本發(fā)明涉及塔吊，具體涉及基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、塔吊（即塔式起重機(jī)）安全預(yù)警系統(tǒng)在建筑施工現(xiàn)場(chǎng)起著至關(guān)重要的作用，它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)塔吊的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，并采取相應(yīng)的預(yù)警措施，從而保障施工人員的安全和工程的順利進(jìn)行。

2、相關(guān)技術(shù)中，通常設(shè)置大量的傳感器負(fù)責(zé)抓取塔吊運(yùn)行過程中的關(guān)鍵參數(shù)，如起吊重量、高度、工作半徑、風(fēng)力狀況、吊臂角位移及支撐件牢固程度等。這些傳感器能夠?qū)崟r(shí)感知塔吊的運(yùn)行狀態(tài)，為預(yù)警系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

3、但是，在實(shí)際預(yù)警過程中，工作人員會(huì)對(duì)塔吊施工的各個(gè)關(guān)鍵參數(shù)設(shè)定對(duì)應(yīng)的閾值進(jìn)行預(yù)警，也就是說，在實(shí)時(shí)監(jiān)控中，各個(gè)傳感器測(cè)量到的參數(shù)是分開預(yù)警的，各個(gè)參數(shù)并不能融合起來，導(dǎo)致現(xiàn)有的預(yù)警手段較為單一，無法實(shí)現(xiàn)聯(lián)合預(yù)警，預(yù)警結(jié)果不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法及裝置，基于典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況及危險(xiǎn)因子對(duì)應(yīng)的多源時(shí)序數(shù)據(jù)提取出關(guān)鍵的特征信息，進(jìn)行特征融合，建立深度學(xué)習(xí)模型，輸出聯(lián)合預(yù)警指數(shù)，對(duì)塔吊安全進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，包括以下步驟：

4、建立塔吊的有限元模型，獲取塔吊在不同典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況；

5、獲取塔吊在不同典型工況下的危險(xiǎn)因子對(duì)應(yīng)的多源時(shí)序數(shù)據(jù)；

6、對(duì)不同典型工況分別建立深度學(xué)習(xí)模型，對(duì)每一深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行模型訓(xùn)練，輸入對(duì)應(yīng)的典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況及危險(xiǎn)因子對(duì)應(yīng)的多源時(shí)序數(shù)據(jù)，輸出聯(lián)合預(yù)警指數(shù)；

7、獲取塔吊的實(shí)時(shí)工況對(duì)應(yīng)的典型工況，采用對(duì)應(yīng)的典型工況的深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到塔吊的實(shí)時(shí)工況對(duì)應(yīng)的聯(lián)合預(yù)警指數(shù)。

8、進(jìn)一步地，塔吊的典型工況包括吊重離地就起升、吊重懸空時(shí)再啟動(dòng)上升、制動(dòng)上升、制動(dòng)下降和突然執(zhí)行卸載。

9、進(jìn)一步地，吊重離地就起升的危險(xiǎn)因子為起重量、地面平整度、起重力矩、傾角x和傾角y；

10、吊重懸空時(shí)再啟動(dòng)上升的危險(xiǎn)因子為風(fēng)載荷、風(fēng)方向、起重量、塔吊垂直度、起重力矩、傾角x、傾角y和起升高度；

11、制動(dòng)上升的危險(xiǎn)因子為風(fēng)載荷、風(fēng)方向、起重量、塔吊垂直度、起重力矩、傾角x、傾角y和起升高度；

12、制動(dòng)下降的危險(xiǎn)因子為塔吊垂直度、起重力矩、傾角x、傾角y；

13、突然執(zhí)行卸載的危險(xiǎn)因子為風(fēng)載荷、風(fēng)方向、起重量、塔吊垂直度、起重力矩、傾角x

14、和傾角y。

15、進(jìn)一步地，建立塔吊的有限元模型，獲取塔吊在不同典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況的步驟包括：

16、獲取塔吊的幾何參數(shù)和物理參數(shù)；

17、基于塔吊的幾何參數(shù)建立塔吊的三維模型；

18、基于塔吊的三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，生成有限元模型；

19、基于物理參數(shù)為有限元模型中的各個(gè)部分分配材料屬性；

20、基于有限元模型求解塔吊在不同典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況。

21、進(jìn)一步地，對(duì)不同典型工況分別建立深度學(xué)習(xí)模型，對(duì)每一深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行模型訓(xùn)練，輸入對(duì)應(yīng)的典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況及危險(xiǎn)因子對(duì)應(yīng)的多源時(shí)序數(shù)據(jù)，輸出聯(lián)合預(yù)警指數(shù)的方法為：

22、對(duì)于每一典型工況，以對(duì)應(yīng)的典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況及危險(xiǎn)因子對(duì)應(yīng)的多源時(shí)序數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)集，對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；

