塔吊激光定位控制系統(tǒng)技術(shù)方案

1、中 建 集團塔吊智能激光定位及監(jiān)控控制系統(tǒng)方案項目名 稱：中建集團塔吊智能激光定位及無線監(jiān)控控制系統(tǒng)方案工程地點：廣東省深圳市承包 單位： 深圳市海泰視訊科技發(fā)展有限公司日期：二00八年 月號一、系統(tǒng)說明 二、系統(tǒng)設(shè)計原則三、功能描述四、系統(tǒng)配置五、無線監(jiān)控控制系統(tǒng)簡介： 六、方案擬定6.1、項目總述、設(shè)計思想和依據(jù) 6.2、設(shè)備選型及功能說明 6.2.1 錄像主機622無線監(jiān)控系統(tǒng)操作管理鍵盤 、室外自動變焦一體攝像機 、室外數(shù)字解碼器（XSJ-201） 、 進出口紅外防水?dāng)z像機（SG-818HC）、室外全方位智能快球 （SG-909PD）、7寸彩色液晶監(jiān)視器 6.3、監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及功能說明

2、（無線監(jiān)控控制系統(tǒng)總體規(guī)劃描述）6.4、無線傳輸6.5、空間坐標定位6.6、激光測距6.7、主控設(shè)備6.3、LED顯示盤面七、項目的實施與建議 八、售后服務(wù)及質(zhì)量保證 中建集團塔吊智能激光定位及無線監(jiān)控控制系統(tǒng)方案、系統(tǒng)說明塔吊智能激光定位及無線監(jiān)控控制系統(tǒng)主要是利用現(xiàn)代化智能 激光定位及無線監(jiān)控控制系統(tǒng)所具有的定位觀察，本系統(tǒng)由幾個系統(tǒng)架構(gòu)所組合，主控設(shè)備、激光測距、空間坐 標定位、無線傳輸、圖像傳輸設(shè)備、圖像顯示設(shè)備、操作顯示盤面、攝像設(shè)備、控制設(shè)備、錄像放 像設(shè)備等系統(tǒng)所組成，實現(xiàn)定點位移、圖像跟蹤的智能化作業(yè)，讓操作人員完全掌控整個運作過程， 達到全面提升安全及工作效率并降低整體成本的

3、目的。與傳統(tǒng)塔吊操作模式最大差別在于掌控容易、直觀、實時監(jiān)看控制過程，從顯示屏上隨時可 以了解到塔高（米）、車距（吊繩到駕駛室間距）、起吊點、目的放置點等距離（移動實時顯示間距“米”），調(diào)運操作更簡便、工作效率更高、更加節(jié)省了大量人工的指揮調(diào)度程序，且作業(yè)全程由攝 像實時監(jiān)控，因此安全性得到了更好的保障。地點起吊、終點放置、操作位移、間距調(diào)整、監(jiān)視實情及工地管理直觀明了的系統(tǒng)組成基本 特點，來為我們服務(wù)。中建集團塔吊智能激光定位及無線監(jiān)控控制系統(tǒng)方案，根據(jù)現(xiàn)在智能化建筑的施工特點因地制宜，利用激光、空間坐標、無線傳輸、攝像監(jiān)控等測距定位監(jiān)控。二、系統(tǒng)設(shè)計原則智能激光定位及無線監(jiān)控控制系統(tǒng) 的技

