前预警；
6、其中，确定两相邻塔吊是否存在误碰撞风险的具体过程为：
7、随机选取任意两相邻塔吊的未来时刻的轨迹段；判断两轨迹段是否存在交点，若存在交点，则认为两相邻塔吊存在碰撞风险。
8、可选地，确定各塔吊的未来时刻的轨迹段的具体过程为：
9、若两相邻塔吊对应的塔比的高度值相同，则以当前两个塔吊的塔臂长度为半径，在初始塔吊轨迹预测结果的基础上，确定未来时刻的塔吊进行圆周运动时的圆弧段，得到两相邻塔吊的轨迹段；
10、若两相邻塔吊对应的塔比的高度值不相同，则在获取的未来角速度序列的基础上，低塔吊以塔吊的塔臂长度e为半径，获取塔吊进行圆周运动时的圆弧段，作为轨迹段；高塔吊以塔吊所起吊货物与塔台之间的距离值为半径，获取货物进行圆周运动时的圆弧段，作为轨迹段。
11、可选地，还包括根据各塔吊的未来时刻的轨迹段，计算每个塔吊的防碰撞成本，以对存在误碰撞风险的两相邻塔吊进行调度的步骤，具体为：
12、构建所有塔吊中两相邻塔吊之间的防碰撞成本的目标函数；
13、对各目标函数进行求解，获取所有目标函数的最小值，将最小值作为所有塔吊对应的最终防碰撞成本；
14、当所述最小值小于第一设定阈值，且大于等于第二设定阈值，则进行误碰撞预警，此时进行人工调度；当所述最小值小于第二设定阈值，则进行塔吊自行调度，并对塔吊工作人员进行智能调度提醒；其中第一设定阈值大于第二设定阈值。
15、可选地，所述防碰撞成本为：
16、gi,j＝k(min({fi,j})－fr)×h+max(f’i，f’j)
17、其中，k表示0-1阶跃函数，当min({fi,j})－fr≤0时，k(min({fi,j})－fr)为0，当min({fi,j})－fr＞0时，k(min({fi,j})－fr)为1；fr为一个超参数，fr＝2；h为一个较大值；f’i为原轨迹段fi中最后时刻轨迹点与在添加调整变量后的fi中最后时刻轨迹点之间的欧式距离值，f’j为原轨迹段fj中最后时刻轨迹点与在添加调整变量后的fj中最后时刻轨迹点之间的欧式距离值，max()函数为取最大值函数，min()函数为取最小值函数。
18、可选地，所述对各目标函数进行求解是采用群优智能算法进行所有塔吊对应未来时刻角速度对应变化量的求解，进而确定目标函数的值。
19、可选地，还包括获取群优智能算法的初始解的步骤，具体为：
20、获取当前所有塔吊历史的工作参数序列以及当前的工作参数序列，构建历史所有塔吊的图结构数据集以及当前所有塔吊的图结构数据；其中，历史所有塔吊的图结构数据集中的图结构数据与历史的工作状态参数一一对应；所述工作参数序列为五维数据；对当前所有塔吊的图结构数据与历史所有塔吊的图结构数据集进行一一匹配，获取当前所有塔吊的图结构数据的最大匹配子图；
21、将最大匹配子图中的角速度变化量作为当前塔吊角速度变化量的初始解；
22、同时，将最大匹配子图剔除，重新进行当前所有塔吊的图结构数据与剔除后的历史所有塔吊的图结构数据集进行一一匹配，直至得到所有塔吊所匹配的子图结构；进而将得到的所有匹配的子图结构对应的调整变量，作为对应两相邻塔吊的目标函数的初始解。
23、可选地，在进行最大匹配子图算法过程中，进行两个图结构中所对应两个节点之间的距离值的计算时，是通过将两个节点对应的两个塔吊设定时间的工作状态参数序列，合并成一组工作状态参数序列；对一组工作状态参数序列进行降维处理，获取各工作状态参数的主成分方向对应的特征值；并选择具有最大特征值对应的特征向量，并获取每一个工作状态对应的五维数据在具有最大特征值对应特征向量上的投影值，进而获取两个节点分别对应的投影值序列；并利用皮尔逊相关系数方法获取两个投影序列之间的相关度值，作为两个图结构中所对应两个节点之间的距离值。
24、本专利技术还提供了一种建筑施工中塔吊误碰撞预警系统，包括：
