本發(fā)明涉及工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種工程機(jī)械安全圍欄裝置及控制系統(tǒng)、控制方法。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)發(fā)展及技術(shù)進(jìn)步，工程機(jī)械在施工過(guò)程中對(duì)安全性的要求日益趨高，特別是遙控、遙操作、自主、半自主工程機(jī)械等無(wú)人化機(jī)械，施工過(guò)程中若有人員及物體進(jìn)入施工場(chǎng)地周界，會(huì)干擾工程機(jī)械施工進(jìn)行，并可能威脅闖入的人員及物體的安全，存在較大安全隱患。

為了保證施工場(chǎng)地周界安全，現(xiàn)有技術(shù)中大多采用警示柵欄結(jié)合人工監(jiān)視方式的方式，人工監(jiān)視主要為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控或遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，以防止人員和物體進(jìn)入施工場(chǎng)地。這種方案自動(dòng)化程度低，未能與施工機(jī)械在線聯(lián)動(dòng)，對(duì)于進(jìn)入的人員及物體并不能完全監(jiān)視，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)未能察覺(jué)或察覺(jué)滯后的現(xiàn)象，不能及時(shí)作出反應(yīng)，容易引起安全事故，且浪費(fèi)人力。

為彌補(bǔ)施工場(chǎng)地周界圍欄反應(yīng)滯后的問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中又出現(xiàn)了在工程機(jī)械上安裝檢測(cè)傳感系統(tǒng)的方案，具體為在工程機(jī)械本體的四周密集地安裝各種激光、超聲波傳感器。但是由于檢測(cè)傳感器的檢測(cè)范圍存在一定限制，在實(shí)際中很容易存在檢測(cè)死角，從而影響工程機(jī)械施工的安全性。而且，在大規(guī)模機(jī)群作業(yè)時(shí)，每臺(tái)工程機(jī)械都需要安裝一套檢測(cè)系統(tǒng)，價(jià)格非常昂貴，導(dǎo)致該方案的應(yīng)用受到限制。因而亟待出現(xiàn)一種能夠更可靠地監(jiān)視人員或物體進(jìn)入工程機(jī)械安全施工范圍的方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種工程機(jī)械安全圍欄裝置及控制系統(tǒng)、控制方法，在有人員或物體進(jìn)入圍欄時(shí)能夠及時(shí)可靠地發(fā)現(xiàn)，以提高工程機(jī)械施工的安全性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種工程機(jī)械安全圍欄裝置，包括多個(gè)圍欄單元，多個(gè)所述圍欄單元用于圍合在工程機(jī)械的周圍形成安全施工區(qū)域，每個(gè)所述圍欄單元均包括光發(fā)送部件、光接收部件和圍欄單元控制部件，所述圍欄單元控制部件能夠控制所在圍欄單元中的光發(fā)送部件向相鄰圍欄單元發(fā)送光信號(hào)，以及控制所在圍欄單元中的光接收部件接收相鄰圍欄單元發(fā)出的光信號(hào)，并于所在圍欄單元中的光接收部件未接收到光信號(hào)時(shí)發(fā)出有人員或物體進(jìn)入所述安全施工區(qū)域的信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述圍欄單元控制部件還能夠在有人員或物體進(jìn)入所述安全施工區(qū)域時(shí)發(fā)送未接收到光信號(hào)的圍欄單元的ID號(hào)，以判斷出人員或物體進(jìn)入所述安全施工區(qū)域的位置區(qū)域。

進(jìn)一步地，所述光信號(hào)為激光信號(hào)或紅外信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述圍欄單元為豎直設(shè)置的柱體，所述光發(fā)送部件和所述光接收部件在所述柱體的同一高度段上并排設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述光發(fā)送部件和所述光接收部件相對(duì)于所述柱體的軸線整體可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置，以通過(guò)角度調(diào)整將各個(gè)所述圍欄單元調(diào)整至既能接收上一個(gè)相鄰圍欄單元發(fā)送的光信號(hào)、又能向下一個(gè)相鄰圍欄單元發(fā)送光信號(hào)的狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述圍欄單元控制部件沿所述柱體的高度方向設(shè)在所述光發(fā)送部件和所述光接收部件的頂部。

進(jìn)一步地，所述圍欄單元還包括供電部件，所述供電部件沿所述柱體的高度方向設(shè)在所述光發(fā)送部件和所述光接收部件的底部，用于向所在圍欄單元供電。

