龍門吊安全保障：UWB技術(shù)助力防撞方案實(shí)施
發(fā)布日期：2024-11-15 瀏覽次數(shù)：18次

　　基于UWB的龍門吊防撞方案利用UWB高精度定位的特點(diǎn)，通過在龍門吊關(guān)鍵部位安裝UWB定位標(biāo)簽和在工作區(qū)域周圍設(shè)置UWB基站，實(shí)時(shí)獲取龍門吊各部分的位置信息，對(duì)可能發(fā)生的碰撞危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警和控制，有效避免龍門吊之間、龍門吊與周邊設(shè)施(如建筑物、其他設(shè)備等)之間的碰撞。

　　一、硬件部署

　　UWB定位標(biāo)簽

　　在龍門吊的吊具、大車、小車等容易發(fā)生碰撞風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部位安裝UWB定位標(biāo)簽。這些標(biāo)簽不斷向外發(fā)送UWB信號(hào)，其信號(hào)中包含自身的唯一標(biāo)識(shí)符，以便基站識(shí)別。

　　UWB基站

　　在龍門吊工作區(qū)域的周邊環(huán)境(如廠房的墻壁、立柱等高處固定位置)以及相鄰龍門吊之間合理布局UWB基站。基站接收來自定位標(biāo)簽的UWB信號(hào)，并將接收到的數(shù)據(jù)傳輸給后端處理系統(tǒng)。基站的布局要確保整個(gè)工作區(qū)域內(nèi)都有足夠的信號(hào)覆蓋，保證定位的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

　　二、定位原理與數(shù)據(jù)處理

　　定位原理

　　UWB定位基于TOA(到達(dá)時(shí)間)、TDOA(到達(dá)時(shí)間差)或AOA(到達(dá)角度)等技術(shù)。在本方案中，可以采用TDOA方法，通過多個(gè)基站接收到定位標(biāo)簽信號(hào)的時(shí)間差來計(jì)算標(biāo)簽的位置。這種方法可以在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高精度定位。

　　數(shù)據(jù)處理

　　后端處理系統(tǒng)接收來自UWB基站的數(shù)據(jù)，通過專門的定位算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出龍門吊各關(guān)鍵部位的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)。同時(shí)，系統(tǒng)還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、校準(zhǔn)等處理，以消除環(huán)境干擾和設(shè)備誤差帶來的影響，提高定位精度。

　　三、防撞策略與預(yù)警機(jī)制

　　區(qū)域劃分與安全距離設(shè)定

　　將龍門吊工作區(qū)域劃分為不同的子區(qū)域，如工作區(qū)、警戒區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)。根據(jù)龍門吊的實(shí)際尺寸、運(yùn)動(dòng)速度和操作規(guī)范，為每個(gè)區(qū)域設(shè)定相應(yīng)的安全距離閾值。例如，當(dāng)龍門吊接近警戒區(qū)邊界時(shí)，啟動(dòng)預(yù)警;當(dāng)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，采取緊急制動(dòng)等更嚴(yán)格的措施。

　　碰撞預(yù)測(cè)與預(yù)警

　　后端處理系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的龍門吊各部分位置信息和運(yùn)動(dòng)軌跡，結(jié)合設(shè)定的安全距離閾值，預(yù)測(cè)是否存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)檢測(cè)到可能發(fā)生碰撞時(shí)，系統(tǒng)通過聲光報(bào)警器、顯示屏提示、向操作人員發(fā)送通知(如通過無線通信設(shè)備連接到操作人員的終端)等方式發(fā)出預(yù)警信息，提醒操作人員采取相應(yīng)的措施，如減速、停止操作等。

　　自動(dòng)控制與緊急制動(dòng)(可選)

　　在一些高級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景中，可以將UWB防撞系統(tǒng)與龍門吊的控制系統(tǒng)集成。當(dāng)預(yù)警信息發(fā)出后，如果操作人員未能及時(shí)響應(yīng)，且碰撞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加劇，系統(tǒng)可以自動(dòng)觸發(fā)龍門吊的制動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)，避免碰撞事故的發(fā)生。

　　四、系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

　　高精度定位：UWB技術(shù)能夠提供厘米級(jí)的定位精度，有效滿足龍門吊防撞對(duì)位置精度的高要求。

　　抗干擾能力強(qiáng)：在復(fù)雜的工業(yè)電磁環(huán)境中，UWB信號(hào)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

　　實(shí)時(shí)性好：可以實(shí)時(shí)獲取和處理位置信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)警碰撞風(fēng)險(xiǎn)，保障作業(yè)安全。

　　靈活可擴(kuò)展：系統(tǒng)可以方便地根據(jù)龍門吊的數(shù)量、工作區(qū)域的變化等進(jìn)行擴(kuò)展和調(diào)整。