中聯重科股份有限公司 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,通過現代傳感技術、互聯技術、大數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通,大數據分析結果通過相應的智能終端和數據平臺驅動各業(yè)務角色實現智能化管理。中聯重科規(guī)劃的流動式起重機智能化就是以單機智能化+互聯網為牽引,打造具有人工智能的起重機,實現吊裝業(yè)務管理和全流程作業(yè)的自動化,吊裝機器人接入互聯網,通過數據云處理,起重機可以在手持終端上實現遠程管理和操控。

智能吊裝規(guī)劃系統(tǒng)和中聯E管家是目前中聯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,吊裝方案的編制現在是通過人工現場測量場地、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、航拍成像等方式現場采集工地信息,并將信息傳輸到云端,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、虛擬現實技術等,能實現起重機吊裝前,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,獲取模型大數據,并通過云計算轉換成三維數字模型。

(2)數據庫的建立及大數據分析:作業(yè)場景及起重機數據建立,起重量表的歸一化處理,數據庫的性能優(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,實現突破快速單體化建模難題,在吊裝行業(yè)內首家實現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E管家應用示意圖

圖5 中聯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,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、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E管家

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

中聯E管家可通過數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、開工晴雨表大數據、商城直通、車聯網應用等服務;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E管家設備狀態(tài)信息示意圖

目前,中聯E管家針對設備管理者已具備10個功能模塊,可實現單機和機群的定位、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服務商城等功能。

2.1 設備狀態(tài)信息

中聯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E管家在移動終端和機載平臺上實現了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E管家在移動終端和機載平臺上可實現油耗、里程等4種數據按日、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E管家故障診斷界面

圖8 中聯E管家統(tǒng)計分析報表和選車界面

圖9 中聯E管家違規(guī)操作提示和記錄界面

中聯E管家在移動終端和機載平臺上可實現超載、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,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。