91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

作者：鄭曉蒙

    在大壩建設(shè)過程中，一般會(huì)較多的使用塔機(jī)、纜機(jī)等大型施工設(shè)備，這些設(shè)備通常在空間上是交錯(cuò)布置的，工作區(qū)域很容易重疊，尤其是在夜間、陰雨天以及霧霾天等能見度不高的天氣條件下，設(shè)備操控者受到距離、角度、現(xiàn)場(chǎng)光線以及人員疲勞等因素的影響，難以準(zhǔn)確估計(jì)可能發(fā)生碰撞的設(shè)備之間的距離，從而很容易造成施工設(shè)備之間的碰撞。為了防止設(shè)備碰撞事故的發(fā)生，需要采取施工設(shè)備防碰撞措施來對(duì)施工設(shè)備的安全運(yùn)行進(jìn)行有效控制。三峽大壩防碰撞系統(tǒng)采用超聲波回波測(cè)距技術(shù)來測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體與周圍障礙物以及其他運(yùn)動(dòng)物體之間的距離；龍灘水電站和龍開口水電站防碰撞系統(tǒng)將施工設(shè)備置于同一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)采用GPS定位技術(shù)來獲取各運(yùn)動(dòng)設(shè)備與其它運(yùn)動(dòng)設(shè)備或者障礙物之間的距離，然后再做出相應(yīng)的防碰撞判斷。前者僅適用于同一平面且無旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，后者雖然可以用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

和空間運(yùn)動(dòng)。但是衛(wèi)星信號(hào)受遮擋弱信號(hào)、無信號(hào)的情況不可避免的會(huì)出現(xiàn)，出現(xiàn)這種情況后會(huì)增大GPS接收機(jī)的誤差而導(dǎo)致定位結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，嚴(yán)重時(shí)甚至無法完成定位過程。為了避免單獨(dú)由GPS系統(tǒng)定位而出現(xiàn)問題，筆者選用射頻識(shí)別( Radio Frequen-cy Identification，簡(jiǎn)稱RFID)定位技術(shù)與GPS定位技術(shù)相結(jié)合的方法10]來提高對(duì)設(shè)備定位的精度。以纜機(jī)和塔機(jī)的運(yùn)行情況為例建立了施工設(shè)備防碰撞系統(tǒng)的模型。并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)防碰撞系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行了檢驗(yàn)。

1  防碰撞系統(tǒng)的工作原理

    在大壩施工設(shè)備日常運(yùn)行的過程中，防碰撞系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地自動(dòng)獲取各施工設(shè)備及相關(guān)部件（如塔機(jī)的塔架、起重臂，纜機(jī)的吊鉤等）的位置信息，然后將收集到的這些信息傳遞給中央控制系統(tǒng)。中控系統(tǒng)緊接著計(jì)算出各固定設(shè)備和運(yùn)動(dòng)部件（如起重臂、吊鉤等）的相對(duì)位置關(guān)系，并計(jì)算出有可能發(fā)生碰撞的各設(shè)備及其相關(guān)部件之間的距離、運(yùn)動(dòng)方向和速度�？紤]設(shè)備在制動(dòng)之后由于慣性其相關(guān)部件在完全停止運(yùn)動(dòng)前需要運(yùn)行的距離，并且留有一定的安全距離的前提下，對(duì)其是否會(huì)發(fā)生碰撞做出判斷并向相關(guān)設(shè)備發(fā)出不同級(jí)別的預(yù)警指令。指令分為三個(gè)等級(jí)，一級(jí)指令表示各設(shè)備之間距離比較安全，此時(shí)采用綠燈示意機(jī)械操控者可以正常工作；二級(jí)指令表示相關(guān)設(shè)備的距離比較的靠近，操控者需要隨時(shí)準(zhǔn)備采取制動(dòng)措施，此時(shí)亮起黃燈并伴有急促的聲響來提醒機(jī)械操控者做好制動(dòng)準(zhǔn)備；三級(jí)指令表示必須立