4、術(shù)不斷向前發(fā)展，用戶需求也在發(fā)生變化，因此 系統(tǒng)的設(shè)計與實施應(yīng)考慮到將來可擴展的實際需要， 亦即：可靈活增減或更新各個起吊物件點的設(shè) 備，滿足不同時期的需要，保持長時間領(lǐng)先地位。智能激光定位及無線監(jiān)控控制系統(tǒng) 系統(tǒng)在運行過程中的維護應(yīng)盡量做到簡單易行。 系統(tǒng) 的運轉(zhuǎn)真正做到開電即可工作， 通電就能運行的程度。而且維護過程中無需使用過多專用的維護工 具。中建集團作為面向二十一世紀的大型建筑行業(yè)市場，智能激光定位及無線監(jiān)控控制系統(tǒng)系統(tǒng)首先要具有先進性，以適應(yīng)未來發(fā)展的需要。因此設(shè)計的思路必須超前，選用的系統(tǒng)設(shè)備和軟 件必須是目前國際上比較先進的。采用合理的投資而得到最佳的效果。智能激光定位及無線監(jiān)

5、控控制系統(tǒng) 是獲取視覺信息最可靠、最重要的手段，為確保中建 集團施工高度安全和對輔助系統(tǒng)對于施工現(xiàn)場情況進行實時觀測， 采用硬盤錄像機進行與激光地位 系統(tǒng)同步的實時錄像。本方案提供的系統(tǒng)具有全新的簡便操作功能，不僅可通過操作菜單實現(xiàn)系統(tǒng)之切換控制功能， 且可提供塔吊現(xiàn)場分布圖。用戶可在此分布圖上直接切換所需圖像至當(dāng)前液晶監(jiān)視器上，也可直接調(diào)整總線設(shè)置分控。以上系統(tǒng)結(jié)合了當(dāng)前最先進的多媒體技術(shù)，實現(xiàn)了多媒體視、音頻處理功能應(yīng) 用于智能激光定位及無線監(jiān)控控制系統(tǒng)上，使塔吊操作員在控制系統(tǒng)方面更為便捷。同事此系統(tǒng)可以根據(jù)甲方所提供的圖紙及技術(shù)要求，對于中建集團的施工塔吊要求可以進一步依照實際需要進行

6、調(diào)整及修改方案，使得系統(tǒng)永保先進與使用。三、功能描述針對中建集團施工現(xiàn)場的要求， 將塔吊控制室的操作員根據(jù)激光標距、 空間坐標及回傳的實 拍圖像及時傳送到操作室。方便操作人員對整個施工現(xiàn)場進行實時觀測、錄像和激光定位信號的顯 示與記錄，使控制室的操作員充分了解施工現(xiàn)場的的動態(tài)及情況，便于控制定點啟動、定點擺放， 功能要求如下：(1) 、控制室操作員首先啟動各個空間坐標間距(米)，如塔高、移動車距、起吊點、放置終 點等測距定標復(fù)位，并由LED顯示盤面以指針模式(紅、綠顏色標示)、數(shù)字顯示(塔 高、移動車距、起吊點、放置終點等距離米)，并啟動攝像監(jiān)控系統(tǒng)等前置作業(yè)。(2) 、控制室的操作員，通過激

7、光測距、空間定位坐標、無線傳輸?shù)葮?gòu)成一套空間定位測距系統(tǒng)，并于LED儀表盤上顯示各個位置相對應(yīng)的位置(米)，確定起吊點與終放點距離(米八(3) 、確定起吊點后，可以通過起吊點的無線攝像機發(fā)射回來的圖像，觀測起吊點的運作情況，實時調(diào)整塔吊旋轉(zhuǎn)方向。、當(dāng)?shù)蹉^掛好起吊材料后，通過激光測距及空間坐標并由LED顯示相對位置，確定降落點。(5) 、控制室的操作員控制小車上變焦攝像機，觀測吊鉤下面的一些情況，調(diào)整吊鉤的位置，然后移動塔車迅速到達離地面及目標點各約1米位置，再進行最后定點調(diào)整。(6) 、根據(jù)管理要求控制室也可以安裝數(shù)字錄像機把顯示圖象并進行圖像記錄備份；錄像時間根據(jù)要求可以長到1個月。(7)

