智能管理系統(tǒng)在流動(dòng)式起重機(jī)中的應(yīng)用

中聯(lián)重科股份有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410013

流動(dòng)式起重機(jī)操作復(fù)雜,移動(dòng)頻繁,為提高運(yùn)營(yíng)管理效益,吊裝智能化是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。智能化的發(fā)展可以幫助吊裝企業(yè)在節(jié)約人工成本、減少安全事故發(fā)生、避免或減少設(shè)備故障,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、提高運(yùn)營(yíng)效率等方面發(fā)揮重要作用。起重機(jī)本身的智能化是智能管理的基礎(chǔ),在單機(jī)智能化的基礎(chǔ)上,通過(guò)現(xiàn)代傳感技術(shù)、互聯(lián)技術(shù)、大數(shù)據(jù)等信息化手段將設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與操作者之間、設(shè)備與管理者之間、設(shè)備與制造商之間相互聯(lián)通,大數(shù)據(jù)分析結(jié)果通過(guò)相應(yīng)的智能終端和數(shù)據(jù)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)各業(yè)務(wù)角色實(shí)現(xiàn)智能化管理。中聯(lián)重科規(guī)劃的流動(dòng)式起重機(jī)智能化就是以單機(jī)智能化+互聯(lián)網(wǎng)為牽引,打造具有人工智能的起重機(jī),實(shí)現(xiàn)吊裝業(yè)務(wù)管理和全流程作業(yè)的自動(dòng)化,吊裝機(jī)器人接入互聯(lián)網(wǎng),通過(guò)數(shù)據(jù)云處理,起重機(jī)可以在手持終端上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和操控。

智能吊裝規(guī)劃系統(tǒng)和中聯(lián)E管家是目前中聯(lián)重科在流動(dòng)式起重機(jī)智能管理方面兩個(gè)最具代表的系統(tǒng),下面將重點(diǎn)闡述:

1 智能吊裝規(guī)劃系統(tǒng)

起重機(jī)吊裝作業(yè)需要吊裝方案,吊裝方案的編制現(xiàn)在是通過(guò)人工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量場(chǎng)地、手動(dòng)查詢(xún)起重量表,并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)劃吊裝路徑等方式完成。這種方法效率低、準(zhǔn)確性不高,對(duì)人的專(zhuān)業(yè)能力和經(jīng)驗(yàn)要求很高,如果測(cè)算和方案制定不準(zhǔn)可能需要在現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)移車(chē),甚至可能發(fā)生事故。

圖1 流動(dòng)式起重機(jī)全流程智能管理和操控規(guī)劃示意圖

圖2 智能吊裝系統(tǒng)流程框圖

中聯(lián)重科開(kāi)發(fā)的智能吊裝規(guī)劃系統(tǒng),可以通過(guò)VR、航拍成像等方式現(xiàn)場(chǎng)采集工地信息,并將信息傳輸?shù)皆贫?云計(jì)算創(chuàng)建三維場(chǎng)景,根據(jù)需求推薦合適的起重機(jī),生成吊裝方案并模擬仿真吊裝作業(yè)過(guò)程,輸出吊裝工況和作業(yè)路徑,在智能化起重機(jī)上可識(shí)別該規(guī)劃方案,做為自動(dòng)吊裝執(zhí)行的指令,智能吊裝規(guī)劃系統(tǒng)融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等,能實(shí)現(xiàn)起重機(jī)吊裝前,從作業(yè)場(chǎng)景搭建、工況選型、吊裝作業(yè)規(guī)劃、吊裝作業(yè)仿真,到方案自動(dòng)輸出全過(guò)程流程化生成。

智能吊裝規(guī)劃的關(guān)鍵技術(shù)主要有五個(gè)方面:

(1)實(shí)景作業(yè)場(chǎng)景的數(shù)據(jù)獲得:通過(guò)VR、航拍成像等方式對(duì)工地場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)景掃描,獲取模型大數(shù)據(jù),并通過(guò)云計(jì)算轉(zhuǎn)換成三維數(shù)字模型。

(2)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立及大數(shù)據(jù)分析:作業(yè)場(chǎng)景及起重機(jī)數(shù)據(jù)建立,起重量表的歸一化處理,數(shù)據(jù)庫(kù)的性能優(yōu)化等。

(3)起重機(jī)選型與站位姿態(tài)定位:針對(duì)智能選型及最優(yōu)站位,設(shè)計(jì)基于專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)的快速選型方法,建立站位影響模型,并對(duì)站位求解并優(yōu)化。

(4)吊裝路徑規(guī)劃:連續(xù)作業(yè)可行區(qū)域計(jì)算,基于空間搜索與知識(shí)庫(kù)的路徑自動(dòng)規(guī)劃和吊裝全方位干涉準(zhǔn)備檢測(cè)(考慮吊臂撓度變形的影響)。