刻采取制動(dòng)措施使設(shè)備停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)紅燈閃爍并配合尖銳的聲響來警告機(jī)械操控者立即采取制動(dòng)措施。整個(gè)預(yù)警系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

2  系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

防碰撞系統(tǒng)主要由信息系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)三大子系統(tǒng)組成，如圖2所示。

2.1  信息系統(tǒng)

    該子系統(tǒng)的主要任務(wù)就是實(shí)時(shí)準(zhǔn)確獲取各設(shè)備的位置信息，并將這些信息源源不斷的輸送給中央控制系統(tǒng)，是整個(gè)防碰撞系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確無誤運(yùn)作的基礎(chǔ)。

GPS是人們熟知的一種衛(wèi)星定位系統(tǒng)，常用于遠(yuǎn)程定位導(dǎo)航。RFID技術(shù)是一種無線射頻識(shí)別技術(shù)，常用于三維定位和物流管理中的物品識(shí)別。RFID定位方法有多種，筆者采用信號(hào)強(qiáng)度定位( RSSI)來實(shí)現(xiàn)距離的測(cè)定，再跟GPS觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合定位。綜合考慮系統(tǒng)的預(yù)警精度和設(shè)備計(jì)算強(qiáng)度，系統(tǒng)信號(hào)傳送頻率設(shè)置為每秒10次，在實(shí)際實(shí)施過程中根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的要求以及設(shè)備計(jì)算處理能力可作適當(dāng)調(diào)整。RFID/GPS組合定位系統(tǒng)的工作原理如圖3所示。

    在GPS/RFID組合定位系統(tǒng)中，GDOP值越小說明定位的精度越高。從m顆衛(wèi)星中去掉第i(i=l，2，…，m)顆衛(wèi)星，可以得到去掉此衛(wèi)星前后的GDOP值之間的關(guān)系如下：

    GDOP2m= GDOPim_12 -q    (1)

    式中，q恒大于零，由此可知GDOP隨觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)目的增加而單調(diào)遞減，所以當(dāng)衛(wèi)星沒有故障時(shí)，最好選擇全部可見衛(wèi)星進(jìn)行定位計(jì)算，因此增加觀測(cè)數(shù)據(jù)可以減少GDOP值。

通常情況下，在觀測(cè)值精度方面RFID與GPS技術(shù)并不是完全相同的，整個(gè)系統(tǒng)的定位誤差σ2x會(huì)因?yàn)榧尤胍粋�(gè)RFID觀測(cè)值后而發(fā)生變化，如式(2)所示。

    式中，σR1和σUERE分別為RFID觀測(cè)值、GPS觀測(cè)值的觀測(cè)誤差標(biāo)準(zhǔn)偏差。當(dāng)m≥4時(shí)，可以證明，此時(shí)選擇使式(2)中

第二項(xiàng)最大的一個(gè)觀測(cè)值作為優(yōu)選觀測(cè)值，能夠降低系統(tǒng)的定位誤差。

當(dāng)GPS可見衛(wèi)星數(shù)目少于3顆時(shí)，需要同時(shí)選擇多個(gè)RFID觀測(cè)值，增加s個(gè)RFID觀測(cè)值后的系統(tǒng)定位誤差如式(3)所示：

    武中：GRFIE是RFID觀測(cè)值的矢量矩陣；RRFIE和RGPs分別是對(duì)RFID和GPS的觀測(cè)值進(jìn)行加權(quán)后的矩陣。同前，式(3)等號(hào)右邊第二項(xiàng)含義是增加多個(gè)RFID觀測(cè)值之后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)定位誤差的影響，因此需要選擇對(duì)系統(tǒng)定位誤差影響最小的一組RFID觀測(cè)值作為優(yōu)選觀測(cè)值集合，這樣既能保證定位精度又可控制系統(tǒng)誤差。