8、此系統(tǒng)也可以因視頻失落及設(shè)備故障報警顯示(8) 控制室安裝控制主鍵盤，根據(jù)要求可以把圖像自動 /手動切換、小車上的快球及鏡頭也可以 通過控制主鍵盤的遙控器，根據(jù)要求任意控制快球的旋轉(zhuǎn)位置及鏡頭的變焦。四、系統(tǒng)配置根據(jù)施工現(xiàn)場吊動工作 實際情況定攝像機數(shù)量及規(guī)格。基本配置：主控設(shè)備、LED顯示盤、彩色7寸顯示屏、四路彩色視頻分割器、無線控制鍵盤、橫向激光測 距主機(移動塔車)、向下移動激光測距主機、起點監(jiān)測主機A (彩色無線攝像機無線數(shù)字傳輸模塊、空間定位模塊、充電電池）、終點監(jiān)測主機B （彩色無線攝像機無線數(shù)字傳輸模塊、空間定位模塊、充電電池）、彩色攝像塔機等。五、數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)簡介：本系統(tǒng)設(shè)計

9、的思想是采用面、線結(jié)合的圖像采集方法，在小范圍內(nèi)的圖像采集使用紅外攝像機， 在較大范圍內(nèi)的圖像采集則使用帶全方位的快球帶動變焦一體機，通過控制主鍵盤對快球及一體機進行控制，對監(jiān)控點不僅能面、線、點的手動控制監(jiān)控，還可通過設(shè)置自動巡航點，實施自動監(jiān)控。 這樣的設(shè)計可以在使用較少的攝像機和液晶監(jiān)視器，不會降低圖像效果。體現(xiàn)我們給客戶承諾的設(shè)計原則-實事求是、先進、實用、可靠、節(jié)約。六、方案擬定6.1、工程總述、設(shè)計思想和依據(jù)以下方案是在綜合考慮了中建集團的的實際情況和工程現(xiàn)場情況勘察報告后做出的 本設(shè)計方案遵循以下標準：安全防范工程程序與要求 GA/T75- 94;安全防范系統(tǒng)通用圖形符號 GA/

10、T74 94;民用閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范GB50/98- 94;智能建筑設(shè)計標準DBJ08- 47-95;民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范JGJ/T16 92;商用建筑線纜標準EIA/TIA 569;高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范 GBJ4A 82;國家或行業(yè)批準的相關(guān)產(chǎn)品通用技術(shù)條件；6.2、設(shè)備選型及功能說明液晶顯示設(shè)備：7寸彩色顯示。型號SY801M顯像管尺寸7英寸視頻輸入/輸出1路BNC俞入、輸出接口音頻輸入/輸出1路RCA接口輸入/輸出面板控制菜單（亮度、色飽和度、對比度、色調(diào)）音量，電源開關(guān)電源電源輸入范圍100230V AC電力消耗最大75W外型尺寸（mr）i49X 40X 48 (寬 X

11、高 X 深)重量0.6公斤分辨率最大：NTSC 500線，PAL 600 線水平同步范圍15.625KHZ ± 500Hz垂直同步范圍50Hz/60Hz ± 3Hz音頻功率最大：3.0W工作溫度0°C40°C工作濕度1090%622、原裝進口變焦攝像機：SONY480小范圍內(nèi)圖像采集攝像機:產(chǎn)品類型SG-818HC影像傳感器1/3 ” SONY清晰度600TVL最低照度0.1LUX信號制式PAL / NTSC素點數(shù)目PAL:512(H) X 582(V)同步系統(tǒng)內(nèi)同步信噪比> 48dB電子快門自動 1/501/100 , 000秒光圈控制DCW 動

12、DC/VIDEO 驅(qū)動鏡頭規(guī)格C/CS Mou nt Lens白平衡自動視頻輸出1.0Vp-p75 Q BNC電源DC12V工作溫度-20 C 65C保存溫度-10 C 55C凈重量290 g外形尺寸120(L) X 50(W)X 50(H)mm產(chǎn)品性能:高質(zhì)量圖像：該產(chǎn)品具有高質(zhì)量的圖像和靈敏度，即使在非常陰暗的光線下也能拍攝到高質(zhì)量的圖像。三角架螺孔：方便安裝攝像機。在攝像機的頂部和底部均開有三腳架螺孔，無須特殊的三腳架轉(zhuǎn) 接器?？膳淙魏蜠C/VIDEO驅(qū)動的鏡頭。此款有全新的數(shù)碼 AGC功能（自動增益控制功能）。比傳統(tǒng)AGC 功能更靈活和更有效地增強感光度，在低照度的環(huán)境下也能拍攝清晰的

13、物體。 CCDRIS :該功能可以使手動光圈鏡頭替代自動光圈鏡頭。當(dāng)環(huán)境照度增加，攝像機自動減少曝 光時間。該動作是通過CCD變換的電子快門，快門的速度可調(diào)節(jié)?？扉T速度：從1/50秒至1/100,000秒。 C/CS界面：可配接C/CS接口的鏡頭，并有方便、精確的后焦調(diào)整?？稍黾覦C或VIDEO驅(qū)動功能。單板機或雙板機可選。623、控制主鍵盤:迷你鍵盤說明:一. 產(chǎn)品說明結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，485總線控制，兼容多種流行的控制協(xié)議，多種掃描方式，360度連續(xù)旋轉(zhuǎn)控制，自動翻轉(zhuǎn)功能，自動聚焦，背光補償?shù)裙δ??？蓱?yīng)用于大樓、銀行、機場、車站、海關(guān)、交通、電力等安防監(jiān)控場合。二. 性能特點* 全金屬外

14、殼材質(zhì)，表面采用鋁合金面板經(jīng)氧化處理，耐磨、簡潔、高檔。*中英文液晶操作界面，對應(yīng)地址的控制協(xié)議和波特率清楚地顯示在液晶屏上。*完全取代嵌入式硬盤錄像機前面板的所有功能操作按鍵。* 采用進口按鍵，手感好，有確認聲音提示。* 一臺設(shè)備可以同時控制255臺嵌入式硬盤錄像機，255臺快球或解碼器。* 密碼管理參數(shù)設(shè)置，安全、可靠，防止誤改設(shè)置參數(shù)。* 備有多種常用快球、解碼器協(xié)議。* RS485信號輸入輸出輸出采用光電隔離RS485控制，抗干擾性強，傳輸距離遠，標準傳輸距離1200米技術(shù)指標指標KB-E2/C2KB-E3/C3KB-M可控制DVR31（臺）可控制快球255(臺)搖桿二維搖桿三維搖桿四

15、維搖桿通信端口RS485半雙工通信速率1200 19200BPS顯示屏中文122X 32藍屏/英文16X02綠屏無通訊電纜長度最遠1200米工作溫度-10 55 C電源DC12± 10%/50HZ功耗最大10W最大5W尺寸320(L) X 180(W)X 90(H)毫米320(L) X 180(W) X 90(H)重量2.3kg0.8 kg6.4、主控設(shè)備:主控設(shè)備就是整合各部設(shè)備的指揮控制中心，主要將無線接收到的激光測距、空間定位坐標資料，經(jīng)換算公式得出各點的相對應(yīng)坐標與距離（米），然后顯示于LED顯示屏幕上，讓駕駛操作人員方便容易及直觀操作，減少因盲點操控帶來的不方便與安全上 的

16、顧慮，并提高操作效率及準確率，以提升整體的施工成本。于操作人員進入駕駛座后，先進行設(shè)備復(fù)位作業(yè)（空間坐標、車距、起始、終點的初始化），LED顯示屏顯示出當(dāng)前相對應(yīng)坐標與距離（米），由紅燈顯示起點、終點、車 距，并與攝像監(jiān)控設(shè)備組成立體作業(yè)模式，讓操作員直觀、容易掌控整個作業(yè)過程。6.5、空間坐標定位：空間坐標模塊由三點定位坐標求出各點坐標，然后經(jīng)由無線傳輸模塊將坐標資料傳 到駕駛控制室，由主控設(shè)備接收，最后由 LED顯示出相對應(yīng)坐標，經(jīng)換算公式得出新的 坐標，與激光測距、攝像監(jiān)控組成一套立體監(jiān)測操控系統(tǒng)。坐標米集：每秒鐘采集并發(fā)送一次相對坐標靈敏度搜尋-151dBm追蹤-160dBm精確度位置