進(jìn)一步地，所述圍欄單元還包括：

開(kāi)關(guān)，用于實(shí)現(xiàn)所述光發(fā)送部件和所述光接收部件的開(kāi)關(guān)；

指示燈，用于指示所述光發(fā)送部件和光接收部件的工作狀態(tài)；和/或

圍欄報(bào)警部件，用于在有人員或物體進(jìn)入所述安全施工區(qū)域時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第二方面提供了一種工程機(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)，包括車載控制單元和上述實(shí)施例所述工程機(jī)械安全圍欄裝置，所述車載控制單元用于在接收到有人員或物體進(jìn)入所述安全施工區(qū)域的信號(hào)時(shí)控制所述工程機(jī)械采取安全措施。

進(jìn)一步地，所述車載控制單元包括車載控制部件，所述車載控制部件用于在接收到有人員或物體進(jìn)入所述安全施工區(qū)域的信號(hào)時(shí)控制所述工程機(jī)械減速；和/或

所述車載控制單元還包括熄火繼電器，所述車載控制部件用于控制所述熄火繼電器使所述工程機(jī)械熄火。

進(jìn)一步地，所述車載控制單元包括車載報(bào)警部件，用于在接收到有人員或物體進(jìn)入所述安全施工區(qū)域時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

進(jìn)一步地，還包括遠(yuǎn)程監(jiān)控單元，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控單元用于監(jiān)控所述圍欄單元和所述工程機(jī)械的工作狀況，并向所述圍欄單元和所述車載控制單元發(fā)出控制信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控單元發(fā)出的控制信號(hào)包括：?jiǎn)⑼Ｋ龉こ虣C(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)、復(fù)位所述圍欄單元發(fā)出的報(bào)警信息、復(fù)位所述車載控制單元發(fā)出的報(bào)警信息和/或遠(yuǎn)程啟停所述工程機(jī)械。

進(jìn)一步地，所述圍欄單元控制部件、所述車載控制單元和所述遠(yuǎn)程監(jiān)控單元之間采用無(wú)線通信。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第三方面提供了一種基于上述實(shí)施例所述工程機(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)的控制方法，包括：

所述圍欄單元控制部件控制所在圍欄單元中的光發(fā)送部件向相鄰圍欄單元發(fā)送光信號(hào)，以及控制所在圍欄單元中的光接收部件接收相鄰圍欄單元發(fā)出的光信號(hào)；

所述圍欄單元控制部件判斷所在圍欄單元中的光接收部件是否能接收到光信號(hào)，如果未接收到光信號(hào)則發(fā)出有人員或物體進(jìn)入所述安全施工區(qū)域的信號(hào)；

所述車載控制單元在接收到有人員或物體進(jìn)入所述安全施工區(qū)域的信號(hào)時(shí)控制工程機(jī)械采取安全措施。

進(jìn)一步地，所述工程機(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)還包括遠(yuǎn)程監(jiān)控單元，所述控制方法還包括：

所述遠(yuǎn)程監(jiān)控單元監(jiān)控所述圍欄單元和所述工程機(jī)械的工作狀況；

所述遠(yuǎn)程監(jiān)控單元向所述圍欄單元和所述車載控制單元發(fā)出控制信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述車載控制單元包括車載控制部件、熄火繼電器和車載報(bào)警部件，所述車載控制單元在接收到有人員或物體進(jìn)入所述安全施工區(qū)域的信號(hào)時(shí)控制工程機(jī)械采取安全措施的步驟具體包括：

所述車載控制部件控制所述工程機(jī)械減速；和/或

所述車載控制部件控制所述熄火繼電器使所述工程機(jī)械熄火；和/或

所述車載報(bào)警部件發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

進(jìn)一步地，在所述圍欄單元控制部件發(fā)出有人員或物體進(jìn)入所述安全施工區(qū)域的信號(hào)的步驟之后，所述控制方法還包括：

所述圍欄單元控制部件向所述車載控制單元發(fā)送未能接收到光信號(hào)的圍欄單元的ID號(hào)，以判斷出人員或物體進(jìn)入所述安全施工區(qū)域的位置區(qū)域。

進(jìn)一步地，還包括：

將多個(gè)所述圍欄單元圍合在工程機(jī)械的周圍以形成所述安全施工區(qū)域；

對(duì)各個(gè)所述圍欄單元進(jìn)行調(diào)整，以將各個(gè)所述圍欄單元調(diào)整至既能接收上一個(gè)相鄰圍欄單元發(fā)送的光信號(hào)、又能向下一個(gè)相鄰圍欄單元發(fā)送光信號(hào)的狀態(tài)。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的工程機(jī)械安全圍欄裝置，采用多個(gè)圍欄單元圍合在工程機(jī)械的周圍形成安全施工區(qū)域，相鄰圍欄單元之間能夠通過(guò)光發(fā)送部件和光接收部件收發(fā)光信號(hào)，當(dāng)有人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域時(shí)就會(huì)隔斷相鄰圍欄單元之間光信號(hào)傳遞的路徑，出現(xiàn)不連續(xù)的光信號(hào)，由此通過(guò)圍欄單元中的圍欄單元控制部件及時(shí)準(zhǔn)確地判斷出有人或物體跨越安全圍欄裝置，而且檢測(cè)范圍能夠覆蓋整個(gè)安全施工區(qū)域的外邊緣，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)死角檢測(cè)；另外此種安全圍欄裝置可根據(jù)安全施工區(qū)域靈活布局，使用方便，成本較低。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明工程機(jī)械安全圍欄裝置中相鄰兩個(gè)圍欄單元的結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖；

圖2為本發(fā)明工程機(jī)械安全圍欄裝置在施工現(xiàn)場(chǎng)的布置示意圖；

圖3為本發(fā)明工程機(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的模塊組成示意圖；

圖4為本發(fā)明工程機(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)中圍欄單元控制部件與其它部件的交互關(guān)系示意圖；

圖5為本發(fā)明工程機(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)中車載控制單元的一個(gè)實(shí)施例的模塊組成示意圖；

圖6為本發(fā)明工程機(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)中遠(yuǎn)程監(jiān)控單元的模塊組成示意圖；

圖7為本發(fā)明工程機(jī)械安全圍欄控制方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；

圖8為本發(fā)明工程機(jī)械安全圍欄控制方法的一個(gè)具體實(shí)施例的流程示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1、圍欄單元；2、激光線；3、工程機(jī)械；4、車載控制單元；5、遠(yuǎn)程監(jiān)控單元；A、安全施工區(qū)域；

11、第一通信天線；12、圍欄單元控制部件；13、光發(fā)送部件；14、光接收部件；15、供電部件；16、基座；17、指示燈；18、開(kāi)關(guān)；19、圍欄報(bào)警部件；17A、發(fā)送指示燈；17B、接收指示燈；18A、發(fā)送開(kāi)關(guān)；18B、接收開(kāi)關(guān)；41、車載控制部件；42、熄火繼電器；43、車載報(bào)警部件；44、第二通信天線；51、遠(yuǎn)程顯示部件；52、遠(yuǎn)程控制部件；53、第三通信天線；

具體實(shí)施方式

以下詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。在以下段落中，更為詳細(xì)地限定了實(shí)施例的不同方面。如此限定的各方面可與任何其他的一個(gè)方面或多個(gè)方面組合，除非明確指出不可組合。尤其是，被認(rèn)為是優(yōu)選的或有利的任何特征可與其他一個(gè)或多個(gè)被認(rèn)為是優(yōu)選的或有利的特征組合。

本發(fā)明中出現(xiàn)的“第一”、“第二”等用語(yǔ)僅是為了方便描述，以區(qū)分具有相同名稱的不同組成部件，并不表示先后或主次關(guān)系。

為了保證在有人員或物體進(jìn)入工程機(jī)械的安全施工區(qū)域時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而提高工程機(jī)械的施工安全性，本發(fā)明第一方面提供了一種工程機(jī)械安全圍欄裝置，用于在工程機(jī)械施工的過(guò)程中，布置在工程機(jī)械的周圍以劃出安全施工區(qū)域，以警示或隔離其他人員和物體靠近。工程機(jī)械可以是挖掘機(jī)械、鏟土運(yùn)輸機(jī)械、起重機(jī)械、壓實(shí)機(jī)械和混凝土機(jī)械等。

如圖1和圖2所示，在一個(gè)示意性的實(shí)施例中，本發(fā)明的工程機(jī)械安全圍欄裝置包括多個(gè)獨(dú)立的圍欄單元1，多個(gè)圍欄單元1用于圍合在工程機(jī)械3的周圍形成安全施工區(qū)域A，安全施工區(qū)域A可根據(jù)工程機(jī)械3的安全作業(yè)需求靈活調(diào)整。每個(gè)圍欄單元1均包括光發(fā)送部件13、光接收部件14和圍欄單元控制部件12，圍欄單元控制部件12能夠控制所在圍欄單元1中的光發(fā)送部件13向相鄰圍欄單元1中的光接收部件14發(fā)送光信號(hào)，以及控制所在圍欄單元1中的光接收部件14接收相鄰圍欄單元1中光發(fā)送部件13發(fā)出的光信號(hào)，以使相鄰圍欄單元1之間能夠收發(fā)光信號(hào)。圍欄單元控制部件12還能在所在圍欄單元1中的光接收部件14未接收到光信號(hào)時(shí)發(fā)出有人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A的信號(hào)。

在工程機(jī)械安全圍欄裝置工作時(shí)，相鄰圍欄單元1之間能夠持續(xù)收發(fā)光信號(hào)，各個(gè)圍欄單元1通過(guò)光信號(hào)首尾相連，形成封閉的安全施工區(qū)域A，當(dāng)有人員或物體從相鄰圍欄單元1之間進(jìn)入安全施工區(qū)域A時(shí)，就會(huì)隔斷相鄰圍欄單元1之間光信號(hào)傳遞的路徑，出現(xiàn)間斷的光信號(hào)，從而由圍欄單元控制部件12判斷出有人員或物體越過(guò)圍欄。

其中，光信號(hào)需要能夠被感光板等光接收部件14接收，而且不能穿透人員或物體。優(yōu)選地，光信號(hào)為激光信號(hào)，光發(fā)送部件13和光接收部件14分別采用激光發(fā)送器和激光接收器，則光發(fā)送部件13和光接收部件14之間通過(guò)多條激光線2形成的激光束連接，參考圖1。激光能量高度集中，易于被光接收部件14接收，能夠提高檢測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確性?？商娲兀庑盘?hào)也可為紅外信號(hào)。

本發(fā)明的工程機(jī)械安全圍欄裝置至少具備如下優(yōu)點(diǎn)之一：

(1)將相鄰圍欄單元之間的光信號(hào)是否成功接收作為進(jìn)入圍欄內(nèi)的依據(jù)，能夠在有人或物體跨越安全圍欄裝置時(shí)自動(dòng)做出及時(shí)準(zhǔn)確的判斷，不容易發(fā)生難以察覺(jué)或察覺(jué)滯后的問(wèn)題，以盡快地對(duì)進(jìn)入者發(fā)出提醒、將物體清除或者對(duì)工程機(jī)械采取安全措施，從而提高工程機(jī)械作業(yè)的安全性；

(2)安全圍欄裝置的檢測(cè)范圍能夠覆蓋整個(gè)安全施工區(qū)域的外邊緣，從而對(duì)進(jìn)入的人員或物體實(shí)現(xiàn)無(wú)死角監(jiān)測(cè)；

(3)此種安全圍欄裝置可根據(jù)安全施工區(qū)域靈活布局，便于根據(jù)施工情況隨時(shí)整體移動(dòng)或者調(diào)整安全施工區(qū)域的大小和形狀，使用更加靈活方便，且具備較強(qiáng)的適應(yīng)性；

(4)此種安全圍欄裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需在工程機(jī)械上安裝檢測(cè)裝置，可降低使用成本。

進(jìn)一步地，圍欄單元控制部件12還能夠在有人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A時(shí)發(fā)送未能接收到光信號(hào)的圍欄單元1的ID號(hào)，以判斷出人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A的位置區(qū)域。這對(duì)于安全施工區(qū)域A范圍較大時(shí)尤為重要，可輔助工作人員快速準(zhǔn)確地定位出人員或物體的進(jìn)入位置，以及時(shí)切換至相應(yīng)角度的視頻監(jiān)控模塊進(jìn)行分析、盡快向進(jìn)入人員發(fā)出提醒或者及時(shí)清除進(jìn)入的物體。

例如，若圍欄單元控制部件12發(fā)出第k號(hào)圍欄單元1的光接收部件14未能成功接收光信號(hào)，則可定位出人員或物體從第k－1號(hào)和第k號(hào)圍欄單元1之間進(jìn)入安全施工區(qū)域A。對(duì)于各個(gè)圍欄單元1的ID號(hào)，可在擺放好圍欄單元1之后通過(guò)圍欄單元控制部件12進(jìn)行設(shè)置，例如采取人工設(shè)置或自動(dòng)設(shè)置的方式。

下面結(jié)合圖1來(lái)說(shuō)明本發(fā)明工程機(jī)械安全圍欄裝置可采用的具體結(jié)構(gòu)。圍欄單元1為豎直設(shè)置的柱體，以便形成具有預(yù)設(shè)高度的安全圍欄，柱體的截面可以是圓形、三角形、正方形或多邊形等。光發(fā)送部件13和光接收部件14在柱體的同一高度段上并排設(shè)置，以使相鄰圍欄單元1中的光發(fā)送部件13和光接收部件14在高度方向上相互正對(duì)，以獲得最大的有效光收發(fā)高度段。當(dāng)然，光發(fā)送部件13和光接收部件14在高度上相互錯(cuò)開(kāi)也可行，但需要具備重合部分。沿柱體的高度方向設(shè)置光發(fā)送部件13和光接收部件14能夠獲得較高的圍欄高度，以對(duì)安全施工區(qū)域A形成更加有效的安全防護(hù)。相鄰圍欄單元1中光發(fā)送部件13和光接收部件14的有效光收發(fā)高度決定了圍欄的高度。

圍欄單元1設(shè)置為圓柱體可使光發(fā)送部件13在周向上發(fā)出的光信號(hào)強(qiáng)度一致，使光接收部件14的接收更加穩(wěn)定。相應(yīng)地，光發(fā)送部件13和光接收部件14為并排設(shè)置的半圓柱體，以使得光信號(hào)的發(fā)送和接收范圍最大化。

進(jìn)一步地，光發(fā)送部件13和光接收部件14可以采用在柱體的高度方向上連續(xù)設(shè)置的單個(gè)器件，或者采用在柱體的高度方向上斷續(xù)設(shè)置的多個(gè)器件。

為了便于在布局工程機(jī)械安全圍欄裝置時(shí)，使各個(gè)圍欄單元1的光發(fā)送部件13和光接收部件14能夠相互對(duì)準(zhǔn)以收發(fā)光信號(hào)，優(yōu)選地，光發(fā)送部件13和光接收部件14相對(duì)于柱體的軸線整體可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置，以將各個(gè)圍欄單元1調(diào)整至既能接收上一個(gè)相鄰圍欄單元1發(fā)送的光信號(hào)、又能向下一個(gè)相鄰圍欄單元1發(fā)送光信號(hào)的狀態(tài)。這樣在調(diào)整各個(gè)圍欄單元1時(shí)，可使圍欄單元1的整體位置保持不動(dòng)，只需轉(zhuǎn)動(dòng)光發(fā)送部件13和光接收部件14所處的柱體段改變角度，調(diào)節(jié)更加方便，便于實(shí)時(shí)調(diào)整光信號(hào)的接收情況?？商娲?，如果光發(fā)送部件13和光接收部件14在柱體上固定設(shè)置，在調(diào)整時(shí)則需要整體轉(zhuǎn)動(dòng)圍欄單元1。

進(jìn)一步地，如圖1所示，圍欄單元控制部件12沿柱體的高度方向設(shè)在光發(fā)送部件13和光接收部件14的頂部，圍欄單元控制部件12可以為控制器等。再結(jié)合圖4，在圍欄單元控制部件12上還可設(shè)置開(kāi)關(guān)18和/或指示燈17，開(kāi)關(guān)18用于實(shí)現(xiàn)光發(fā)送部件13和光接收部件14的開(kāi)關(guān)，指示燈17用于指示光發(fā)送部件13和光接收部件14的工作狀態(tài)。具體地，開(kāi)關(guān)18包括發(fā)送開(kāi)關(guān)18A和接收開(kāi)關(guān)18B，分別實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的發(fā)送和接收控制；指示燈17包括發(fā)送指示燈17A和接收指示燈17B，分別在成功發(fā)送光信號(hào)和成功接收光信號(hào)時(shí)點(diǎn)亮。

圍欄單元1還可包括圍欄報(bào)警部件19，用于在有人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，主要用于提醒越過(guò)圍欄的人員離開(kāi)，或工作人員及時(shí)將進(jìn)入圍欄內(nèi)的物體移開(kāi)，也可起到指示人員或物體進(jìn)入位置的作用。例如，圍欄報(bào)警部件19可以采用聲光報(bào)警器進(jìn)行聲光報(bào)警，或者采用語(yǔ)音喇叭播放預(yù)先錄制的警示語(yǔ)音。

為了能夠?qū)鷻趩卧?發(fā)出的有人員或物體進(jìn)入所述安全施工區(qū)域A的信號(hào)傳遞至其它單元，或者能夠接收外部的控制信號(hào)，在圍欄單元控制部件12的頂部或其它位置還可設(shè)置第一通信天線11，以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。

進(jìn)一步地，圍欄單元1還包括供電部件15，例如蓄電池等，供電部件15沿柱體的高度方向設(shè)在光發(fā)送部件13和光接收部件14的底部，用于向所在圍欄單元1供電。優(yōu)選地，供電部件15為可拆卸式，方便更換供電部件15。

為了便于將圍欄單元1固定在地面上，圍欄單元1還包括設(shè)在最底部的基座16，圍欄單元1從下至上依次包括基座16、供電部件15、光發(fā)送部件13和光接收部件14、圍欄單元控制部件12和第一通信天線11。

本發(fā)明第二方面還提供了一種工程機(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)，參考圖3，包括車載控制單元4和上述實(shí)施例所述的工程機(jī)械安全圍欄裝置，車載控制單元4用于在接收到圍欄單元1發(fā)送的有人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A的信號(hào)時(shí)控制工程機(jī)械3自動(dòng)采取安全措施。

此種工程機(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)能夠在有人員或物體進(jìn)入工程機(jī)械3的安全施工區(qū)域A時(shí)，使工程機(jī)械3發(fā)生在線聯(lián)動(dòng)，使工程機(jī)械3和安全圍欄裝置自動(dòng)關(guān)聯(lián)，即在接收到有人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A的信號(hào)的同時(shí)就自動(dòng)采取必要的安全措施，解決了工程機(jī)械3的安全操作反應(yīng)滯后的問(wèn)題，進(jìn)一步提升工程機(jī)械3的施工安全性，而且特別適用于無(wú)人操作的工程機(jī)械3，從而節(jié)約人力成本，這對(duì)于工程機(jī)械3向精確施工、智能化和無(wú)人化方向發(fā)展有著重要的意義。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，車載控制單元4包括車載控制部件41，例如車載控制器，車載控制部件41用于在接收到有人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A的信號(hào)時(shí)控制工程機(jī)械3減速，包括動(dòng)作減速和行駛減速；和/或車載控制單元4還包括熄火繼電器42，車載控制部件41用于控制熄火繼電器42使工程機(jī)械3熄火。為了能夠接收圍欄單元1中圍欄單元控制部件12發(fā)出的信號(hào)，車載控制單元4還包括第二通信天線44，以實(shí)現(xiàn)圍欄單元1與車載控制單元4之間的無(wú)線通信。

進(jìn)一步地，車載控制單元4還包括車載報(bào)警部件43，用于在接收到有人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以警示工程機(jī)械3的操作人員及時(shí)采取安全措施。例如，車載報(bào)警部件43可以為聲光報(bào)警器或者喇叭等。另外，工程機(jī)械3采取的安全措施也不限于減速、熄火或報(bào)警。

在此基礎(chǔ)上，如圖3所示，工程機(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)還包括遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5，遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5用于監(jiān)控圍欄單元1和工程機(jī)械3的工作狀況，并向圍欄單元1和車載控制單元4中的車載控制部件41發(fā)出控制信號(hào)，遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5可通過(guò)電腦或手持設(shè)備等實(shí)現(xiàn)。

在圖3所示的工程機(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)中，圍欄單元1與遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5之間能夠?qū)崿F(xiàn)雙向通信，圍欄單元1中的圍欄單元控制部件12可以同時(shí)向車載控制單元4和遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5發(fā)送有人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A的信號(hào)，遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5也可以向圍欄單元1發(fā)送控制信號(hào)；車載控制單元4與遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5之間能夠?qū)崿F(xiàn)雙向通信，車載控制單元4可以向遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5發(fā)送工程機(jī)械3的工作狀態(tài)信號(hào)，遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5也可向車載控制單元4發(fā)送控制信號(hào)。

作為更優(yōu)的實(shí)施例，圍欄單元1的圍欄單元控制部件12還可向車載控制單元4和遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5發(fā)送未能成功接收光信號(hào)的圍欄單元1的ID號(hào)，以使工程機(jī)械3朝著遠(yuǎn)離進(jìn)入圍欄內(nèi)的人員或物體的方向移動(dòng)，或者使工作人員能夠準(zhǔn)確快速地判斷出人員或物體進(jìn)入圍欄的位置區(qū)域。

具體地，如圖6所示，遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5包括遠(yuǎn)程顯示部件51和/或遠(yuǎn)程控制部件52，遠(yuǎn)程顯示部件51可供操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控圍欄單元1和工程機(jī)械3的工作狀況，通過(guò)遠(yuǎn)程控制部件52可將外部的控制信號(hào)發(fā)送至圍欄單元1和車載控制單元4。

進(jìn)一步地，遠(yuǎn)程控制部件52發(fā)出的控制信號(hào)包括：?jiǎn)⑼９こ虣C(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)、在圍欄報(bào)警部件19發(fā)出報(bào)警信息后復(fù)位至正常狀態(tài)、在車載報(bào)警部件43發(fā)出報(bào)警信息后復(fù)位至正常狀態(tài)和/或遠(yuǎn)程啟停工程機(jī)械3。其中，報(bào)警信息的復(fù)位可采用人工復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位的方式。

遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5還可包括第三通信天線53，用于接收圍欄單元1和車載控制單元4發(fā)出的工作狀態(tài)信號(hào)，并發(fā)出對(duì)圍欄單元1和車載控制單元4的控制信號(hào)。由此，圍欄單元控制部件12、車載控制單元4和遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5之間采用無(wú)線通信。

本發(fā)明第三方面還提供了一種基于上述實(shí)施例工程機(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)的控制方法，在一個(gè)實(shí)施例中，如圖7所示的流程示意圖，該控制方法包括如下步驟：

步驟101、圍欄單元控制部件12控制所在圍欄單元1中的光發(fā)送部件13向相鄰圍欄單元1發(fā)送光信號(hào)，以及控制所在圍欄單元1中的光接收部件14接收相鄰圍欄單元1發(fā)出的光信號(hào)；

步驟102、圍欄單元控制部件12判斷所在圍欄單元1中的光接收部件14是否能接收到光信號(hào)，如果是則返回步驟101，如果未接收到光信號(hào)則執(zhí)行步驟103；

步驟103、圍欄單元控制部件12向車載控制單元4發(fā)出有人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A的信號(hào)；

步驟104、車載控制單元4在接收到有人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A的信號(hào)時(shí)控制工程機(jī)械3采取安全措施。

如圖5所示，車載控制單元4包括車載控制部件41、熄火繼電器42和車載報(bào)警部件43，上述實(shí)施例中的步驟104具體可包括：

步驟104A、車載控制部件41控制工程機(jī)械3減速；和/或

步驟104B、車載控制部件41控制熄火繼電器42使工程機(jī)械3熄火；和/或

步驟104C、車載報(bào)警部件43發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

其中，在有人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A時(shí)，車載控制單元4可聯(lián)動(dòng)執(zhí)行步驟104A～104C中的一個(gè)或多個(gè)，在圖中未示出。例如，在車載控制部件41控制工程機(jī)械3減速的同時(shí)由車載報(bào)警部件43發(fā)出報(bào)警信號(hào)，也可直接控制工程機(jī)械3熄火的同時(shí)由車載報(bào)警部件43發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或者先減速再熄火，并伴隨發(fā)出報(bào)警信號(hào)。另外，車載控制單元4可控制工程機(jī)械3采取的安全措施不限于此，例如控制工程機(jī)械3移動(dòng)以遠(yuǎn)離進(jìn)入圍欄的人員或物體。

進(jìn)一步地，在施工場(chǎng)地較大的情況下，為了及時(shí)準(zhǔn)確地獲得人員或物體進(jìn)入圍欄的位置，在步驟103之后，參考圖8，本發(fā)明的控制方法還可包括：

步驟105、圍欄單元控制部件12向車載控制單元4中的車載控制部件41發(fā)送未能接收到光信號(hào)的圍欄單元1的ID號(hào)，以判斷出人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A的位置區(qū)域。

根據(jù)圍欄單元1的ID號(hào)判斷人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A的位置區(qū)域的方法已經(jīng)在工程機(jī)械安全圍欄裝置的主題中詳細(xì)介紹，這里就不再贅述。其中，步驟104與105執(zhí)行的先后順序不受限制，也可同時(shí)執(zhí)行。為了使每個(gè)圍欄單元1都具有ID號(hào)，在步驟103之前的任意時(shí)刻，還可包括通過(guò)圍欄單元控制部件12對(duì)每個(gè)圍欄單元1設(shè)置ID號(hào)的步驟。

在一個(gè)更優(yōu)的實(shí)施例中，圖3所示的工程機(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)還包括遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5，相應(yīng)地，本發(fā)明的工程機(jī)械安全圍欄控制方法還包括：

步驟106A、遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5監(jiān)控圍欄單元1和工程機(jī)械3的工作狀況；

步驟106B、遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5向圍欄單元1和車載控制單元4中的車載控制部件41發(fā)出控制信號(hào)。

