塔吊激光定位控制系统技术方案

1、中 建 集团塔吊智能激光定位及监控控制系统方案项目名 称：中建集团塔吊智能激光定位及无线监控控制系统方案工程地点：广东省深圳市承包 单位： 深圳市海泰视讯科技发展有限公司日期：二00八年 月号一、系统说明 二、系统设计原则三、功能描述四、系统配置五、无线监控控制系统简介： 六、方案拟定6.1、项目总述、设计思想和依据 6.2、设备选型及功能说明 6.2.1 录像主机622无线监控系统操作管理键盘 、室外自动变焦一体摄像机 、室外数字解码器（XSJ-201） 、 进出口红外防水摄像机（SG-818HC）、室外全方位智能快球 （SG-909PD）、7寸彩色液晶监视器 6.3、监控系统构成及功能说明

2、（无线监控控制系统总体规划描述）6.4、无线传输6.5、空间坐标定位6.6、激光测距6.7、主控设备6.3、LED显示盘面七、项目的实施与建议 八、售后服务及质量保证 中建集团塔吊智能激光定位及无线监控控制系统方案、系统说明塔吊智能激光定位及无线监控控制系统主要是利用现代化智能 激光定位及无线监控控制系统所具有的定位观察，本系统由几个系统架构所组合，主控设备、激光测距、空间坐 标定位、无线传输、图像传输设备、图像显示设备、操作显示盘面、摄像设备、控制设备、录像放 像设备等系统所组成，实现定点位移、图像跟踪的智能化作业，让操作人员完全掌控整个运作过程， 达到全面提升安全及工作效率并降低整体成本的

3、目的。与传统塔吊操作模式最大差别在于掌控容易、直观、实时监看控制过程，从显示屏上随时可 以了解到塔高（米）、车距（吊绳到驾驶室间距）、起吊点、目的放置点等距离（移动实时显示间距“米”），调运操作更简便、工作效率更高、更加节省了大量人工的指挥调度程序，且作业全程由摄 像实时监控，因此安全性得到了更好的保障。地点起吊、终点放置、操作位移、间距调整、监视实情及工地管理直观明了的系统组成基本 特点，来为我们服务。中建集团塔吊智能激光定位及无线监控控制系统方案，根据现在智能化建筑的施工特点因地制宜，利用激光、空间坐标、无线传输、摄像监控等测距定位监控。二、系统设计原则智能激光定位及无线监控控制系统 的技

4、术不断向前发展，用户需求也在发生变化，因此 系统的设计与实施应考虑到将来可扩展的实际需要， 亦即：可灵活增减或更新各个起吊物件点的设 备，满足不同时期的需要，保持长时间领先地位。智能激光定位及无线监控控制系统 系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易行。 系统 的运转真正做到开电即可工作， 通电就能运行的程度。而且维护过程中无需使用过多专用的维护工 具。中建集团作为面向二十一世纪的大型建筑行业市场，智能激光定位及无线监控控制系统系统首先要具有先进性，以适应未来发展的需要。因此设计的思路必须超前，选用的系统设备和软 件必须是目前国际上比较先进的。采用合理的投资而得到最佳的效果。智能激光定位及无线监

5、控控制系统 是获取视觉信息最可靠、最重要的手段，为确保中建 集团施工高度安全和对辅助系统对于施工现场情况进行实时观测， 采用硬盘录像机进行与激光地位 系统同步的实时录像。本方案提供的系统具有全新的简便操作功能，不仅可通过操作菜单实现系统之切换控制功能， 且可提供塔吊现场分布图。用户可在此分布图上直接切换所需图像至当前液晶监视器上，也可直接调整总线设置分控。以上系统结合了当前最先进的多媒体技术，实现了多媒体视、音频处理功能应 用于智能激光定位及无线监控控制系统上，使塔吊操作员在控制系统方面更为便捷。同事此系统可以根据甲方所提供的图纸及技术要求，对于中建集团的施工塔吊要求可以进一步依照实际需要进行

6、调整及修改方案，使得系统永保先进与使用。三、功能描述针对中建集团施工现场的要求， 将塔吊控制室的操作员根据激光标距、 空间坐标及回传的实 拍图像及时传送到操作室。方便操作人员对整个施工现场进行实时观测、录像和激光定位信号的显 示与记录，使控制室的操作员充分了解施工现场的的动态及情况，便于控制定点启动、定点摆放， 功能要求如下：(1) 、控制室操作员首先启动各个空间坐标间距(米)，如塔高、移动车距、起吊点、放置终 点等测距定标复位，并由LED显示盘面以指针模式(红、绿颜色标示)、数字显示(塔 高、移动车距、起吊点、放置终点等距离米)，并启动摄像监控系统等前置作业。(2) 、控制室的操作员，通过激

