【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吊车防碰撞，尤其涉及一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法及装置。
技术介绍
1、在既有线防碰撞领域，需要将工程机械的位置信息以及运动机构(如吊车吊臂)的空间位置投影到世界坐标系下，通过建模软件，创建吊车模型及既有结构件模型，并进行参数化设置。可以对支腿伸长量、转盘旋转角度、大臂抬升角度、大臂伸长量、吊钩伸长量等数值对吊车进行参数化设置，可调节数值驱动模型。为实现对既有线碰撞预警，提出本申请。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法及装置，旨在解决现有的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，具体包括以下步骤，
3、提取目标吊车设备及其附近既有环境的特征向量，并将提取的特征导入至平台中依次建立吊车设备模型及附近既有环境的模型；
4、依据模型计算出吊车设备在当前状态下的水平面及空间面的倾覆影响范围，并与既有环境的覆盖范围进行重合度判断；
5、依据判断结果对吊车设备及既有环境的预警碰撞范围进行高亮模型绘制及显示。
6、进一步地，所述提取目标吊车设备及其附近既有环境的特征向量，具体步骤包括，
7、通过cnn网络对输入的环境数据进行下采样，提炼出多特征矩阵计算中最简特征的关键信息；
8、通过transformer解决语义级别的上下文数据关联分析将模型转化为轻量化问题；
9、将数字孪生平台中
10、进一步地，提取所述特征后对其进行分类，具体步骤包括，
11、模型利用cnn网络来提取特征进行分类，采用常用的骨干网络resnet，通过空洞卷积的空间金字塔池化模块引入多尺度信息；
12、将吊车设备底盘的底层特征与大臂的高层特征进一步融合，提高特征向量包含的信息量。
13、进一步地，所述依据模型计算出吊车设备在当前状态下的水平面及空间平面的倾覆影响范围，并与既有环境的覆盖范围进行重合度判断，具体步骤包括，
14、分别引入的建立吊车设备模型及附近既有环境模型；
15、对两个模型进行特征矩阵表达并对特征矩阵进行轻量化操作；
16、驱使吊车设备模型在当前范围进行旋转，过程中实时显示吊车设备模型的特征矩阵在既有环境模型特征矩阵上的投影以及吊车设备模型与既有环境模型在空间面的位置情况；
17、依次判断吊车设备模型的特征矩阵与既有环境模型特征矩阵在投影水平面上是否有重合以及吊车设备模型与既有环境模型在空间面上是否有碰撞交叉。
18、进一步地，还包括，
19、在预警过程中通过预先设定的mask区域，对既有环境中的多个目标进行筛选，存留下出现在mask区域中的候选目标；
20、利用时间序列关系，使用ass i gn技术，提取目标在深度网络中隐藏层的深度特征，对mask中筛选出的目标进行匹配，判断出动态违法侵入，以及违法侵入时间。
21、进一步地，所述数字孪生平台的数据源来自物联网平台中的数字链，包含北斗、惯导、视觉等数据，平台将不同格式的数据链转换为孪生平台中的特征。
22、一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警装置，应用于上述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，包括，
23、传感器，用于采集目标吊车设备及附近既有环境的的数据；
24、数字孪生平台，用于通过采集的数据对吊车设备及附近既有环境数据进行建模；
25、高度预警机构，用于对目标吊车设备的高度进行预警；以及，
26、平转预警机构，用于对目标吊车设备的平转操作进行预警。
27、进一步地，所述高度预警机构包括吊框，所述吊框顶端通过拉绳与吊车设备大臂连接，所述吊车设备大臂上设有卷绳机构，所述吊框底部设有接触块，所述接触块上设有活动插设于所述吊框内部的导杆，所述吊框内设有与所述导杆连接的弹簧，所述导杆端部设有配重块，所述配重块上设有金属片，所述吊框内设有传感器。
28、进一步地，所述接触块底部设有滚动块，且所述接触块顶端与导杆转动连接。
29、进一步地，所述平转预警机构包括设于吊车底盘的基座，所述基座上设有导轨，所述导轨包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨呈交叉设置，所述第一导轨和第二导轨上设有移动托座，所述移动托座上设有扫描设备，所述基座设于翻转平台上，所述翻转平台可带动所述扫描设备于吊车大臂两侧调整位置。
30、本专利技术的有益效果体现在：
31、本专利技术通过既有线路资料创建线路b i m模型、列车及大型设备占位模型；通过gi s引擎采用分级加载的方式展示总体情况；通过北斗定位及机械物联网系统将数据接入监管系统，通过b i m引擎生成数学模型，实施计算与既有线路模型之间的碰撞关系，并通过三维仿真和包络盒的形式展示，对既有线大型设备施工风险进行评估及可视化展示。将算法程序输出的吊臂顶端的空间位置信息通过tcp协议发送至建模程序，由其进行顶端是否与既有线发生碰撞的判断。
32、本专利技术通过预警装置对吊车设备进行高度以及平转的预警，在吊车设备外部通过机械预警，与系统预警方法结合预警，进一步对吊车设备的工作提供安全保障，提高了安全性。
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1.一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，其特征在于：具体包括以下步骤，