其中，在步驟106A中，圍欄單元1的工作狀況主要包括：是否有人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A的信號(hào)、圍欄報(bào)警部件19是否處于報(bào)警狀態(tài)、開(kāi)關(guān)18的狀態(tài)以及指示燈17是否點(diǎn)亮等。工程機(jī)械3的工作狀況主要包括：工程機(jī)械3當(dāng)前執(zhí)行的動(dòng)作類型、行駛速度情況、車載報(bào)警部件43是否處于報(bào)警狀態(tài)等。步驟106A可貫穿在整個(gè)施工過(guò)程中。

在步驟106B中，遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5向圍欄單元1和車載控制單元4發(fā)出控制信號(hào)主要包括：?jiǎn)⑼９こ虣C(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)、在圍欄報(bào)警部件19發(fā)出報(bào)警信息后復(fù)位至正常狀態(tài)、在車載報(bào)警部件43發(fā)出報(bào)警信息后復(fù)位至正常狀態(tài)和/或遠(yuǎn)程啟停工程機(jī)械3。步驟106B可根據(jù)具體動(dòng)作需求執(zhí)行，步驟106A和步驟106B在圖中未示出。

針對(duì)圖3所示的實(shí)施例，步驟103具體可以是：圍欄單元控制部件12向車載控制單元4和遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5發(fā)出有人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A的信號(hào)。

步驟105具體可以是：圍欄單元控制部件12向車載控制單元4中的車載控制部件41和遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5發(fā)送未能接收到光信號(hào)的圍欄單元1的ID號(hào)，以判斷出人員或物體進(jìn)入安全施工區(qū)域A的位置區(qū)域。這樣負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5的工作人員可以及時(shí)地對(duì)人員或物體進(jìn)入圍欄的位置進(jìn)行定位，以快速地采取相應(yīng)的安全措施，例如勸說(shuō)人員離場(chǎng)或者將物體移開(kāi)。

上述各個(gè)步驟反映出了工程機(jī)械安全圍欄控制系統(tǒng)開(kāi)始工作后的步驟，在控制系統(tǒng)開(kāi)始工作之前，即在步驟101之前，如圖8所示的流程示意圖，本發(fā)明的控制方法還可包括如下步驟：

步驟100、將多個(gè)圍欄單元1圍合在工程機(jī)械3的周圍以形成安全施工區(qū)域A；

步驟100’、對(duì)各個(gè)圍欄單元1進(jìn)行調(diào)整，以將各個(gè)圍欄單元1調(diào)整至既能接收上一個(gè)相鄰圍欄單元1發(fā)送的光信號(hào)、又能向下一個(gè)相鄰圍欄單元1發(fā)送光信號(hào)的狀態(tài)。

其中，步驟100和100’按順序執(zhí)行，在需要改變安全施工區(qū)域A時(shí)重復(fù)執(zhí)行步驟100和100’。

在步驟100中，根據(jù)安全施工區(qū)域的要求，人工布置圍欄裝置，將多個(gè)圍欄單元1通過(guò)基座16依次固定在地面上，以使相鄰圍欄單元1在收發(fā)光信號(hào)時(shí)形成包圍工程機(jī)械3的的安全施工區(qū)域A，相鄰圍欄單元1之間通過(guò)光信號(hào)連接，相鄰圍欄單元1之間的距離應(yīng)該能夠保證可靠收發(fā)光信號(hào)。優(yōu)選地，各組相鄰圍欄單元1之間的距離相接近。接著，可以根據(jù)需要打開(kāi)發(fā)送開(kāi)關(guān)18A和接收開(kāi)關(guān)18B，以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的接收與發(fā)送。

然后執(zhí)行步驟100’，若圍欄單元1中的光發(fā)送部件13和光接收部件14整體可旋轉(zhuǎn)設(shè)置，則旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)光發(fā)送部件13和光接收部件14所在高度段的角度進(jìn)行調(diào)整，以使相鄰圍欄單元1之間可實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的收發(fā)，判斷依據(jù)為發(fā)送指示燈17A和接收指示燈17B均點(diǎn)亮。這時(shí)各個(gè)圍欄單元1首尾相連形成封閉的安全施工區(qū)域A，構(gòu)建施工場(chǎng)地。另外，在步驟100之前還可包括將工程機(jī)械3放置在指定施工區(qū)域。

接著，在步驟100’之后，遠(yuǎn)程監(jiān)控單元5啟動(dòng)安全圍欄控制系統(tǒng)，工程機(jī)械3開(kāi)始施工。在施工過(guò)程中，循環(huán)執(zhí)行步驟101至104。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的工程機(jī)械安全圍欄裝置及控制系統(tǒng)、控制方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。