7、光测距、空间定位坐标、无线传输等构成一套空间定位测距系统，并于LED仪表盘上显示各个位置相对应的位置(米)，确定起吊点与终放点距离(米八(3) 、确定起吊点后，可以通过起吊点的无线摄像机发射回来的图像，观测起吊点的运作情况，实时调整塔吊旋转方向。、当吊钩挂好起吊材料后，通过激光测距及空间坐标并由LED显示相对位置，确定降落点。(5) 、控制室的操作员控制小车上变焦摄像机，观测吊钩下面的一些情况，调整吊钩的位置，然后移动塔车迅速到达离地面及目标点各约1米位置，再进行最后定点调整。(6) 、根据管理要求控制室也可以安装数字录像机把显示图象并进行图像记录备份；录像时间根据要求可以长到1个月。(7)

8、此系统也可以因视频失落及设备故障报警显示(8) 控制室安装控制主键盘，根据要求可以把图像自动 /手动切换、小车上的快球及镜头也可以 通过控制主键盘的遥控器，根据要求任意控制快球的旋转位置及镜头的变焦。四、系统配置根据施工现场吊动工作 实际情况定摄像机数量及规格。基本配置：主控设备、LED显示盘、彩色7寸显示屏、四路彩色视频分割器、无线控制键盘、横向激光测 距主机(移动塔车)、向下移动激光测距主机、起点监测主机A (彩色无线摄像机无线数字传输模块、空间定位模块、充电电池）、终点监测主机B （彩色无线摄像机无线数字传输模块、空间定位模块、充电电池）、彩色摄像塔机等。五、数字监控系统简介：本系统设计

9、的思想是采用面、线结合的图像采集方法，在小范围内的图像采集使用红外摄像机， 在较大范围内的图像采集则使用带全方位的快球带动变焦一体机，通过控制主键盘对快球及一体机进行控制，对监控点不仅能面、线、点的手动控制监控，还可通过设置自动巡航点，实施自动监控。 这样的设计可以在使用较少的摄像机和液晶监视器，不会降低图像效果。体现我们给客户承诺的设计原则-实事求是、先进、实用、可靠、节约。六、方案拟定6.1、工程总述、设计思想和依据以下方案是在综合考虑了中建集团的的实际情况和工程现场情况勘察报告后做出的 本设计方案遵循以下标准：安全防范工程程序与要求 GA/T75- 94;安全防范系统通用图形符号 GA/

10、T74 94;民用闭路电视监控系统工程技术规范GB50/98- 94;智能建筑设计标准DBJ08- 47-95;民用建筑电气设计规范JGJ/T16 92;商用建筑线缆标准EIA/TIA 569;高层民用建筑设计防火规范 GBJ4A 82;国家或行业批准的相关产品通用技术条件；6.2、设备选型及功能说明液晶显示设备：7寸彩色显示。型号SY801M显像管尺寸7英寸视频输入/输出1路BNC俞入、输出接口音频输入/输出1路RCA接口输入/输出面板控制菜单（亮度、色饱和度、对比度、色调）音量，电源开关电源电源输入范围100230V AC电力消耗最大75W外型尺寸（mr）i49X 40X 48 (宽 X

11、高 X 深)重量0.6公斤分辨率最大：NTSC 500线，PAL 600 线水平同步范围15.625KHZ ± 500Hz垂直同步范围50Hz/60Hz ± 3Hz音频功率最大：3.0W工作温度0°C40°C工作湿度1090%622、原装进口变焦摄像机：SONY480小范围内图像采集摄像机:产品类型SG-818HC影像传感器1/3 ” SONY清晰度600TVL最低照度0.1LUX信号制式PAL / NTSC素点数目PAL:512(H) X 582(V)同步系统内同步信噪比> 48dB电子快门自动 1/501/100 , 000秒光圈控制DCW 动

12、DC/VIDEO 驱动镜头规格C/CS Mou nt Lens白平衡自动视频输出1.0Vp-p75 Q BNC电源DC12V工作温度-20 C 65C保存温度-10 C 55C净重量290 g外形尺寸120(L) X 50(W)X 50(H)mm产品性能:高质量图像：该产品具有高质量的图像和灵敏度，即使在非常阴暗的光线下也能拍摄到高质量的图像。三角架螺孔：方便安装摄像机。在摄像机的顶部和底部均开有三脚架螺孔，无须特殊的三脚架转 接器。可配任何DC/VIDEO驱动的镜头。此款有全新的数码 AGC功能（自动增益控制功能）。比传统AGC 功能更灵活和更有效地增强感光度，在低照度的环境下也能拍摄清晰的