23、構(gòu)建深度學(xué)習(xí)模型，建立全連接層用于從隱藏層輸出中提取數(shù)據(jù)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)集的高級(jí)特征，并準(zhǔn)備最終的輸出，建立輸出層，使用線性激活函數(shù)輸出聯(lián)合預(yù)警指數(shù)，應(yīng)用sigmoid函數(shù)將聯(lián)合預(yù)警指數(shù)限制在[0,?1]范圍內(nèi)，表示預(yù)警級(jí)別。

24、對(duì)構(gòu)建的深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練。

25、進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)預(yù)處理包括缺失值處理、去除噪聲和歸一化處理。

26、進(jìn)一步地，對(duì)構(gòu)建的深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練過程中，選擇均方誤差或平均絕對(duì)誤差作為損失函數(shù)，采用adam、rmsprop作為優(yōu)化器用于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)權(quán)重；

27、將數(shù)據(jù)集分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集，將訓(xùn)練集上訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型，使用驗(yàn)證集調(diào)整超參數(shù)。

28、一種基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警裝置，包括：

29、結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況獲取模塊，用于建立塔吊的有限元模型，獲取塔吊在不同典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況；

30、多源時(shí)序數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取塔吊在不同典型工況下的危險(xiǎn)因子對(duì)應(yīng)的多源時(shí)序數(shù)據(jù)；

31、深度學(xué)習(xí)模型建立模塊，用于對(duì)不同典型工況分別建立深度學(xué)習(xí)模型，對(duì)每一深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行模型訓(xùn)練，輸入對(duì)應(yīng)的典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況及危險(xiǎn)因子對(duì)應(yīng)的多源時(shí)序數(shù)據(jù)，輸出聯(lián)合預(yù)警指數(shù)；

32、聯(lián)合預(yù)警模塊，用于獲取塔吊的實(shí)時(shí)工況對(duì)應(yīng)的典型工況，采用對(duì)應(yīng)的典型工況的深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到塔吊的實(shí)時(shí)工況對(duì)應(yīng)的聯(lián)合預(yù)警指數(shù)。

33、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法。

34、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

36、本發(fā)明提供的基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，對(duì)于不同典型工況建立不同的深度學(xué)習(xí)模型，對(duì)每一深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行模型訓(xùn)練，輸入對(duì)應(yīng)的典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況及危險(xiǎn)因子對(duì)應(yīng)的多源時(shí)序數(shù)據(jù)，輸出聯(lián)合預(yù)警指數(shù)，得到訓(xùn)練好后的深度學(xué)習(xí)模型，能夠?qū)崿F(xiàn)塔吊實(shí)時(shí)安全動(dòng)態(tài)預(yù)警，對(duì)塔吊的施工過程進(jìn)行高效精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)。

技術(shù)特征：

1.一種基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，其特征在于，建立塔吊的有限元模型，獲取塔吊在不同典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況的步驟包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，其特征在于，對(duì)不同典型工況分別建立深度學(xué)習(xí)模型，對(duì)每一深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行模型訓(xùn)練，輸入對(duì)應(yīng)的典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況及危險(xiǎn)因子對(duì)應(yīng)的多源時(shí)序數(shù)據(jù)，輸出聯(lián)合預(yù)警指數(shù)的方法為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，其特征在于：

8.一種基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警裝置，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，包括存儲(chǔ)器和處理器，存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供基于時(shí)序分析的塔吊安全動(dòng)態(tài)預(yù)警方法及裝置，包括建立塔吊的有限元模型，獲取塔吊在不同典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況，獲取塔吊在不同典型工況下的危險(xiǎn)因子對(duì)應(yīng)的多源時(shí)序數(shù)據(jù)，對(duì)不同典型工況分別建立深度學(xué)習(xí)模型，對(duì)每一深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練，輸入對(duì)應(yīng)的典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況及危險(xiǎn)因子對(duì)應(yīng)的多源時(shí)序數(shù)據(jù)，輸出聯(lián)合預(yù)警指數(shù)，獲取塔吊的實(shí)時(shí)工況對(duì)應(yīng)的典型工況，采用對(duì)應(yīng)的典型工況的深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到塔吊的實(shí)時(shí)工況對(duì)應(yīng)的聯(lián)合預(yù)警指數(shù)。本發(fā)明基于典型工況下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況及危險(xiǎn)因子對(duì)應(yīng)的多源時(shí)序數(shù)據(jù)提取出關(guān)鍵的特征信息，進(jìn)行特征融合，建立深度學(xué)習(xí)模型，輸出聯(lián)合預(yù)警指數(shù)，對(duì)塔吊安全進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

技術(shù)研發(fā)人員：金浩,周敏,姜睿,劉杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢航科物流有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30