中聯(lián)重科股份有限公司 湖南長沙 410013

流動式起重機操作復雜,移動頻繁,為提高運營管理效益,吊裝智能化是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。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、避免或減少設備故障,延長設備使用壽命、提高運營效率等方面發(fā)揮重要作用。起重機本身的智能化是智能管理的基礎,在單機智能化的基礎上,通過現(xiàn)代傳感技術、互聯(lián)技術、大數(shù)據等信息化手段將設備與設備之間、設備與操作者之間、設備與管理者之間、設備與制造商之間相互聯(lián)通,大數(shù)據分析結果通過相應的智能終端和數(shù)據平臺驅動各業(yè)務角色實現(xiàn)智能化管理。中聯(lián)重科規(guī)劃的流動式起重機智能化就是以單機智能化+互聯(lián)網為牽引,打造具有人工智能的起重機,實現(xiàn)吊裝業(yè)務管理和全流程作業(yè)的自動化,吊裝機器人接入互聯(lián)網,通過數(shù)據云處理,起重機可以在手持終端上實現(xiàn)遠程管理和操控。

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

1 智能吊裝規(guī)劃系統(tǒng)

起重機吊裝作業(yè)需要吊裝方案,吊裝方案的編制現(xiàn)在是通過人工現(xiàn)場測量場地、手動查詢起重量表,并根據經驗規(guī)劃吊裝路徑等方式完成。這種方法效率低、準確性不高,對人的專業(yè)能力和經驗要求很高,如果測算和方案制定不準可能需要在現(xiàn)場反復移車,甚至可能發(fā)生事故。

圖1 流動式起重機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)重科開發(fā)的智能吊裝規(guī)劃系統(tǒng),可以通過VR、航拍成像等方式現(xiàn)場采集工地信息,并將信息傳輸?shù)皆贫?云計算創(chuàng)建三維場景,根據需求推薦合適的起重機,生成吊裝方案并模擬仿真吊裝作業(yè)過程,輸出吊裝工況和作業(yè)路徑,在智能化起重機上可識別該規(guī)劃方案,做為自動吊裝執(zhí)行的指令,智能吊裝規(guī)劃系統(tǒng)融合了計算機技術、信息技術、虛擬現(xiàn)實技術等,能實現(xiàn)起重機吊裝前,從作業(yè)場景搭建、工況選型、吊裝作業(yè)規(guī)劃、吊裝作業(yè)仿真,到方案自動輸出全過程流程化生成。

智能吊裝規(guī)劃的關鍵技術主要有五個方面:

(1)實景作業(yè)場景的數(shù)據獲得:通過VR、航拍成像等方式對工地場景進行實景掃描,獲取模型大數(shù)據,并通過云計算轉換成三維數(shù)字模型。

(2)數(shù)據庫的建立及大數(shù)據分析:作業(yè)場景及起重機數(shù)據建立,起重量表的歸一化處理,數(shù)據庫的性能優(yōu)化等。

(3)起重機選型與站位姿態(tài)定位:針對智能選型及最優(yōu)站位,設計基于專家知識庫的快速選型方法,建立站位影響模型,并對站位求解并優(yōu)化。

(4)吊裝路徑規(guī)劃:連續(xù)作業(yè)可行區(qū)域計算,基于空間搜索與知識庫的路徑自動規(guī)劃和吊裝全方位干涉準備檢測(考慮吊臂撓度變形的影響)。

(5)仿真及評估:基于實景建模的吊裝方案仿真運動 ,分析工況安全和作業(yè)安全,評估最優(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測量及無人機拍攝的三維場景重建

采用基于RTK測量及無人機拍攝的三維場景重建與單體化建模技術,實現(xiàn)突破快速單體化建模難題,在吊裝行業(yè)內首家實現(xiàn)多模式吊裝場景精準重建,可使施工作業(yè)前場景重建時間縮短70%以上。

除了實測場景自動搭建外,系統(tǒng)還具有基于模型庫的手工作業(yè)場景快速搭建功能,支持化工、核電、風電、火電等8大類吊裝施工環(huán)境 ,系統(tǒng)具有強大、逼真的吊裝設備模型庫,支持模型“即點即得”,操作方便、快捷,還支持導入其他三維建模軟件創(chuàng)建的模型,擴充模設備型庫。根據吊裝幅度、高度和吊重,在多種機型中查詢滿足吊裝要求的工況,速度快、結果精準。操作人員可按負載率、臂架組合方式、超起狀態(tài)等自動篩選組合條件查詢;可按型號、臂長、配重對結果排序,瀏覽各機型原始起重量表自動進行配重工況與吊重工況高度匹配。