13、物体。 CCDRIS :该功能可以使手动光圈镜头替代自动光圈镜头。当环境照度增加，摄像机自动减少曝 光时间。该动作是通过CCD变换的电子快门，快门的速度可调节。快门速度：从1/50秒至1/100,000秒。 C/CS界面：可配接C/CS接口的镜头，并有方便、精确的后焦调整。可增加DC或VIDEO驱动功能。单板机或双板机可选。623、控制主键盘:迷你键盘说明:一. 产品说明结构紧凑，可靠性高，485总线控制，兼容多种流行的控制协议，多种扫描方式，360度连续旋转控制，自动翻转功能，自动聚焦，背光补偿等功能。可应用于大楼、银行、机场、车站、海关、交通、电力等安防监控场合。二. 性能特点* 全金属外

14、壳材质，表面采用铝合金面板经氧化处理，耐磨、简洁、高档。*中英文液晶操作界面，对应地址的控制协议和波特率清楚地显示在液晶屏上。*完全取代嵌入式硬盘录像机前面板的所有功能操作按键。* 采用进口按键，手感好，有确认声音提示。* 一台设备可以同时控制255台嵌入式硬盘录像机，255台快球或解码器。* 密码管理参数设置，安全、可靠，防止误改设置参数。* 备有多种常用快球、解码器协议。* RS485信号输入输出输出采用光电隔离RS485控制，抗干扰性强，传输距离远，标准传输距离1200米技术指标指标KB-E2/C2KB-E3/C3KB-M可控制DVR31（台）可控制快球255(台)摇杆二维摇杆三维摇杆四

15、维摇杆通信端口RS485半双工通信速率1200 19200BPS显示屏中文122X 32蓝屏/英文16X02绿屏无通讯电缆长度最远1200米工作温度-10 55 C电源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、主控设备:主控设备就是整合各部设备的指挥控制中心，主要将无线接收到的激光测距、空间定位坐标资料，经换算公式得出各点的相对应坐标与距离（米），然后显示于LED显示屏幕上，让驾驶操作人员方便容易及直观操作，减少因盲点操控带来的不方便与安全上 的

16、顾虑，并提高操作效率及准确率，以提升整体的施工成本。于操作人员进入驾驶座后，先进行设备复位作业（空间坐标、车距、起始、终点的初始化），LED显示屏显示出当前相对应坐标与距离（米），由红灯显示起点、终点、车 距，并与摄像监控设备组成立体作业模式，让操作员直观、容易掌控整个作业过程。6.5、空间坐标定位：空间坐标模块由三点定位坐标求出各点坐标，然后经由无线传输模块将坐标资料传 到驾驶控制室，由主控设备接收，最后由 LED显示出相对应坐标，经换算公式得出新的 坐标，与激光测距、摄像监控组成一套立体监测操控系统。坐标米集：每秒钟采集并发送一次相对坐标灵敏度搜寻-151dBm追踪-160dBm精确度位置

17、 7 米 CEP 90%, 3米 CEP 50%（ SA关闭）速度0.1米/秒定位时间热启动1秒，平均暖启动35秒，平均冷启动40秒，平均动态条件海拔 10 千米最大水平速度 515 米/秒最大 电源消耗 工作电流 约 60mA 平均 工作电压3.74.2V 充电电压 5.5V环境条件工作温度-40 C到+85C储存温度-40 C到+150C坐标参数Lat :纬度方向（+/-）纬度值（精度为小数点后5位）Long： :经度方向（ +/- ） 经度值（精度为小数点后 5位）Speed:速度KM/H （精度为小数点后两位）Direction :移位（精度为小数点后两位）FIX :定位状态（A/V）

18、STATE: 信息状态6.5 、无线传输:无线传输系统在这里主要作为辅助设备，主要将空间坐标及激光测距资料，经由远 程无线传输到主控设备的无线接收模块。无线传输模块与空间定位模块及无线摄像机组成一套定点监测系统.功能特点:6.5,1.1.微发射功率: 发射功率小于 50mW ，高接收灵敏度 -121dbm ，体积小: 40mm* 24mm* 8mm。6.5.1.2.低功耗:接收电流最低25mA，发射电流80mA ;休眠（要求定制/TTL）电流6uA。6.5.1.3. 国家计量频点，无需申请频点 : 载频频率 490MHz 。6.5.1.4. 高抗干扰能力和低误码率 :基于 FSK 的调制方式，