(5)仿真及評(píng)估:基于實(shí)景建模的吊裝方案仿真運(yùn)動(dòng) ,分析工況安全和作業(yè)安全,評(píng)估最優(yōu)吊裝方案并輸出最終方案。

系統(tǒng)流程如圖2所示。

1.1 基于RTK測(cè)量及無(wú)人機(jī)拍攝的三維場(chǎng)景重建

采用基于RTK測(cè)量及無(wú)人機(jī)拍攝的三維場(chǎng)景重建與單體化建模技術(shù),實(shí)現(xiàn)突破快速單體化建模難題,在吊裝行業(yè)內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)多模式吊裝場(chǎng)景精準(zhǔn)重建,可使施工作業(yè)前場(chǎng)景重建時(shí)間縮短70%以上。

除了實(shí)測(cè)場(chǎng)景自動(dòng)搭建外,系統(tǒng)還具有基于模型庫(kù)的手工作業(yè)場(chǎng)景快速搭建功能,支持化工、核電、風(fēng)電、火電等8大類(lèi)吊裝施工環(huán)境 ,系統(tǒng)具有強(qiáng)大、逼真的吊裝設(shè)備模型庫(kù),支持模型“即點(diǎn)即得”,操作方便、快捷,還支持導(dǎo)入其他三維建模軟件創(chuàng)建的模型,擴(kuò)充模設(shè)備型庫(kù)。根據(jù)吊裝幅度、高度和吊重,在多種機(jī)型中查詢(xún)滿(mǎn)足吊裝要求的工況,速度快、結(jié)果精準(zhǔn)。操作人員可按負(fù)載率、臂架組合方式、超起狀態(tài)等自動(dòng)篩選組合條件查詢(xún);可按型號(hào)、臂長(zhǎng)、配重對(duì)結(jié)果排序,瀏覽各機(jī)型原始起重量表自動(dòng)進(jìn)行配重工況與吊重工況高度匹配。

1.2 吊裝路徑規(guī)劃、入場(chǎng)模擬與站位分析

圖3 三維場(chǎng)景重建示意圖

圖4 中聯(lián)E管家應(yīng)用示意圖

圖5 中聯(lián)E管家用戶(hù)端功能示意圖

1.2.1 入場(chǎng)規(guī)劃

系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)模式入場(chǎng)規(guī)劃,考慮車(chē)輛轉(zhuǎn)彎半徑限制和入場(chǎng)路徑干涉檢測(cè),確定入場(chǎng)線(xiàn)路及方式,三維動(dòng)畫(huà)模擬起重機(jī)入場(chǎng)。

1.2.2 站位規(guī)劃

系統(tǒng)具有手動(dòng)站位和自動(dòng)站位兩種站位規(guī)劃模式,支持起吊點(diǎn)、就位點(diǎn)的碰桿校核、組裝面積校核和站位點(diǎn)干涉檢測(cè)。

1.2.3 路徑規(guī)劃

系統(tǒng)具有手動(dòng)路徑規(guī)劃、自動(dòng)路徑規(guī)劃、沙盤(pán)路徑規(guī)劃,手動(dòng)路徑規(guī)劃融入用戶(hù)習(xí)慣,滿(mǎn)足不同用戶(hù)需求;自動(dòng)路徑規(guī)劃可一鍵式自動(dòng)生成可行吊裝路徑;沙盤(pán)路徑規(guī)劃通過(guò)將三維場(chǎng)景平面投影,按負(fù)載率大小將作業(yè)區(qū)域劃分成不同的顏色帶,用戶(hù)可通過(guò)鍵盤(pán)控制起重機(jī)動(dòng)作,生成吊裝路徑。

1.3 自動(dòng)仿真驗(yàn)證和方案輸出

系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)起重機(jī)吊裝作業(yè)過(guò)程三維仿真模擬,驗(yàn)證站位區(qū)域、工況與吊裝路徑的可行性,并動(dòng)態(tài)顯示和驗(yàn)證各種關(guān)鍵作業(yè)參數(shù),如:吊裝過(guò)程干涉檢測(cè)、接地比壓與撓度實(shí)時(shí)計(jì)算、超載超限、過(guò)放過(guò)卷等危險(xiǎn)動(dòng)作主動(dòng)警示,系統(tǒng)支持多視角漫游,全方位監(jiān)控吊裝作業(yè)仿真過(guò)程。

輸出方案涵蓋工程信息、吊裝任務(wù)、操作注意事項(xiàng)、施工平面圖、吊索具選型、主機(jī)技術(shù)參數(shù)、吊裝過(guò)程、安全應(yīng)急預(yù)案等內(nèi)容,以及自動(dòng)輸出關(guān)鍵拐點(diǎn)的立面圖并進(jìn)行碰撞距離信息等危險(xiǎn)標(biāo)識(shí),用戶(hù)可自定義吊裝方案輸出模板。吊裝方案可在智能化起重機(jī)上自動(dòng)識(shí)別,指揮起重機(jī)自動(dòng)完成吊裝任務(wù)。