1.2 吊裝路徑規(guī)劃、入場模擬與站位分析

圖3 三維場景重建示意圖

圖4 中聯(lián)E管家應用示意圖

圖5 中聯(lián)E管家用戶端功能示意圖

1.2.1 入場規(guī)劃

系統(tǒng)具有手動和自動模式入場規(guī)劃,考慮車輛轉彎半徑限制和入場路徑干涉檢測,確定入場線路及方式,三維動畫模擬起重機入場。

1.2.2 站位規(guī)劃

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

1.2.3 路徑規(guī)劃

系統(tǒng)具有手動路徑規(guī)劃、自動路徑規(guī)劃、沙盤路徑規(guī)劃,手動路徑規(guī)劃融入用戶習慣,滿足不同用戶需求;自動路徑規(guī)劃可一鍵式自動生成可行吊裝路徑;沙盤路徑規(guī)劃通過將三維場景平面投影,按負載率大小將作業(yè)區(qū)域劃分成不同的顏色帶,用戶可通過鍵盤控制起重機動作,生成吊裝路徑。

1.3 自動仿真驗證和方案輸出

系統(tǒng)可以實現(xiàn)起重機吊裝作業(yè)過程三維仿真模擬,驗證站位區(qū)域、工況與吊裝路徑的可行性,并動態(tài)顯示和驗證各種關鍵作業(yè)參數(shù),如:吊裝過程干涉檢測、接地比壓與撓度實時計算、超載超限、過放過卷等危險動作主動警示,系統(tǒng)支持多視角漫游,全方位監(jiān)控吊裝作業(yè)仿真過程。

輸出方案涵蓋工程信息、吊裝任務、操作注意事項、施工平面圖、吊索具選型、主機技術參數(shù)、吊裝過程、安全應急預案等內容,以及自動輸出關鍵拐點的立面圖并進行碰撞距離信息等危險標識,用戶可自定義吊裝方案輸出模板。吊裝方案可在智能化起重機上自動識別,指揮起重機自動完成吊裝任務。

2 中聯(lián)E管家

中聯(lián)E管家可涵蓋所有流動式設備的管理,是一個系統(tǒng)的設備大數(shù)據應用管理平臺——起重機的掌上管家,它通過角色分配和模塊設置,可為起重機全業(yè)務鏈提供增值服務。

中聯(lián)E管家基于起重機的車載平臺信息采集,通過GPS和中聯(lián)盒子處理模塊,傳回數(shù)據平臺,在掌上APP實時對設備相關信息進行顯示和處理應用。

中聯(lián)E管家可通過數(shù)據收集和分析為制造商提供產品的精準開發(fā)支持、質量改善提升和跟蹤評估、售后服務的快速響應、開工晴雨表大數(shù)據、商城直通、車聯(lián)網應用等服務;可為設備管理者解決資產安全(偷油、監(jiān)控設備軌跡、車輛防盜);運營監(jiān)管(車輛工作數(shù)據、異常事件、司機及機手操作習慣等);服務體驗(保養(yǎng)計劃、維護提醒等)的難題。

圖6 中聯(lián)E管家設備狀態(tài)信息示意圖

目前,中聯(lián)E管家針對設備管理者已具備10個功能模塊,可實現(xiàn)單機和機群的定位、軌跡回放、狀態(tài)監(jiān)控、維保提醒、故障報警提醒、分析統(tǒng)計、項目管理、吊車選型和鏈接中聯(lián)服務商城等功能。

2.1 設備狀態(tài)信息

中聯(lián)E管家在移動終端和機載平臺上可上查看31種產品運行作業(yè)狀態(tài)及管理信息,涵蓋操作異常、零部件異常、實時工況、設備定位等信息。

2.2 設備維護保養(yǎng)信息

中聯(lián)E管家在移動終端和機載平臺上實現(xiàn)了10大類17小項的維護保養(yǎng)提醒,包括發(fā)動機系統(tǒng)、變速箱、轉向系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、減速機零部件等,涵蓋了設備日常保養(yǎng)和維護的全部內容。

2.3 故障診斷

中聯(lián)E管家在移動終端和機載平臺上可診斷12種力限器故障、17種電磁閥線路故障、743種發(fā)動機故障,為精準故障預警和排除提供幫助。

2.4 統(tǒng)計分析報表和選車

中聯(lián)E管家在移動終端和機載平臺上可實現(xiàn)油耗、里程等4種數(shù)據按日、周、月的統(tǒng)計分析和報表,根據工況推薦吊裝車輛和作業(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)計分析報表和選車界面

圖9 中聯(lián)E管家違規(guī)操作提示和記錄界面

中聯(lián)E管家在移動終端和機載平臺上可實現(xiàn)超載、過卷、過放等8大類違規(guī)操作提示并記錄,幫助設備操作者減少違規(guī)操作,便于設備管理對單機和機群的操作記錄調查。

起重機的智能化和智能設備管理已經在路上,未來的起重機將具有更多的傳感器,能感知、有大腦、會思考,人工智能和互聯(lián)網將深度融合發(fā)展,起重機的智能化和設備智能管理將有更大的想象空間,在起重機的研發(fā)制造、銷售、使用管理、服務等全流程環(huán)節(jié)中不同的角色業(yè)務將得到更多的價值體現(xiàn),這將是一場全新的革命,推動起重機產業(yè)鏈創(chuàng)新轉型的可持續(xù)性發(fā)展。