19、 采用高效通信协议， 在信道误码率为 10-2时，可得到实际误码率 10-5 10-6 。6.5.1.5. 传输距离远 :在视距情况下， 天线高度 2 米，可靠传输距离 （BER=10-3/96000bps ）1000m ，（BER=10-3/1200bps ） 1500m。6.5.1.6.透明的数据传输:提供透明的数据接口，能适应任何标准或非标准的用户协议。自动过滤掉空中产生的噪音信号及假 数据（所发即所收）。收发转换时间：10ms。6.5.1.7. 多信道，多速率。标准配置提供16个信道，满足用户多种通信组合方式的需求。JZ873型模块可提供1200bps、2400bps、4800bps、

20、9600bps、19200bps、38400bps多种通信波特率，并且无线传输速率与接口波特率成正比，以满足客户设备对多种波特率的需要。6.5.1.8. 高速无线通讯和大的数据缓冲区。空中速率大于串口速率时可连续传输无限大的数据，空中速率小于或等于串口速率时，一帧可传输512字节的数据。6.5.1.9. 智能数据控制，用户无需编制多余的程序：即使是半双工通信，用户也无需编制多余的程序，只要从接口收/发数据即可，其它如空中收/发转换，网络连接，控制等操作，模块能够自动完成。6.5.1.10. 高可靠性，体积小、重量轻：采用高性能单片处理器，外围电路少，可靠性高，故障率低。6.5.1.11. 看门

21、狗实时监控：看门狗监控内部功能，改变了传统产品的组织结构，提高了产品的可靠性。6.5.1.12 .天线的配置：有多种天线配置方案，可根据用户的现场配套不同的天线，以达到最佳的效果。6.6、激光测距:配置有两个激光测距主机，一部横向移动测距（横向移动车子的车距）、另一部为吊绳向下测距（主要针对被吊物的距离测距）。横向移动测距：实时检测移动车子到操控室的距离（米），并显示于LED显示屏幕。 吊绳向下测距：实时检测吊绳到地面及被吊物的距离（米），并显示于LED显示屏幕。脉冲激光测距通常是由激光发射系统、激光接收系统、时刻鉴别电路及回波探测放 大系统、电源以及计时显示电路等组成。其工作原理是利用脉冲激

22、光器向目标发射单次 激光脉冲或激光脉冲串，计时电路测量激光脉冲到达目标并由目标返回到接收机的往返 时间，由此运算目标的距离。其工作过程是：首先瞄准目标，然后接通激光电源，启动 激光器，通过发射光学系统，向瞄准的目标发射激光脉冲信号。同时时刻鉴别电路获取 开门脉冲信号，启动计时电路，由目标反射回来的激光回波经过大气传输，进入接收光 学系统，作用在光电探测器上，转变为电脉冲信号，经过放大器放大，时刻鉴别电路获 取后作为计时电路的关门信号，计时电路停止计时，再经过运算得到目标距离，在显示 器上显示出来。激光发射模块本模块由脉冲激光二极管、准直镜头以及激光驱动电路组成，可以产生18ns100ns之间任

23、意宽度的光脉冲信号,峰值光功率 1W80W之间。激光接收模块本模块由接收镜头、雪崩光电二极管、信号处理电路和高压电源部分组成，可以灵敏地接收激光脉冲信号，并经前置放大整形处理后，输岀一幅值+5V的脉冲信号。计时模块TDC-GP1计时模块 TDC-GP2计时模块低成本计时模块激光发射接收电源模块该模块可以为脉冲式半导体激光发射驱动电路和激光接收电路提供低功耗、高转换效率的驱动电源。激光准直扩束金属外壳、镜头尺寸为 巾20x 50mm 准直8mrad以下。激光接收镜头金属外壳、镜头尺寸为 巾40mm；良好的光学性能，尤其是对905nm激光波长的支持6.7、LED显示盘面：LED显示盘面主要作为操作

24、人员直观清楚了解机械臂、吊绳、起吊点与终放点等的 距离位置，方便与准确操作移动放置。由于，LED灯无法制作以米为单位（70 X 180），且占空间位置不允许，所以必须辅 助数字显示屏。以塔车为中心点，对驾驶控制室实时测距显示（米） 以塔车为中心点，对起吊物及地面实时测距显示（米） 塔车移动实时LED灯同步显示方向与对应距离位置 因为空间定位及激光测距都会有不同程度的误差，所以当塔车移动到目标地点离地 及接近5米左右时需要暂停，然后小范围指挥缓慢放置。离地距离塔车移动距离起点坐标终点坐标245M57M57M128M起始点OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO OOOOOOOO OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO/ OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO.