基础信息

  • 姓名:彭浩
  • 学号:21712268
  • 成果类别:创意研究类
  • 院系(学园):建筑工程学院

成果名称:施工塔吊群远程智能操控模拟平台

基本思路:

1.利用实景建模技术或 BIM 技术,创建与建设工地一致的场地数字模型,并定期更新;

2.利用工程仿真技术或传感器与单片机技术,创建与真实塔吊运行姿态一致的塔吊数字模型,并保持实时同步;

3.将场地和塔吊数字模型组合,形成能够反映真实操作境况的虚拟作业场地,在该虚拟场地内实现模拟作业、视角变化、碰撞预警、路径规划、虚拟吊装等功能,并指导实践作业。 


技术关键:

1.作业场地实景建模及定期更新;2.塔吊姿态仿真及实时操作同步;3.软件平台搭建及多级权限操控;4.多终端软硬件连接及信息互通。


创新点:
1.首次将平行系统(Parallel System)理论引入施工塔吊的现场管理领域,综合运用实景建模技术、BIM 技术、工程仿真技术、传感器和单片机控制技术等,进行集成创新,达成虚拟环境与真实场景实时互动、互相借鉴指导的目的;

2.创新地为现场管理者、塔吊司机、塔吊信号工提供分级别操控终端,实现对塔吊群的多身份、可视化、防碰撞、路径优化管理,并可用于塔吊司机模拟训练和复杂任务的虚拟吊装推演;

3.为塔吊之间的协同吊运作业提供了综合协调、实时监控管理的可视空间,为现场管理者提供了直观管理手段。



实质性技术特点和显著进步:

本作品采用创新的技术途径得以实现,是对现有技术的集成创新。无需额外加装传感器、摄像头等硬件,仅需进行初始标定和定期的场地模型更新,即可实现现有各类产品的功能(也可选择加装传感器,以获得更精准的效果),并额外提供塔吊信息统计分析、模拟训练、虚拟作业、集成管理等功能,近实景的仿真模拟可提供可视化管理协同和操作辅助,使用方式直观易懂,便于操作者学习掌握。另外, 得益于巧妙的技术途径,针对塔吊数量较多的塔吊群而言,本作品相较于现有产品的边际成本极低,即塔吊数量的增加不会引起总成本的激增,此项特性降低了硬件成本开支。






使用功能:

1.多身份综合管理

平台可提供场区管理者 M、塔吊信号工 S、塔吊司机 D 三类人员的不同管理权限和使用功能,并可对塔吊运行数据进行记录分析。

2.可视化任务管理

区别于任何已有的塔吊管理类软件,平台的独特之处在于创造了一种实景式管理界面,在其中:管理者 M 能够以任意角度俯瞰建设场区全貌,直观掌控各个塔吊的实时运行状态,也可调取任一塔吊的运行数据,甚至进入塔吊司机的模拟视角,观察其正在进行的吊运任务;信号工 S 可以在场区模型中直观地点选创建吊运任务,并为塔吊司机提供可视化指引;塔吊司机 D 能够以任意角度观察吊运点情况,平台将自动提供适宜的视觉和听觉指引,为操作提供辅助。

3.安全预警

在虚拟作业场地中,平台实现自定义预警级别的碰撞预警功能, 而无需添加额外的防碰撞距离传感器等硬件;当系统检测到虚拟作业环境中存在碰撞危险时,将发出报警信息,并切断真实塔吊的操作控制信号,从硬件上防止碰撞的发生。

4.吊运路径优化

根据吊运路径优化算法,可对吊运路径进行自动规划,并以可视化的方式指导吊运操作的具体实施过程。

5. 模拟训练和虚拟吊装

平台模拟出的塔吊司机视角与司机真实所见近乎一致,可为经验不足的司机提供充分模拟的吊运操作练习平台,也可为复杂的吊运任务提供虚拟吊装推演,即先在虚拟空间中反复推演吊运方案,预测安全隐患、寻找最优方案,再以最优方案指导实际作业。




适用范围:

平台对各类各型塔吊均适用,且无需加装额外的硬件(传感器可选择加装,以获得更精准的效果);对汽车吊、龙门吊、挖掘机等各类工程机械同样适用,尤其适用于较大规模的建设工程;平台操作直观易懂,使用门槛低。