    由于隨著觀測(cè)值數(shù)量的進(jìn)一步增加，GDOP值的遞減幅度已不再明顯，即當(dāng)FRID觀測(cè)值較多時(shí)，即使繼續(xù)增加觀測(cè)值，GDOP值卻降低得非常緩慢，并且隨著觀測(cè)方程的不斷增加，系統(tǒng)的計(jì)算復(fù)雜度會(huì)劇增，所以必須對(duì)RFID觀測(cè)值進(jìn)行優(yōu)選，優(yōu)選的原則如下：①當(dāng)GPS系統(tǒng)可見衛(wèi)星數(shù)Ⅳ不小于4顆時(shí)，選擇單個(gè)RFID觀測(cè)值；②當(dāng)GPS系統(tǒng)的可見衛(wèi)星數(shù)N小于4顆時(shí)，根據(jù)上述對(duì)系統(tǒng)定位誤差影響最小的原則優(yōu)選4-N組RFID觀測(cè)值。

2.2  中央控制系統(tǒng)

    該子系統(tǒng)的主要任務(wù)是對(duì)信息子系統(tǒng)傳遞過來的位置坐標(biāo)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，通過分析計(jì)算，得到各設(shè)備及其部件的當(dāng)前位置、運(yùn)動(dòng)速度以及運(yùn)動(dòng)方向，再通過模擬他們的位置信息確定他們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，結(jié)合對(duì)應(yīng)設(shè)備的當(dāng)前距離確定其相對(duì)位置關(guān)系。

2. 2.1  相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系

文章中主�？紤]纜機(jī)與塔機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況，它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系包括相向運(yùn)動(dòng)、背向運(yùn)動(dòng)和追趕運(yùn)動(dòng)。3種相對(duì)運(yùn)動(dòng)的可能碰撞情況如圖4所示。在圖4中字母A、B表示纜機(jī)小車的先后位置，箭頭表示纜機(jī)小車的運(yùn)動(dòng)方向，a、b表示塔機(jī)旋轉(zhuǎn)吊臂的先后位置，箭頭表示塔機(jī)旋轉(zhuǎn)吊臂的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，陰影部分表示旋轉(zhuǎn)吊臂掃過的范圍。

2.2.2相對(duì)位置關(guān)系

    在發(fā)出預(yù)警指令前，系統(tǒng)需要對(duì)指令級(jí)別做出判斷，本系統(tǒng)中決定指令級(jí)別的關(guān)鍵因素就是兩臺(tái)設(shè)備之間的距離。按照到設(shè)備中心距離的遠(yuǎn)近把每個(gè)設(shè)備周圍的空間分成3個(gè)區(qū)域。安全運(yùn)行區(qū)域是指到設(shè)備距離大于D1的三維空間區(qū)域，運(yùn)行干擾區(qū)域是指到設(shè)備距離介于D1和D2之間的三維空間區(qū)域，運(yùn)行碰撞區(qū)域則是指到設(shè)備距離小于D2的三維空間區(qū)域。

2.3預(yù)警系統(tǒng)

    該子系統(tǒng)的主要任務(wù)是在接收到中控系統(tǒng)發(fā)送過來的各設(shè)備的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系和相對(duì)位置關(guān)系后，結(jié)合預(yù)先設(shè)置的安全距離，判斷設(shè)備是否會(huì)發(fā)生碰撞，并向相關(guān)設(shè)備發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信號(hào)，指導(dǎo)設(shè)備操作人員采取適當(dāng)?shù)拇胧�，確保設(shè)備能夠安全有序的運(yùn)行。

2.3.1預(yù)警距離

    對(duì)于纜機(jī)吊鉤和塔機(jī)吊鉤而言，在設(shè)備制動(dòng)時(shí)，吊繩會(huì)產(chǎn)生一定程度的擺動(dòng)，尤其是纜機(jī)，水平移動(dòng)速度較快，而且吊繩長(zhǎng)度較長(zhǎng)，由于吊繩擺動(dòng)而附加給吊鉤的移動(dòng)距離不可忽略，記作S1；另外，風(fēng)壓對(duì)吊鉤的距離也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，尤其是在大風(fēng)季節(jié)．風(fēng)速、風(fēng)向都會(huì)影響吊鉤的距離，記作S2；RFID和GPS信號(hào)處理以及中控系統(tǒng)的分析計(jì)算，使系統(tǒng)