25、处理器；
26、存储器，其存储有用于建筑施工中塔吊误碰撞预警的计算机指令，当所述计算机指令由所述处理器运行时，使得系统执行上述的一种建筑施工中塔吊误碰撞预警方法。
27、本专利技术的有益效果为：
28、本专利技术的方案通过对多个塔吊的工作路径进行提前预测，能够预先进行碰撞风险的预警，并能够预留足够的时间进行塔吊的调度，进一步提高建筑施工的效率。
29、同时，本专利技术的方案通过获取防碰撞成本，能够进一步地确定塔吊的调度，以更好地节约成本。
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【技术保护点】
1.一种建筑施工中塔吊误碰撞预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的建筑施工中塔吊误碰撞预警方法，其特征在于，确定各塔吊的未来时刻的轨迹段的具体过程为：
3.根据权利要求2所述的建筑施工中塔吊误碰撞预警方法，其特征在于，还包括根据各塔吊的未来时刻的轨迹段，计算每个塔吊的防碰撞成本，以对存在误碰撞风险的两相邻塔吊进行调度的步骤，具体为：
4.根据权利要求3所述的建筑施工中塔吊误碰撞预警方法，其特征在于，所述防碰撞成本为：
5.根据权利要求3所述的建筑施工中塔吊误碰撞预警方法，其特征在于，所述对各目标函数进行求解是采用群优智能算法进行所有塔吊对应未来时刻角速度对应变化量的求解，进而确定目标函数的值。
6.根据权利要求5所述的建筑施工中塔吊误碰撞预警方法，其特征在于，还包括获取群优智能算法的初始解的步骤，具体为：
7.根据权利要求6所述的建筑施工中塔吊误碰撞预警方法，其特征在于，在进行最大匹配子图算法过程中，进行两个图结构中所对应两个节点之间的距离值的计算时，是通过将两个节点对应的两个塔吊设定时间的工作状态参数序列，合并成一组工作状态参数序列；对一组工作状态参数序列进行降维处理，获取各工作状态参数的主成分方向对应的特征值；并选择具有最大特征值对应的特征向量，并获取每一个工作状态对应的五维数据在具有最大特征值对应特征向量上的投影值，进而获取两个节点分别对应的投影值序列；并利用皮尔逊相关系数方法获取两个投影序列之间的相关度值，作为两个图结构中所对应两个节点之间的距离值。
8.一种建筑施工中塔吊误碰撞预警系统，其特征在于，包括：
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【技术特征摘要】
1.一种建筑施工中塔吊误碰撞预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的建筑施工中塔吊误碰撞预警方法，其特征在于，确定各塔吊的未来时刻的轨迹段的具体过程为：
3.根据权利要求2所述的建筑施工中塔吊误碰撞预警方法，其特征在于，还包括根据各塔吊的未来时刻的轨迹段，计算每个塔吊的防碰撞成本，以对存在误碰撞风险的两相邻塔吊进行调度的步骤，具体为：
4.根据权利要求3所述的建筑施工中塔吊误碰撞预警方法，其特征在于，所述防碰撞成本为：
5.根据权利要求3所述的建筑施工中塔吊误碰撞预警方法，其特征在于，所述对各目标函数进行求解是采用群优智能算法进行所有塔吊对应未来时刻角速度对应变化量的求解，进而确定目标函数的值。
6.根据权利要求5所述的建筑施工中塔...
【专利技术属性】
技术研发人员：付孟生，刘金鹏，贺红珍，任小兵，赵艳恒，韩晓冬，牛增聪，
申请(专利权)人：中国建筑第五工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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