T/SDJSXH 02-2024 塔式起重机自动驾驶系统应用技术规程_标准下载

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T/SDJSXH 02-2024 塔式起重机自动驾驶系统应用技术规程

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发布于：2024-05-13
实施于：2024-05-13
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标准详情

标准名称：塔式起重机自动驾驶系统应用技术规程
标准号：T/SDJSXH 02-2024
中国标准分类号：I651
发布日期：2024-05-13
国际标准分类号：35.240.50
实施日期：2024-05-13
团体名称：山东省建筑安全与设备管理协会
标准分类：信息技术、办公机械 I 信息传输、软件和信息技术服务业

内容简介

本规程适用于建设工程施工现场开展塔机自动驾驶系统的安装调试、运行、维护和保养1总则1.0.1为加快建筑施工机械智能化技术的应用，统一塔式起重机自动驾驶系统（以下简称“塔机自动驾驶系统”）的功能要求，规范塔机自动驾驶系统的安装调试、运行、维护和保养行为，提高塔机工作效率和安全运行水平，促进智慧化工地赋能发展，制定本规程。1.0.2本规程适用于建设工程施工现场开展塔机自动驾驶系统的安装调试、运行、维护和保养。1.0.3塔机自动驾驶系统的功能要求、安装调试、运行、维护和保养应用除应符合本规程外，还应符合国家和地方现行有关标准的规定。2术语2.0.1塔机中央控制系统Towercentralcontrolsystem能够实现运行数据实时采集、传输、分析决策，自动规划运行路径、控制塔机自动运行的智能化系统。2.0.2塔机吊钩感应器TowercraneHooksensor能够实时采集、处理、传输塔机吊钩周围环境信息的自动化感应装置。2.0.3移动控制终端Mobilecontrolterminal能够设置塔机自动运行参数，显示自动运行状态信息，视频监控塔机运行的移动终端。2.0.4手持微动控制器Handheldmicrocontroller向塔机中央控制系统发送起吊区、落吊区位置信息和自动运行指令，并能够手动控制吊钩移动的手持遥控设备。2.0.5塔机管控云平台Towercontrolcloudplatform收集、分析、存储塔机运行数据信息，具有分级管理功能的云平台。具有数据分析储存功能；具有故障分析诊断报警功能。留有与省、市等主管部门智慧工地监管平台对接的接口，且接口技术的匹配度一致。2.0.6充电存放箱Chargingstoragebox用于移动控制终端、手持微动控制器和电池充电与存放的装置。2.0.7塔机管理员Towercraneadministrator负责塔机自动控制系统的运行、安全检查和管理的人员。塔机管理员应持有《塔式起重机司机》建筑施工特种作业操作资格证书，需经塔机自动驾驶系统供应商进行专业技术培训。2.0.8塔机司索信号工Towercraneoperatorsignalworker负责塔机上、下料区，控制塔机运行和精准定位的操作人员。应持有《建筑起重机司索信号工》建筑施工特种作业操作资格证，需经塔机自动驾驶系统供应商进行专业培训。2.0.9塔机自动驾驶系统安装调试员CraneAutonomousDrivingSystemInstallationandCommissioningPersonnel塔机自动驾驶系统安装调试员应取得相应特种作业人员操作资格证书，需经塔机自动驾驶系统供应商进行专业技术培训，具有相应操作技能。3基本规定3.0.1塔机自动驾驶系统适用于水平臂小车变幅固定式塔式起重机。3.0.2塔机自动驾驶系统应只改变塔机操作驾驶方式，不应影响塔机原人工驾驶功能，不应改变塔机的金属结构、工作机构、电气控制系统、安全装置及顶升加节以及附着安装拆卸方式。3.0.3塔机自动驾驶系统的安装应在塔机安装验收交付合格后，再按照本规程第5章进行检测试验。3.0.4塔机自动驾驶系统对塔机管理员应具有身份认证功能。3.0.5塔机自动驾驶系统应具备相应的数学模型和智能控制算法，根据吊物重量、吊物姿态、实时风速和现场信息等，能够自动规划运行路径和计算确定运行参数，实现自动避障和限位控制，保证塔机运行效率和安全。3.0.6塔机自动驾驶系统采用的传感器应符合国家相关标准要求，具体参数应符合附录A的要求。3.0.7使用自动驾驶系统控制运行的塔机应符合现行国家标准《塔式起重机安全规程》GB5144，以及现行行业标准《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》JGJ/T196、《建筑机械使用安全技术规范》JGJ33等相关规定。4功能要求4.1系统构成塔机自动驾驶系统由塔机中央控制系统、移动控制终端、手持微动控制器、塔机管控云平台等组成，能够精准控制塔机运行，实现塔机自动驾驶。塔机自动驾驶系统的构成如图4.1所示。图4.1系统构成4.2功能要求4.2.1塔机中央控制系统1塔机中央控制系统应由塔机主控器、控制信号处理器、网络通讯系统和各传感器等组成。各传感器采集的信息直接传送至塔机主控器，塔机主控器通过控制信号处理器和联动台控制塔机自动运行。2塔机主控器、控制信号处理器、网络通讯系统和各传感器主要技术指标：1）供电电压：DC24V2）工作温度：-20°C~+55°C3）CPU：支持64位寻址4）通信：支持以太网、2.4G/5GWiFi，4G、5G移动网络5）数据存储不少于1个月6）防护等级：IP653塔机中央控制系统应具有开机自检功能。对塔机主控器、控制信号处理器、网络通讯系统和各传感器进行自检，保障塔机中央控制系统运行可靠性。4塔机中央控制系统应具有运行状态信息自动采集和分析处理功能。高度传感器、幅度传感器、回转传感器、重量及力矩传感器、倾角传感器及风速仪等传感器采集处理塔机运行数据信息；信息处理器采集处理塔机运行故障、报警信息；塔机吊钩感应器、移动控制终端及手持微动控制器采集处理吊钩运行控制信息。5塔机中央控制系统应具有自动规划运行路径功能。通过分析塔机运行数据信息、吊钩运行控制信息和塔机报警信息，计算确定上、下料点空间位置、规划运行路径、自动避障、群塔协同等运行数据，形成塔机运行控制指令。6塔机中央控制系统应具有运行安全软限位功能。根据高度、幅度、回转传感器信息，自动计算测定吊钩运行高度、小车运行幅度、起重臂回转角度；根据吊物重量、吊钩位置、力矩等信息，计算测定小车沿塔臂运行距离和运行速度；实现运行高度、幅度、回转、力矩等安全运行软限位功能。7塔机中央控制系统应具有塔机自动运行控制功能。控制信号处理器将塔机运行控制指令传送给塔机电气控制系统，控制塔机自动安全运行。8塔机中央控制系统应具有自动报警和处理功能。在塔机自动运行过程中，塔机吊钩运行路径上出现障碍物时，应实现自动报警和自动避障；在塔机手动运行过程中，吊钩运行路径上出现障碍物时应实现自动报警，提醒司索信号工采取相应处理措施。4.2.2塔机吊钩感应器1塔机吊钩感应器应由控制主板、激光雷达、高清摄像头及无线数传模块等组成。控制主板分析处理激光雷达数据及摄像头监控视频，以无线方式与塔机中央控制系统进行信息交互对接。2塔机吊钩感应器主要技术指标：1）工作电压：DC18.5V~DC21V2）工作温度：-20°C~+55°C3）激光雷达量程（@100klx）40m@10%反射率，70m@80%反射率4）高清摄像头清晰度：1080P5）防护等级：IP653塔机吊钩感应器应具有自检功能。对传感器、电池电量进行开机自检，保障塔机吊钩感应器工作可靠性。4塔机吊钩感应器应具有数据采集与分析处理功能。激光雷达和高清摄像头实时获取吊钩周围环境信息，控制主板分析处理激光雷达点云数据和视频像素数据，上传至塔机中央控制系统，提供塔机自动规划运行路径和自动避障的基础数据。5塔机吊钩感应器应具有信息存储及传输功能。控制主板可存储雷达点云数据和视频像素数据信息，无线网络可将存储的数据信息传输至塔机管控云平台，实现实时存储和传输功能。6塔机吊钩感应器应具有起钩、落钩提示功能。通过语音或声光提示，提醒塔机操作工采取相应措施。7塔机吊钩感应器应具有报警功能。激光雷达和高清摄像头实时测定吊钩运行路径上障碍物的距离及轮廓等信息，当吊钩距障碍物距离小于安全阈值时，塔机吊钩感应器及时发出报警信号，并发送至塔机中央控制系统、移动控制终端和手持微动控制器，塔机主控器根据安全策略实时决策并做出相应指令动作，并提醒塔机操作工采取相应安全措施。8塔机吊钩感应器应具有失联提示功能。塔机吊钩感应器失联后，塔机应停止运行，并在移动控制终端及塔机管控云平台进行故障提示。4.2.3移动控制终端1移动控制终端应由控制主板、液晶显示屏、定位模块、无线数传模块等组成。通过无线方式与塔机中央控制系统进行信息交互传输。2移动控制终端主要技术指标：1）供电电压：DC10.8V~DC12.6V2）工作温度：-20°C~+55°C3）液晶屏：背光27pcs、亮度1000CD/M^24）定位精度：升降精度±0.2m，变幅精度±0.2m，回转精度±0.5°5）防护等级：IP653移动控制终端应具有自检功能。对定位模块、数传模组、电池电量进行开机自检，保障移动控制终端工作可靠性。4移动控制终端应具有自动驾驶系统参数设置功能。控制主板设置各种零位、惯性、修正等初始参数，塔机安装后的塔心空间坐标、臂长、塔高、安全距离等基础参数，塔机升塔后的塔高调整参数，塔机预设上、下料点等运行参数。5移动控制终端应具有人机交互控制功能。控制主板向塔机中央控制系统下达塔机自动、手动、点动或急停等运行控制指令，塔机中央控制系统向手持微动控制器授权指挥操作功能。移动控制终端至少应具有升降、变幅、回转方向控制，使用摇杆实现档位和方向的切换，自动、手动、点动驾驶模式切换，上电、下电、急停、风标制动、电笛等功能。6移动控制终端应具有实时定位功能。控制主板和定位模块，设置上、下料点位置信息，发送至塔机中央控制系统，控制塔机自动运行。7移动控制终端应具有视频监控功能。视频接收模块和显示屏，实时查看塔机吊钩周围环境信息和运行信息，监控吊钩运行安全。4.2.4手持微动控制器1手持微动控制器应由控制主板、定位模块、无线数传模块等组成。无线方式向塔机中央控制系统发送控制指令。2手持微动控制器主要技术指标：1）工作电压：DC3.7V~DC4.2V2）工作温度：-10°C~+55°C3）定位精度：升降精度±0.2m，变幅精度±0.2m，回转精度±0.5°4）防护等级：IP653手持微动控制器应具有自检功能。对定位模块、数传模组、电池电量进行开机自检，保障手持微动控制器工作可靠性。4手持微动控制器应具有实时自动发送定位信息功能。手持微动控制器主板解析定位数据，实时获取上、下料区位置信息，无线自动发送至塔机中央控制系统。5手持微动控制器应具有人机交互控制功能。控制主板向塔机中央控制系统下达塔机自动或手动运动控制指令，控制塔机运行。6手持微动控制器应具有点动控制功能。手持微动控制器向塔机主控器发送控制指令，实现吊钩上下、前后、左右精准控制。7手持微动控制器的工作方式与塔机中央控制系统、移动控制终端的功能匹配并关联，手持微动控制器跟随吊钩在塔机工作范围内的任意地点，对上下料点精确定位。4.2.5塔机管控云平台1塔机管控云平台是利用现有互联网和云平台资源，开发的具备塔机监控和管理功能的多用户平台。2塔机管控云平台主要技术指标：1)服务器支持Windows2003Server/2008/2008R2/2012/2012或Linux/Unix系列常用操作系统，支持MySQL数据库访问方式。2)客户端支持普通PC下的Windows/Linux/IOS操作系统，支持IE8以上以及Opera、Chrome、Firefox等浏览器及依据其开源技术开发的其他浏览器。3)客户端支持普通以太网络和Internet网络交互式访问，支持移动控制终端（wap）访问，支持局域网内网和Internet外网并行访问。4)客户端支持多级权限管理。3塔机管控云平台应具有塔机运行信息存储及展示功能。通过互联网获取、存储塔机运行数据和环境信息，在3D地图上实现实时立体展示和数据回放。4塔机管控云平台应具有分级管理功能。根据不同用户群体，分配分级管理权限，配置不同功能模块，实现塔机设备状态、运行信息、设备台账、费用管理等分级管理功能。5塔机管控云平台应具有运行日志存储、分析、汇总及报表展示功能。对获取的塔机运行关键数据进行筛选、分析和汇总，生成每台塔机的日志报告和分析报表。6塔机管控云平台应具有故障分析功能。对获取的塔机运行数据和故障信息等关键数据进行汇总分析，实现塔机日常故障的收集、诊断和报警。7塔机管控云平台宜永久储存塔机运行数据。5安装调试5.1安装准备5.1.1塔机自动驾驶系统安装作业前，应根据装箱清单内容进行设备检査，核对与所安装塔机的参数匹配情况5.1.2塔机自动驾驶系统安装调试员需经塔机自动驾驶系统供应商进行专业技术培训，具备相应操作技能。上塔作业人员须取得相应特种作业人员操作资格证书。5.2安装5.2.1塔机中央控制系统安装应符合下列规定：1塔机主控器应安装在塔机驾驶室内，安装位置应确保不遮挡人工驾驶时塔机司机视线，保证塔机人工驾驶功能正常使用。2控制信号处理器应安装在塔机联动台附近，与联动台连接，并与塔机主控器有线连接。3升降、变幅、回转传感器应安装在相应限位器传动轴上，传感器固定应牢靠，转动灵活。4风速传感器宜安装在无干涉物、受风良好、旋转灵敏的塔机顶部位置。5倾角传感器应安装在塔机回转转台上，选择平整位置，磁铁直接吸附即可。6重量传感器宜安装在测力环中心位置。5.2.2塔机吊钩感应器安装应符合下列规定：1塔机吊钩感应器宜采用支架和夹具安装在吊钩滑轮架上部或侧壁上，并采取防坠落措施。2激光雷达距吊钩顶部距离宜为500mm。3高清摄像头应处于吊钩滑轮架之下。5.3调试5.3.1调试人员应检查塔机自动驾驶系统设备安装及线路连接情况。5.3.2应根据塔机型号和塔机安装位置等，在移动控制终端上设置塔机基座空间坐标、塔臂长、塔臂高、安全高度、通讯参数、编码器参数、重力传感器参数、软限位等塔机参数信息。5.3.3应使用移动控制终端控制塔机空载运行，检查塔机运转时的塔机基座空间坐标、塔臂长、塔臂高、安全高度、编码器参数、软限位等数据的误差，并校正至符合使用说明书要求。5.3.4应使用移动控制终端和手持微动控制器控制塔机空载运行，在塔机工作范围内测试设备通讯可靠性和及时性，并符合产品使用说明书要求。5.3.5应使用移动控制终端和手持微动控制器控制塔机空载运行，测试地图校准功能、预设上、下料点空间位置、视频监控功能的可靠性。5.3.6应使用移动控制终端和手持微动控制器控制塔机空载运行，测试移动控制终端和手持微动控制器各功能按键的可靠性。5.3.7应使用移动控制终端和手持微动控制器控制塔机空载运行，测试手动控制升降、变幅、回转运行的可靠性；测试精准定位功能下的升降、变幅、回转运行的可靠性。5.3.8应使用移动控制终端控制吊钩距地面7m位置进行回转及变幅空载运行，在塔机不同运行路径上设置高度不小于2m的障碍物，检查塔机自动避障运行情况。5.3.9应使用移动控制终端控制塔机不同荷载运行时，测定并设置塔机速度与变幅、回转、升降的惯性参数；测定并校准重量传感器参数。5.3.10系统安装调试完成后，安装调试人员应填写安装调试记录，并上传至塔机管控云平台。5.3.11恶劣环境条件下，下雨、下雪、大雾大风天气不应安装调试自动驾驶系统。5.4检查与验收5.4.1塔机自动驾驶系统调试完成后，应由塔机使用单位组织监理人员、项目安全员、塔机管理员和调试人员共同进行试验验证，完成塔机空载运行、加载运行、超载运行和运行避障等试验验收工作。5.4.2塔机空载运行试验：在塔机空载状态下，利用移动控制终端设置上、下料点位置坐标，激活塔机自动运行功能，验证吊钩到达上、下料点位置的准确性，并使用手持微动控制器验证吊钩微调控制状况。5.4.3塔机额载运行试验：根据塔机型号和起重臂最大幅度100%力矩额定载荷，选择相应的吊物重量，在移动控制终端设置上、下料点位置坐标，激活塔机自动运行功能，验证吊钩到达上、下料区位置的准确性；验证起吊和运行时吊物与小车的同步运行一致性和落料时重物底部距下料平面的安全距离，并使用手持微动控制器验证吊物微调控制运行的准确性。5.4.4塔机超载运行试验应符合以下规定：1在塔机起重臂根部吊起塔机起重臂最大幅度10m处力矩载荷110%的重物时，移动控制终端上应实时显示出吊起重物的实际重量，自动计算和显示出小车变幅安全运行最大限位位置。2利用手持微动控制器控制小车向外变幅运动，验证小车限位停止运行的位置与移动控制终端上显示的安全运行最大限位位置的一致性。5.4.5塔机自动避障试验：避障实验应做固定障碍物的避障试验和突然侵入吊钩运动路径的移动障碍物的避障试验。在塔机空载运行状态下，控制无人飞机悬停于吊钩和吊物运动路径前方20m外，验证塔机避让固定障碍物的功能；控制无人飞机突然闯入吊钩和吊物运行路径前方20m外，验证塔机避让移动障碍物的功能。5.4.6试验验收合格后，将塔机自动驾驶系统交付于使用方保管与使用，并填写试验验收与交付确认单，参与人员签字确认，上传至塔机管控云平台。验收确认单见附录B。6运行6.1运行准备6.1.1塔机使用单位应编制自动驾驶系统运行的专项方案，对塔机管理员和上下料操作员进行技术交底。技术交底书见附录D。6.1.2塔机自动驾驶系统开机后应自动进行开机自检，自检完成后应将自检内容及结果上传塔机管控云平台。6.1.3塔机管理员除按规定对塔机进行日常检查外，在塔机自动驾驶系统开机前应检查清洁塔机吊钩感应器上的激光雷达和摄像头。6.1.4塔机管理员在升塔完成后，应在移动控制终端重新设置塔高、升降编码器参数等塔机参数。6.2运行6.2.1塔机自动驾驶系统应按以下流程图运行图6.1系统运行流程图6.2.2塔机管理员和塔机司索信号工在塔机工作区域内任意位置，应能通过移动控制终端或手持微动控制器设置上、下料区位置。6.2.3应能通过移动控制终端或手持微动控制器将吊钩呼叫至上料点上方，使用手持微动控制器精准控制吊钩到达上料点位置，将吊物悬挂到吊钩上，遥控试吊，保证吊物悬挂平稳可靠，完成上料吊装。6.2.4应能通过移动控制终端或手持微动控制器下达自动运行指令，塔机中央控制系统自动规划运行路径，实现自动避障，控制吊钩自动运行至下料区上方边缘。6.2.5使用手持微动控制器精准控制吊钩到达下料点位置，完成下料任务后，当收到上料指令时，吊钩自动运行至下一个上料点；未收到上料指令时，吊钩自动上升至最高位置，等待下一个上料指令。6.2.6塔机停止工作前，使用手持微动控制器，控制吊钩回到最高位置，变幅到最小幅度，同时放开风标制动。6.2.7塔机停止工作后，塔机管理员应对系统进行安全检查，卸下塔机吊钩感应器充电电池并与移动控制终端、手持微动控制器一并放入充电存放箱内充电保存。塔机配电箱断电上锁。6.2.8移动控制终端和手持微动控制器应有专人管理，操作应符合施工现场安全管理规定。7维护与保养7.0.1塔机自动驾驶系统在使用过程中，应每天检查激光雷达感应器和摄像头镜片，并对其进行清洁，保持清洁度。7.0.2塔机自动驾驶系统在使用过程中，应按本规程附录C的项目定期对塔机自动驾驶系统进行检查、保养，确保运行可靠性。7.0.3塔机停止使用6个月以上、大雨或超六级风后，应对塔机自动驾驶系统进行检查和保养，达到自动驾驶系统设计功能要求。7.0.4在塔机使用完成拆除前，宜首先拆除塔机自动驾驶系统设备，并做好安全存放。

起草单位

中科骊久（济南）机器人有限公司广联达科技股份有限公司山东省建设科技与产业化中心有限公司山东省建设建工（集团）有限责任公司中国建筑第五工程局有限公司山东分公司山东三箭建设工程股份有限公司山东中建众力设备租赁有限公司大汉科技股份有限公司上海金虞机械有限公司

起草人

王全良王智徐博田均鹏朱小东孙增桂周建滨李东海丁洪磊陈留春孟庆坤李加敖李茂于浩宋吉锋张志强黄利伟石磊姚志强董太峰黄文武刘坤刘帅郑爱伟孙敬学王佳马官振张维丽孙丽君郭收田

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