2 中聯(lián)E管家

中聯(lián)E管家可涵蓋所有流動(dòng)式設(shè)備的管理,是一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備大數(shù)據(jù)應(yīng)用管理平臺(tái)——起重機(jī)的掌上管家,它通過(guò)角色分配和模塊設(shè)置,可為起重機(jī)全業(yè)務(wù)鏈提供增值服務(wù)。

中聯(lián)E管家基于起重機(jī)的車(chē)載平臺(tái)信息采集,通過(guò)GPS和中聯(lián)盒子處理模塊,傳回?cái)?shù)據(jù)平臺(tái),在掌上APP實(shí)時(shí)對(duì)設(shè)備相關(guān)信息進(jìn)行顯示和處理應(yīng)用。

中聯(lián)E管家可通過(guò)數(shù)據(jù)收集和分析為制造商提供產(chǎn)品的精準(zhǔn)開(kāi)發(fā)支持、質(zhì)量改善提升和跟蹤評(píng)估、售后服務(wù)的快速響應(yīng)、開(kāi)工晴雨表大數(shù)據(jù)、商城直通、車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等服務(wù);可為設(shè)備管理者解決資產(chǎn)安全(偷油、監(jiān)控設(shè)備軌跡、車(chē)輛防盜);運(yùn)營(yíng)監(jiān)管(車(chē)輛工作數(shù)據(jù)、異常事件、司機(jī)及機(jī)手操作習(xí)慣等);服務(wù)體驗(yàn)(保養(yǎng)計(jì)劃、維護(hù)提醒等)的難題。

圖6 中聯(lián)E管家設(shè)備狀態(tài)信息示意圖

目前,中聯(lián)E管家針對(duì)設(shè)備管理者已具備10個(gè)功能模塊,可實(shí)現(xiàn)單機(jī)和機(jī)群的定位、軌跡回放、狀態(tài)監(jiān)控、維保提醒、故障報(bào)警提醒、分析統(tǒng)計(jì)、項(xiàng)目管理、吊車(chē)選型和鏈接中聯(lián)服務(wù)商城等功能。

2.1 設(shè)備狀態(tài)信息

中聯(lián)E管家在移動(dòng)終端和機(jī)載平臺(tái)上可上查看31種產(chǎn)品運(yùn)行作業(yè)狀態(tài)及管理信息,涵蓋操作異常、零部件異常、實(shí)時(shí)工況、設(shè)備定位等信息。

2.2 設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)信息

中聯(lián)E管家在移動(dòng)終端和機(jī)載平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了10大類(lèi)17小項(xiàng)的維護(hù)保養(yǎng)提醒,包括發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、變速箱、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、減速機(jī)零部件等,涵蓋了設(shè)備日常保養(yǎng)和維護(hù)的全部?jī)?nèi)容。

2.3 故障診斷

中聯(lián)E管家在移動(dòng)終端和機(jī)載平臺(tái)上可診斷12種力限器故障、17種電磁閥線(xiàn)路故障、743種發(fā)動(dòng)機(jī)故障,為精準(zhǔn)故障預(yù)警和排除提供幫助。

2.4 統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表和選車(chē)

中聯(lián)E管家在移動(dòng)終端和機(jī)載平臺(tái)上可實(shí)現(xiàn)油耗、里程等4種數(shù)據(jù)按日、周、月的統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)表,根據(jù)工況推薦吊裝車(chē)輛和作業(yè)工況。

2.5 違規(guī)操作提示和記錄

圖7 中聯(lián)E管家故障診斷界面

圖8 中聯(lián)E管家統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表和選車(chē)界面

圖9 中聯(lián)E管家違規(guī)操作提示和記錄界面

中聯(lián)E管家在移動(dòng)終端和機(jī)載平臺(tái)上可實(shí)現(xiàn)超載、過(guò)卷、過(guò)放等8大類(lèi)違規(guī)操作提示并記錄,幫助設(shè)備操作者減少違規(guī)操作,便于設(shè)備管理對(duì)單機(jī)和機(jī)群的操作記錄調(diào)查。

起重機(jī)的智能化和智能設(shè)備管理已經(jīng)在路上,未來(lái)的起重機(jī)將具有更多的傳感器,能感知、有大腦、會(huì)思考,人工智能和互聯(lián)網(wǎng)將深度融合發(fā)展,起重機(jī)的智能化和設(shè)備智能管理將有更大的想象空間,在起重機(jī)的研發(fā)制造、銷(xiāo)售、使用管理、服務(wù)等全流程環(huán)節(jié)中不同的角色業(yè)務(wù)將得到更多的價(jià)值體現(xiàn),這將是一場(chǎng)全新的革命,推動(dòng)起重機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新轉(zhuǎn)型的可持續(xù)性發(fā)展。