17、 7 米 CEP 90%, 3米 CEP 50%（ SA關(guān)閉）速度0.1米/秒定位時間熱啟動1秒，平均暖啟動35秒，平均冷啟動40秒，平均動態(tài)條件海拔 10 千米最大水平速度 515 米/秒最大 電源消耗 工作電流 約 60mA 平均 工作電壓3.74.2V 充電電壓 5.5V環(huán)境條件工作溫度-40 C到+85C儲存溫度-40 C到+150C坐標參數(shù)Lat :緯度方向（+/-）緯度值（精度為小數(shù)點后5位）Long： :經(jīng)度方向（ +/- ） 經(jīng)度值（精度為小數(shù)點后 5位）Speed:速度KM/H （精度為小數(shù)點后兩位）Direction :移位（精度為小數(shù)點后兩位）FIX :定位狀態(tài)（A/V）

18、STATE: 信息狀態(tài)6.5 、無線傳輸:無線傳輸系統(tǒng)在這里主要作為輔助設(shè)備，主要將空間坐標及激光測距資料，經(jīng)由遠 程無線傳輸?shù)街骺卦O(shè)備的無線接收模塊。無線傳輸模塊與空間定位模塊及無線攝像機組成一套定點監(jiān)測系統(tǒng).功能特點:6.5,1.1.微發(fā)射功率: 發(fā)射功率小于 50mW ，高接收靈敏度 -121dbm ，體積小: 40mm* 24mm* 8mm。6.5.1.2.低功耗:接收電流最低25mA，發(fā)射電流80mA ;休眠（要求定制/TTL）電流6uA。6.5.1.3. 國家計量頻點，無需申請頻點 : 載頻頻率 490MHz 。6.5.1.4. 高抗干擾能力和低誤碼率 :基于 FSK 的調(diào)制方式，

19、 采用高效通信協(xié)議， 在信道誤碼率為 10-2時，可得到實際誤碼率 10-5 10-6 。6.5.1.5. 傳輸距離遠 :在視距情況下， 天線高度 2 米，可靠傳輸距離 （BER=10-3/96000bps ）1000m ，（BER=10-3/1200bps ） 1500m。6.5.1.6.透明的數(shù)據(jù)傳輸:提供透明的數(shù)據(jù)接口，能適應(yīng)任何標準或非標準的用戶協(xié)議。自動過濾掉空中產(chǎn)生的噪音信號及假 數(shù)據(jù)（所發(fā)即所收）。收發(fā)轉(zhuǎn)換時間：10ms。6.5.1.7. 多信道，多速率。標準配置提供16個信道，滿足用戶多種通信組合方式的需求。JZ873型模塊可提供1200bps、2400bps、4800bps、

20、9600bps、19200bps、38400bps多種通信波特率，并且無線傳輸速率與接口波特率成正比，以滿足客戶設(shè)備對多種波特率的需要。6.5.1.8. 高速無線通訊和大的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)?？罩兴俾蚀笥诖谒俾蕰r可連續(xù)傳輸無限大的數(shù)據(jù)，空中速率小于或等于串口速率時，一幀可傳輸512字節(jié)的數(shù)據(jù)。6.5.1.9. 智能數(shù)據(jù)控制，用戶無需編制多余的程序：即使是半雙工通信，用戶也無需編制多余的程序，只要從接口收/發(fā)數(shù)據(jù)即可，其它如空中收/發(fā)轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡(luò)連接，控制等操作，模塊能夠自動完成。6.5.1.10. 高可靠性，體積小、重量輕：采用高性能單片處理器，外圍電路少，可靠性高，故障率低。6.5.1.11. 看門