存在一定時(shí)間的滯后，在實(shí)際距離計(jì)算時(shí)也要考慮此時(shí)間段內(nèi)設(shè)備運(yùn)動(dòng)的距離，記作S3。

    不同的預(yù)警級(jí)別對(duì)應(yīng)著不同的預(yù)警距離，不同預(yù)警距離的組成如下。

二級(jí)預(yù)警級(jí)別下的預(yù)警距離：

    式中：t1、t2分別表示設(shè)備反應(yīng)滯后時(shí)間和操作人員的反應(yīng)時(shí)間，這兩個(gè)時(shí)間需要在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)定。v1、a1分別表示設(shè)備1的運(yùn)行速度和制動(dòng)加速度，V2、a2表示設(shè)備2的運(yùn)行速度和制動(dòng)加速度，速度和加速度是設(shè)備的基本參數(shù)，各設(shè)備都有固定值。D1、D2表示與二級(jí)預(yù)警級(jí)別和三級(jí)預(yù)警級(jí)別相對(duì)應(yīng)的安全閾值.當(dāng)被追趕設(shè)備靜止時(shí)，取v2=0，D．和D2的取值要根據(jù)設(shè)備參數(shù)以及施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況來綜合考慮。

2.3.2預(yù)警原則

    合理的預(yù)警原則既能保證施工設(shè)備的安全運(yùn)行，又不會(huì)對(duì)施工進(jìn)度造成不良影響。主要原則如下：

    1)通常情況下設(shè)備之間的距離比較遠(yuǎn)，保持一級(jí)預(yù)警，設(shè)備正常運(yùn)行。

    2)若停止運(yùn)動(dòng)后設(shè)備進(jìn)入其它設(shè)備的運(yùn)行干擾區(qū)（區(qū)域Ⅱ），那么就對(duì)該設(shè)備發(fā)出二級(jí)預(yù)警指令，提醒設(shè)備操控者需要額外注意，隨時(shí)做好制動(dòng)的準(zhǔn)備。

    3)若停止運(yùn)動(dòng)后設(shè)備進(jìn)入到了其它設(shè)備的運(yùn)行碰撞區(qū)（區(qū)域Ⅲ），那么此時(shí)需要對(duì)該設(shè)備發(fā)出三級(jí)預(yù)警指令，設(shè)備操作者需要立刻對(duì)設(shè)備采取制動(dòng)措施，防止設(shè)備發(fā)生碰撞。

2.3.3避讓原則

    在實(shí)際施工過程中由于纜機(jī)的運(yùn)行速度要比塔機(jī)的快，它最容易實(shí)現(xiàn)避讓，所以纜機(jī)先采取避讓措施然后塔機(jī)再采取避讓措施；當(dāng)兩個(gè)塔機(jī)相向運(yùn)動(dòng)即將發(fā)生碰撞時(shí)，兩個(gè)設(shè)備都需要采取避讓措施；當(dāng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)的塔機(jī)與另一個(gè)靜止的塔機(jī)即將發(fā)生碰撞時(shí)，運(yùn)動(dòng)的塔機(jī)采取避讓措施。當(dāng)即將碰撞的設(shè)備都采取了避讓措施停止運(yùn)動(dòng)之后，系統(tǒng)還需要對(duì)設(shè)備的再運(yùn)行做出指引。

3實(shí)例分析

    某大型水電站大壩施工現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備的工作范圍彼此重疊，根據(jù)大壩施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的布置位置，能夠與纜機(jī)發(fā)生相互碰撞的設(shè)備有MD1800移動(dòng)式塔機(jī)、MD2200固定式塔機(jī)。此外，MD1800移動(dòng)式塔機(jī)、MD2200固定式塔機(jī)之間也有發(fā)生碰撞的可能。各臺(tái)設(shè)備工作區(qū)域在空間上存在一定的重合，經(jīng)常會(huì)因?yàn)樵O(shè)備距離過近而出現(xiàn)相互干擾的情況，為了保證設(shè)備的安全運(yùn)行，防止設(shè)備在工作過程中發(fā)生碰撞現(xiàn)象，使各個(gè)設(shè)備既能單獨(dú)運(yùn)行又能真正做到協(xié)同工作，確保工程項(xiàng)目按照進(jìn)度計(jì)劃開展。工程中采用了施工設(shè)備防碰撞系統(tǒng)，并通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)一些典型的碰撞現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來對(duì)系統(tǒng)的可靠性做檢驗(yàn)。

