本發(fā)明涉及智慧施工，具體涉及了一種基于北斗定位系統(tǒng)的智能化纜索吊裝方法。

背景技術(shù)：

1、纜索吊裝法指的是利用懸掛的纜索運(yùn)輸和安裝構(gòu)件的施工方法。纜索吊裝法適用范圍廣泛，拱橋主拱圈架設(shè)施工與懸索橋加勁梁吊裝施工都較多使用纜索吊裝法。纜索吊機(jī)是主要運(yùn)用于工程領(lǐng)域的大跨度縱向吊運(yùn)的起重設(shè)備，在溝谷的兩岸設(shè)置塔架，在塔架上架設(shè)鋼絲繩作為主要的承重構(gòu)件，在鋼絲繩上懸掛起重跑車，拉動(dòng)跑車在鋼絲繩上往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)兩岸重物的運(yùn)輸。具有跨度大、效率高、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于山谷、河流等障礙物情況下起吊和運(yùn)輸重物。

2、目前在纜索吊裝施工中，主梁起吊高度、滑移行程通常采用測(cè)定放線長(zhǎng)度或采用角度編碼器來確定，并通過人工啟停卷揚(yáng)機(jī)方式控制位移和速度，這種方式采用測(cè)定放線長(zhǎng)度測(cè)吊裝高度時(shí)，由于承重索在重物作用下產(chǎn)生彈性變形，影響測(cè)量精度，且吊點(diǎn)同步性低。采用角度編碼器測(cè)量滑移行程時(shí)，跑車被牽引繩牽引而運(yùn)行，其運(yùn)行所達(dá)到的位置由牽引絞車上大摩擦輪軸上的角度編碼器提供信息來顯示。但跑車運(yùn)行過程中牽引繩的拉力不斷改變，繩的長(zhǎng)度也因彈性變形而發(fā)生變化，以致繩繞在大摩擦輪上的位置也相應(yīng)有所改變，因而跑車位置顯示的精確度會(huì)比較差，影響操作者對(duì)纜吊系統(tǒng)作業(yè)的監(jiān)控。同時(shí)目前纜索吊裝采用人工操作，操作人員通過人工控制卷揚(yáng)機(jī)的行程，特別是布置在兩岸的兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)操作人員需要通過對(duì)講機(jī)配合，跑車精度難以控制，定點(diǎn)停放精度低，同步性誤差大。由于在橋梁施工時(shí)，會(huì)涉及到多個(gè)跑車同時(shí)配合進(jìn)行工作，若是跑車的精度較低，同步性誤差較大的話，則會(huì)直接導(dǎo)致施工過程中，所吊物的最終落點(diǎn)存在誤差，導(dǎo)致施工出現(xiàn)嚴(yán)重失誤。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種基于北斗定位系統(tǒng)的智能化纜索吊裝方法，能夠提高在纜索吊裝過程中的定位精度，避免因?yàn)槎ㄎ痪葘?dǎo)致施工誤差較大。

2、本發(fā)明提供的基礎(chǔ)方案：基于北斗定位系統(tǒng)的智能化纜索吊裝方法，包括以下步驟：

3、s100：設(shè)置北斗基站，在橋梁主塔上設(shè)定參考點(diǎn)設(shè)置北斗定位終端并建立三維模擬坐標(biāo)系，確定參考點(diǎn)坐標(biāo)，并根據(jù)參考點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算各個(gè)節(jié)段梁定位后的目標(biāo)坐標(biāo)，根據(jù)節(jié)段梁的目的坐標(biāo)分別確定跑車和吊點(diǎn)的目標(biāo)坐標(biāo)；

4、s200：在跑車以及吊點(diǎn)上設(shè)置北斗定位終端，在跑車運(yùn)行時(shí)，通過北斗定位終端獲取跑車及吊點(diǎn)的實(shí)時(shí)定位，根據(jù)實(shí)時(shí)定位確定跑車和吊點(diǎn)的實(shí)時(shí)坐標(biāo)；

5、s300：在起吊時(shí)，根據(jù)吊點(diǎn)的實(shí)時(shí)坐標(biāo)以及吊點(diǎn)的目標(biāo)坐標(biāo)，確定吊點(diǎn)實(shí)際位置與目標(biāo)位置在垂直方向上的距離，根據(jù)垂直方向上的距離確定吊點(diǎn)起吊時(shí)的上升高度，控制起重卷揚(yáng)機(jī)的運(yùn)行使吊點(diǎn)達(dá)到上升高度；

6、s400：在運(yùn)送時(shí)，根據(jù)跑車的實(shí)時(shí)坐標(biāo)以及跑車的目的坐標(biāo)，確定跑車實(shí)際位置與目標(biāo)位置在順橋方向上的距離，根據(jù)順橋方向上的距離控制牽引卷揚(yáng)機(jī)的運(yùn)行。

7、s500：起吊時(shí)計(jì)算跑車當(dāng)前獲取到的實(shí)際坐標(biāo)與跑車目標(biāo)坐標(biāo)在垂直方向差值，得到垂直距離差；

8、s510：根據(jù)垂直距離差，調(diào)整起吊時(shí)吊點(diǎn)的上升高度。

9、本發(fā)明的原理及優(yōu)點(diǎn)在于：首先設(shè)置北斗基站，通過北斗基站實(shí)時(shí)為北斗定位終端提供高精度的定位服務(wù)。在橋梁主塔選擇一處參考點(diǎn)位作為原點(diǎn)建立模擬三維坐標(biāo)系。之后根據(jù)模擬計(jì)算，確定出各節(jié)段梁在完成安裝后的位置，根據(jù)節(jié)段梁的位置確定出在完成最終定位時(shí)，跑車和吊點(diǎn)的所在位置，從而通過模擬三維坐標(biāo)系推測(cè)出跑車和吊點(diǎn)在完成節(jié)段梁定位時(shí)的目標(biāo)坐標(biāo)。在跑車和吊點(diǎn)均安裝北斗定位終端，測(cè)得跑車和吊點(diǎn)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)的位置，以參考點(diǎn)為參照，確定出跑車和吊點(diǎn)在運(yùn)行時(shí)的實(shí)際坐標(biāo)。在起吊時(shí)，吊點(diǎn)連接節(jié)段梁，通過吊點(diǎn)坐標(biāo)上在垂直方向的位移，能夠確定出起吊高度，根據(jù)吊點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)和吊點(diǎn)的目標(biāo)坐標(biāo)確定出吊點(diǎn)在垂直方向上的距離，控制起重卷揚(yáng)機(jī)的運(yùn)行，使吊點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)與目標(biāo)坐標(biāo)中垂直方向的距離逐漸接近。同理，在通過跑車進(jìn)行節(jié)段梁運(yùn)送時(shí)，通過跑車的實(shí)際坐標(biāo)和目標(biāo)坐標(biāo)，確定出跑車當(dāng)前位置與目標(biāo)位置在沿橋方向上的距離，控制牽引卷揚(yáng)機(jī)的運(yùn)行，使跑車逐漸接近目標(biāo)位置。

10、同時(shí)，由于纜索本身并非一條直線，存在一定曲度，因此跑車在纜索上不同位置時(shí)，跑車相較于節(jié)段梁最終定位位置的高度也將不一致，兩端高中間低。纜吊過程中，為了使節(jié)段梁最終吊裝至目標(biāo)位置，首先是起吊時(shí)起吊一定高度，之后在跑車的牽引下沿順橋方向運(yùn)輸目標(biāo)位置。而由于跑車本身在纜索上運(yùn)行時(shí)，跑車的高度會(huì)因?yàn)槔|索的曲度產(chǎn)生變化，因此跑車到達(dá)目標(biāo)坐標(biāo)前后時(shí)，節(jié)段梁的高度會(huì)產(chǎn)生變化。通過計(jì)算跑車當(dāng)前獲取到的實(shí)際坐標(biāo)與跑車目標(biāo)坐標(biāo)在垂直方向差值，得到垂直距離差，以此來調(diào)整起吊時(shí)吊點(diǎn)的上升高度，預(yù)先考慮跑車在纜索上移動(dòng)產(chǎn)生的高度變化，使跑車最終到達(dá)目標(biāo)坐標(biāo)后，節(jié)段梁更加趨近于預(yù)定的定位位置，降低施工過程中的調(diào)整量。

11、相比于現(xiàn)有技術(shù)，提高了纜索吊裝的定位精度。通過在跑車和吊點(diǎn)上設(shè)置北斗定位終端，建立出模擬三維坐標(biāo)系，通過在三維坐標(biāo)系中模擬出節(jié)段梁完成定位后跑車和吊點(diǎn)的目標(biāo)坐標(biāo)。在實(shí)際操作過程中，根據(jù)獲取到的跑車和吊點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，使跑車和吊點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)逐漸趨近于目標(biāo)坐標(biāo)即可。配合北斗基站提供高精度的定位服務(wù)，在達(dá)到目標(biāo)坐標(biāo)后只需要進(jìn)行微調(diào)即可，相比于傳統(tǒng)編碼器的定位方式，利用北斗定位，是直接獲取到定位位置而非間接獲取，不受牽引繩因彈性形變長(zhǎng)度變化所造成的影響，降低定位誤差。

12、進(jìn)一步，所述s500包括以下步驟：

13、s511：獲取吊裝物體信息，根據(jù)吊裝物體信息調(diào)取預(yù)設(shè)好負(fù)載該吊裝物體的纜索變化模型，所述纜索變化模型用于反映起吊吊裝物體后，跑車在纜索上各個(gè)位置時(shí)，對(duì)纜索產(chǎn)生的形變影響；

14、s512：調(diào)取預(yù)設(shè)好的空載下的纜索變化模型；

15、s513：根據(jù)空載下的纜索變化模型以及吊裝該物體的纜索變化模型，計(jì)算跑車當(dāng)前獲取到的實(shí)際坐標(biāo)與目標(biāo)坐標(biāo)垂直方向上的垂直距離差。

16、在跑車具有負(fù)載時(shí)，負(fù)載物體重量較大時(shí)，會(huì)對(duì)纜索產(chǎn)生一定形變影響。纜索在不同位置處，以及所吊裝的物體重量不同，纜索產(chǎn)生的形變都會(huì)有所差別。通過預(yù)先負(fù)載各類物體，在纜索全段上進(jìn)行移動(dòng)，并記錄下跑車負(fù)載物體時(shí)在纜索上各個(gè)位置的纜索形變情況，以此進(jìn)行建模，最終得到負(fù)載各個(gè)類型物體的纜索變化模型。施工時(shí)，獲取到物體信息，再調(diào)取出對(duì)應(yīng)物體的纜索變化模型，確定到當(dāng)前實(shí)際坐標(biāo)與垂直方向上的垂直距離差。

17、進(jìn)一步，所述跑車有多組，每組跑車對(duì)應(yīng)一組吊點(diǎn)，所述s300包括以下步驟：

18、s310：根據(jù)各組吊點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)變化，確定各組吊點(diǎn)的高度位移量以及提升速度；

19、s311：識(shí)別各組吊點(diǎn)的之間的高度位移量差，實(shí)時(shí)判斷高度位移量差是否在允許范圍內(nèi)，當(dāng)高度位移量差在預(yù)設(shè)的允許范圍內(nèi)時(shí)，執(zhí)行s312，否則執(zhí)行s313；

20、s312：保持各吊點(diǎn)的起重卷揚(yáng)機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行；

21、s313：降低高度位移量較大的吊點(diǎn)對(duì)應(yīng)的起重卷揚(yáng)機(jī)的運(yùn)行速度，直到各吊點(diǎn)的高度位移量一致后恢復(fù)原運(yùn)行速度。

22、在節(jié)段梁纜吊過程中，由于節(jié)段梁具有一定長(zhǎng)度，通常是多組跑車共同配合運(yùn)作，因此需要保證提升以及運(yùn)送過程的同步。在起吊過程中，通過吊點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)的變化，可以確定出各組吊點(diǎn)的位移量以及吊點(diǎn)的提升速度。根據(jù)各組吊點(diǎn)的位移量計(jì)算得到吊點(diǎn)的高度位移差。判斷出各組吊點(diǎn)的高度位移差是否在預(yù)設(shè)的允許范圍內(nèi)，若是各組吊點(diǎn)之間的高度位移量差較大，節(jié)段梁會(huì)產(chǎn)生傾斜，為了保證節(jié)段梁平穩(wěn)的起吊，當(dāng)各組吊點(diǎn)之間的高度位移量差較大時(shí)，便控制其中高度位移量較大的吊點(diǎn)的起重卷揚(yáng)機(jī)降低運(yùn)行速度，并通過實(shí)時(shí)獲取到的高度位移量一致后，再恢復(fù)。利用北斗定位的方式，在施工過程中，能夠精確獲取到跑車吊點(diǎn)的位置變化，進(jìn)而能夠根據(jù)其具體位置識(shí)別同步性問題，保證吊裝過程中起吊和運(yùn)送的同步性。

23、進(jìn)一步，還包括以下步驟：

24、s330：當(dāng)各吊點(diǎn)由于高度位移量差不在允許范圍內(nèi)時(shí)，記錄各吊點(diǎn)當(dāng)前的高度位移量，標(biāo)記為分析位移量；

25、s331：當(dāng)識(shí)別到高度位移量差不在允許范圍而調(diào)整起重卷揚(yáng)機(jī)的運(yùn)行速度后，獲取從調(diào)整起重卷揚(yáng)機(jī)運(yùn)行速度到吊點(diǎn)高度位移量恢復(fù)一致的恢復(fù)時(shí)間；

26、s332：將各吊點(diǎn)的分析位移量、高度位移量差以及恢復(fù)時(shí)間打包生成分析數(shù)據(jù)包上傳至服務(wù)器，一個(gè)分析數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)一次吊裝；

27、s333：根據(jù)各個(gè)分析數(shù)據(jù)包中的各次吊裝中，各吊點(diǎn)的分析位移量、高度位移量差以及恢復(fù)時(shí)間對(duì)起重卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行故障識(shí)別。

28、在施工過程中，除了卷揚(yáng)機(jī)參數(shù)設(shè)定外，還有可能是因?yàn)榫頁P(yáng)機(jī)本身出現(xiàn)故障，從而導(dǎo)致起吊無法同步，導(dǎo)致高度位移量差較大。例如鋼絲繩受損、齒輪磨損、制動(dòng)器失效，導(dǎo)致卷揚(yáng)機(jī)起重量下降。卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩繃緊過度、限制開關(guān)失效燈原因?qū)е缕鸬醺叨炔粔?。電機(jī)速度不夠、鋼絲繩繃緊過度燈原因?qū)е缕鸬跛俣冗^慢等。當(dāng)每次由于高度位移量差因?yàn)椴辉谠试S范圍內(nèi)而調(diào)整起重卷揚(yáng)機(jī)的運(yùn)行速度后，記錄下當(dāng)前相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。包括有當(dāng)前各個(gè)吊點(diǎn)的高度位移量，作為分析位移量，吊點(diǎn)高度恢復(fù)至同步的恢復(fù)時(shí)間，以及各個(gè)吊點(diǎn)的高度位移量差。并打包上傳進(jìn)行存儲(chǔ)，此后根據(jù)各個(gè)分析數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)判斷是由于起重卷揚(yáng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)設(shè)定原因?qū)е鲁霈F(xiàn)吊點(diǎn)不同步的情況還是由于起重卷揚(yáng)機(jī)發(fā)生故障導(dǎo)致吊點(diǎn)不同步的情況。

29、進(jìn)一步，所述s333包括以下步驟：

30、s3331：根據(jù)各分析數(shù)據(jù)包中的恢復(fù)時(shí)間，識(shí)別各個(gè)數(shù)據(jù)包之間，恢復(fù)時(shí)間以及各個(gè)吊點(diǎn)的分析位移量相近的分析數(shù)據(jù)寶，為第一數(shù)據(jù)包，其余的為第二數(shù)據(jù)包；

31、s3332：當(dāng)?shù)诙治鰯?shù)據(jù)包數(shù)量在總數(shù)據(jù)包數(shù)量中的占比高于預(yù)設(shè)的占比閾值時(shí)，判斷起重卷揚(yáng)機(jī)存在故障，否則不存在故障。

32、當(dāng)由于高度位移量差導(dǎo)致對(duì)起重卷揚(yáng)機(jī)運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整，對(duì)吊點(diǎn)進(jìn)行同步，若是由于起始時(shí)卷揚(yáng)機(jī)參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤，由于參數(shù)是認(rèn)為設(shè)定，設(shè)定的具體參數(shù)會(huì)存在一定差異，因此最終的分析位移量和恢復(fù)時(shí)間會(huì)存在一定差異。而若是由起重卷揚(yáng)機(jī)本身故障引起，設(shè)定正確的運(yùn)行參數(shù)，因?yàn)楣收媳旧韺?dǎo)致的吊點(diǎn)不同步的情況下，由于故障本身固定，有故障本身引起的分析位移量以及恢復(fù)時(shí)間之間將趨于相近，因此，當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)包數(shù)量較多時(shí)，則判斷起重卷揚(yáng)機(jī)存在故障。

33、進(jìn)一步，所述s300還包括以下步驟：

34、s320：識(shí)別各組吊點(diǎn)的提升速度是否一致，當(dāng)不一致時(shí)，獲取高度位移量差是否在允許范圍內(nèi)；

35、s321：當(dāng)高度位移量差不在運(yùn)行范圍內(nèi)時(shí)，通過控制起重卷揚(yáng)機(jī)，使控制提升速度快的吊點(diǎn)的提升速度，趨近于提升速度慢的吊點(diǎn)的提升速度，否則控制提升速度慢的吊點(diǎn)的提升速度，趨近于提升速度快的吊點(diǎn)的提升速度。

36、識(shí)別在起吊過程中，各組吊點(diǎn)的提升速度是否一致，當(dāng)起吊速度不一致時(shí)，則也會(huì)造成提升時(shí)節(jié)段梁產(chǎn)生傾斜。因此在起吊過程中，當(dāng)?shù)觞c(diǎn)的速度不一致時(shí)，需要控制起重卷揚(yáng)機(jī)，使吊點(diǎn)的提升速度保持一致。當(dāng)各組吊點(diǎn)在高度位移差在允許的誤差范圍內(nèi)時(shí)，證明各組吊點(diǎn)的提升速度差距較小，因此控制當(dāng)前提升較慢的吊點(diǎn)的提高提升速度，逐漸趨近于提升較快的吊點(diǎn)的提升速度即可，保證高度位移量差在允許范圍內(nèi)即可。而當(dāng)?shù)觞c(diǎn)的高度位移量差不在允許范圍內(nèi)時(shí)，各組吊點(diǎn)的提升速度差距較大，此時(shí)需要降低提升較快的吊點(diǎn)的提升速度，才能保證吊點(diǎn)的高度位移量差保持在運(yùn)行范圍內(nèi)，因此此時(shí)是提升較快的吊點(diǎn)的提升速度趨近于提升較慢的吊點(diǎn)的提升速度。

37、進(jìn)一步，所述s400包括以下步驟：

38、s410：根據(jù)各組跑車的實(shí)時(shí)坐標(biāo)變化，確定各組跑車運(yùn)行時(shí)的移動(dòng)速度；

39、s411：計(jì)算各組跑車的移動(dòng)速度差，當(dāng)各組跑車之間的移動(dòng)速度差超過預(yù)設(shè)的允許范圍時(shí)，控制牽引卷揚(yáng)機(jī)使移動(dòng)速度較低的跑車提高移動(dòng)速度，以及使移動(dòng)速度較快的跑車降低移動(dòng)速度，直至各組跑車之間的移動(dòng)速度保持一致。

40、在跑車移動(dòng)時(shí)，通過跑車的實(shí)時(shí)坐標(biāo)變化，確定出各組跑車之間的移動(dòng)速度，并識(shí)別各組跑車之間的移動(dòng)速度差值是否較大，當(dāng)跑車的移動(dòng)速度差值較大時(shí)，控制移動(dòng)速度較快的跑車降低移動(dòng)速度，以及控制移動(dòng)速度較慢的跑車提高移動(dòng)速度，使各組跑車之間的移動(dòng)速度保持一致，提高同步性。

41、進(jìn)一步，所述s400還包括以下步驟：

42、s420：根據(jù)確定跑車實(shí)際位置與目標(biāo)位置在順橋方向上的距離，調(diào)整跑車的移動(dòng)速度，實(shí)際位置與目標(biāo)位置在順橋方向上的距離越小，跑車的移動(dòng)速度越小。