2.如权利要求1所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，其特征在于：所述提取目标吊车设备及其附近既有环境的特征向量，具体步骤包括，
3.如权利要求2所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，其特征在于：提取所述特征后对其进行分类，具体步骤包括，
4.如权利要求1所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，其特征在于：所述依据模型计算出吊车设备在当前状态下的水平面及空间平面的倾覆影响范围，并与既有环境的覆盖范围进行重合度判断，具体步骤包括，
5.如权利要求1所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，其特征在于：还包括，
6.如权利要求1所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，其特征在于：所述数字孪生平台的数据源来自物联网平台中的数字链，包含北斗、惯导、视觉等数据，平台将不同格式的数据链转换为孪生平台中的特征。
7.一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警装置，其特征在于：应用于权利要求1-6任一项所述的一种基于数字孪生平
8.如权利要求7所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警装置，其特征在于：所述高度预警机构包括吊框(301)，所述吊框(301)顶端通过拉绳(302)与吊车设备大臂连接，所述吊车设备大臂上设有卷绳机构(303)，所述吊框(301)底部设有接触块(304)，所述接触块(304)上设有活动插设于所述吊框(301)内部的导杆(305)，所述吊框(301)内设有与所述导杆(305)连接的弹簧(306)，所述导杆(305)端部设有配重块(306)，所述配重块(306)上设有金属片(307)，所述吊框(301)内设有碰撞传感器(308)。
9.如权利要求8所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警装置，其特征在于：所述接触块(304)底部设有滚动块(309)，且所述接触块(304)顶端与导杆(305)转动连接。
10.如权利要求7所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警装置，其特征在于：所述平转预警机构(400)包括设于吊车底盘的基座(401)，所述基座(401)上设有导轨，所述导轨包括第一导轨(402)和第二导轨(403)，所述第一导轨(402)和第二导轨(403)呈交叉设置，所述第一导轨(402)和第二导轨(403)上设有移动托座(404)，所述移动托座(404)上设有扫描设备(405)，所述基座(401)设于翻转平台(406)上，所述翻转平台(406)可带动所述扫描设备(405)于吊车大臂两侧调整位置。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，其特征在于：具体包括以下步骤，
2.如权利要求1所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，其特征在于：所述提取目标吊车设备及其附近既有环境的特征向量，具体步骤包括，
3.如权利要求2所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，其特征在于：提取所述特征后对其进行分类，具体步骤包括，
4.如权利要求1所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，其特征在于：所述依据模型计算出吊车设备在当前状态下的水平面及空间平面的倾覆影响范围，并与既有环境的覆盖范围进行重合度判断，具体步骤包括，
5.如权利要求1所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，其特征在于：还包括，
6.如权利要求1所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，其特征在于：所述数字孪生平台的数据源来自物联网平台中的数字链，包含北斗、惯导、视觉等数据，平台将不同格式的数据链转换为孪生平台中的特征。
7.一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警装置，其特征在于：应用于权利要求1-6任一项所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警方法，包括，
8.如权利要求7所述的一种基于数字孪生平台的吊车碰撞预警装置，其特征在于：所述高度预警机构包括吊框(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵静文，章景茗，朱宏博，赵邦国，吕林涛，
申请(专利权)人：中铁四局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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