    系統(tǒng)由負(fù)責(zé)定位信息采集的信息系統(tǒng)、負(fù)責(zé)計(jì)算分析的中控系統(tǒng)和負(fù)責(zé)向設(shè)備發(fā)出警報(bào)的預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)成（見圖5），包括高速計(jì)算機(jī)、GPS基準(zhǔn)站、GPS流動(dòng)站、FRID接收器、通信數(shù)據(jù)鏈、數(shù)據(jù)處理軟件、設(shè)備位置、距離及預(yù)警級(jí)別分析軟件、狀態(tài)信息數(shù)據(jù)通信鏈等，

實(shí)驗(yàn)過程中幾種典型運(yùn)動(dòng)情況的某次預(yù)警過程如表1所示。

表1展示的是一組具有代表性的包含纜機(jī)和塔吊6種典型運(yùn)動(dòng)情況的預(yù)警過程，通過前期實(shí)驗(yàn)和近三個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行結(jié)果來看，防碰撞預(yù)警系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)備間不同的運(yùn)動(dòng)情況，自動(dòng)確定對(duì)應(yīng)的二級(jí)預(yù)警距離和三級(jí)預(yù)警距離，對(duì)纜機(jī)和塔機(jī)之間的碰撞現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)地報(bào)警，具有較高的可靠性。實(shí)際施工過程中還包括纜機(jī)或者塔機(jī)與大壩周圍障礙物、已澆筑壩體以及施工管理人員之間碰撞情況的預(yù)警，本預(yù)警系統(tǒng)在自試運(yùn)行至大壩澆筑完成的過程中應(yīng)用非常成功，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全起到了非常積極的作用，順利通過了業(yè)主和監(jiān)理的驗(yàn)收。但是，稍微不足之處就是緊急制動(dòng)后，各設(shè)備重新運(yùn)行恢復(fù)正常工作的次序需要系統(tǒng)進(jìn)行指導(dǎo)，系統(tǒng)在這方面的功能有待進(jìn)一步完善。

4結(jié)論

針對(duì)水電項(xiàng)目建設(shè)過程中大型施工設(shè)備易發(fā)生碰撞的問題，筆者提出了一種基于GPS/RFID組合定位的施工設(shè)備防碰撞系統(tǒng)，并對(duì)設(shè)備周圍空間進(jìn)行分區(qū)，建立了不同相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況下設(shè)備的碰撞模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)施工設(shè)備碰撞的有效預(yù)警，極大的避免了設(shè)備碰撞情況的發(fā)生。系統(tǒng)采用GPS觀測(cè)值與優(yōu)選RFID觀測(cè)值的組合定位技術(shù)能夠有效控制定位系統(tǒng)的幾何精度因子，保證定位結(jié)果具有足夠的精度，同時(shí)控制觀測(cè)方程的引入數(shù)量，降低了整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算復(fù)雜度，便于實(shí)現(xiàn)，具有一定的推廣價(jià)值。

5摘要：

    為了防止水電工程項(xiàng)目中大型施工設(shè)備之間發(fā)生碰撞現(xiàn)象，應(yīng)用GPS和RFID組合定位技術(shù)對(duì)施工設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并根據(jù)設(shè)備間不同的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況，考慮設(shè)備運(yùn)行過程中需滿足的安全距離，建立了施工設(shè)備防碰撞的模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用這種施工設(shè)備防碰撞系統(tǒng)能夠及時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)施工設(shè)備之間的碰撞現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)警，確保設(shè)備的安全運(yùn)行，具有較高的可靠性。