21、狗實時監(jiān)控：看門狗監(jiān)控內(nèi)部功能，改變了傳統(tǒng)產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品的可靠性。6.5.1.12 .天線的配置：有多種天線配置方案，可根據(jù)用戶的現(xiàn)場配套不同的天線，以達到最佳的效果。6.6、激光測距:配置有兩個激光測距主機，一部橫向移動測距（橫向移動車子的車距）、另一部為吊繩向下測距（主要針對被吊物的距離測距）。橫向移動測距：實時檢測移動車子到操控室的距離（米），并顯示于LED顯示屏幕。 吊繩向下測距：實時檢測吊繩到地面及被吊物的距離（米），并顯示于LED顯示屏幕。脈沖激光測距通常是由激光發(fā)射系統(tǒng)、激光接收系統(tǒng)、時刻鑒別電路及回波探測放 大系統(tǒng)、電源以及計時顯示電路等組成。其工作原理是利用脈沖激

22、光器向目標發(fā)射單次 激光脈沖或激光脈沖串，計時電路測量激光脈沖到達目標并由目標返回到接收機的往返 時間，由此運算目標的距離。其工作過程是：首先瞄準目標，然后接通激光電源，啟動 激光器，通過發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)，向瞄準的目標發(fā)射激光脈沖信號。同時時刻鑒別電路獲取 開門脈沖信號，啟動計時電路，由目標反射回來的激光回波經(jīng)過大氣傳輸，進入接收光 學(xué)系統(tǒng)，作用在光電探測器上，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號，經(jīng)過放大器放大，時刻鑒別電路獲 取后作為計時電路的關(guān)門信號，計時電路停止計時，再經(jīng)過運算得到目標距離，在顯示 器上顯示出來。激光發(fā)射模塊本模塊由脈沖激光二極管、準直鏡頭以及激光驅(qū)動電路組成，可以產(chǎn)生18ns100ns之間任

23、意寬度的光脈沖信號,峰值光功率 1W80W之間。激光接收模塊本模塊由接收鏡頭、雪崩光電二極管、信號處理電路和高壓電源部分組成，可以靈敏地接收激光脈沖信號，并經(jīng)前置放大整形處理后，輸岀一幅值+5V的脈沖信號。計時模塊TDC-GP1計時模塊 TDC-GP2計時模塊低成本計時模塊激光發(fā)射接收電源模塊該模塊可以為脈沖式半導(dǎo)體激光發(fā)射驅(qū)動電路和激光接收電路提供低功耗、高轉(zhuǎn)換效率的驅(qū)動電源。激光準直擴束金屬外殼、鏡頭尺寸為 巾20x 50mm 準直8mrad以下。激光接收鏡頭金屬外殼、鏡頭尺寸為 巾40mm；良好的光學(xué)性能，尤其是對905nm激光波長的支持6.7、LED顯示盤面：LED顯示盤面主要作為操作

24、人員直觀清楚了解機械臂、吊繩、起吊點與終放點等的 距離位置，方便與準確操作移動放置。由于，LED燈無法制作以米為單位（70 X 180），且占空間位置不允許，所以必須輔 助數(shù)字顯示屏。以塔車為中心點，對駕駛控制室實時測距顯示（米） 以塔車為中心點，對起吊物及地面實時測距顯示（米） 塔車移動實時LED燈同步顯示方向與對應(yīng)距離位置 因為空間定位及激光測距都會有不同程度的誤差，所以當(dāng)塔車移動到目標地點離地 及接近5米左右時需要暫停，然后小范圍指揮緩慢放置。離地距離塔車移動距離起點坐標終點坐標245M57M57M128M起始點OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO OOOOOOOO OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO/ OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO.