语音控制视频辅助装置智慧塔吊眼的制作方法
【专利摘要】本发明经语音输入、杂音消噪、录音存储、语音筛选识别、中央处理器、电源等模块处理后输出RS485信号控制各485接受设备等。下文仅说明语音操控高清变倍球机云台、变倍，显示塔机司机在施工现场的视觉盲区功能。本发明即可在塔机大臂最远端有线安装一个球机语音控制单独用于一般高层建筑从高空观看被吊装物及现场情况；又可在超高层建筑工地通过中心控制盒依据塔机回转支撑转盘齿轮处传感器的数据自动切换接收的视频频率、视频发射器的电源开关、不同球机的地址码，按照塔机大臂的运行角度自动显示地面不同现场图像。此发明操作简单反应灵敏稳定，解放司机的双手双脚更利于司机的专注操控起重机械。本系统也可由地面接收系统接收视频图像做监控用或联网由关部门人员观看查询。
【专利说明】
语音控制视频辅助装置智慧塔吊眼
技术领域
[0001]本发明系嵌入式语音控制结合单片机技术消除在起重机械工作中存在盲区的问题。它具有体积小、功耗低、可靠性高、投入小、安装方便灵活等优点。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的发展和国家集约用地的要求，建筑物越来越好高，密度越来越大，高层、超高层建筑拔地而起。而目前塔式起重机等起重机械司机在吊装、搬运货物时都存在视觉盲区，仅靠信号工对讲机指挥容易误听指令造成错误操作。因塔机司机存在盲区无法看到被吊装物及现场情况而无法做出自己正确的判断，效率低且存在超重、斜拉等安全隐串
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[0003]有的工地为解决塔机司机视觉盲区问题在塔机大臂某处安装普通监控球机，因为位置固定但吊装物在运动、起吊点和卸货点位置变动，司机要随时手动操作鼠标或遥控器调整云台、焦距。但司机工作时左右手要分别操作二个联动操纵杆来控制塔机旋转、跑车进退、吊钩上下，如同时再控制遥控器或鼠标、摇杆难免顾此失彼手忙脚乱。所以此类图像显示系统很不实用形同虚设。
[0004]有的工地把摄像头按在塔机大臂跑车某处，因跑车处没有电源需用蓄电池或拖线供电。因在高空人工充电困难危险，长期拖线供电行走运动中易断线且维修困难。用风能发电、太阳能发电理论上环保但因在高空运动环境会因恶劣、阴雨雾霾等难以保证电源的供电稳定而导致视频发射器、摄像头停止工作。除塔机大臂转动、风力的原因外跑车在运行中震动极大图像抖动严重很难看清吊钩被吊装物。
[0005]市场上销售的自动跟踪球机靠红外线源跟踪的，距离仅10米左右工地现场无法使用;而靠图像判别跟踪吊钩理论上可行但因工地现场塔机型号不同吊钩不同及被吊装物复杂多变、吊钩在空中旋转等原因无法靠图像判别实现准确跟踪。
[0006]采用电位器等传感器确定吊钩的位置因传感器磨损或本身数值不稳定等原因造成数值偏差无法精确测出吊钩的空间位置;雷达空间定位等会因基站设置成本造价及高，不经济使用单位无法接受，GPS定位因精度较低也无法使球机实时跟踪吊钩吊装物。
[0007]因塔吊在高空运动受风和振动的影响，普通的监控支架安装在高空塔吊上易损坏。
【发明内容】
[0008]本系统采用220v供电，在控制器内部经过，变压器，整流滤波，稳压管输出5v，供给内部的微控系统供电。本系统采用宽频带话筒，低音和高音都不会失真，可以提高识别准确率。
[0009]为使不同的操作者的语音都能识别而采用录音对比方式识别，先把控制器板上的拨码开关拨到录音端，进行录音去掉环境噪音存储在存储器中，然后将控制板上的拨码开关拨到另外一端，这时操作者通过语音发命令经过滤波去掉环境噪音后将录制的语音和发出的命令语音进行对比，把对比的结果存储在存储器中判别录制的语音:上(up)、下(down)、左(left)、右(right)、停(stop)、放大(zoom in)、缩小(zoom out)执行不同命令语音命令控制球机的运转角度、变倍、运行。
[0010]本控制器采用性能较高的MCU，利用I2C扫描读出语音识别模块存储器里的识别结果。根据结果查找出球机的命令后发出命令控制球机。同时对语音识别模块里面的识别结果进行复位。
[0011]本控制器的按钮用来设置录音的段数、保存清除录音、球机的手动控制，数码管显示显示球机的水平垂直角度、时间等。另设拨码器是用来识别建筑物标识和它控制的球机的地址码以对应，使它对应的球机只接受相应的控制信号，避免和其他建筑物的指令控制信号干扰。
[0012]单片机的输出电平是TTL传输的距离很短为增加电路的稳定性采用具备查分输出的485信号输出，和球机上的485信号无缝对接;本系统一般高层时独立使用主机和安装在大臂某处的球机、DVR、显示屏从高空观察吊钩和被吊装物、现场;用于超高层建筑物时主控机选用自动切换地址码、频率开关模块，且在回转转盘处安装传感器以检测塔吊大臂水平旋转的具体位置，控制器根据大臂的角度数据控制对应盲区地面位置球机的地址码、无线485信号，使它接受语音的控制指令调整云台水平、垂直旋转以对准吊钩；同时打开对应球机的无线视频信号收发射器，此时安装到驾驶室的DVR显示屏即显示接收到对应球机的视频图像，塔机司机可观看从高空和地面2个方位球机视频，综合显示吊钩被吊装物和现场图像。
【附图说明】
[0013]图1是本发明原理图
[0014]图2是本发明应用实施结构图
[0015]图3是本发明系统组成图(单球机用于一般高层)
[0016]图4是本发明超高楼层盲区多个球机布置示意图
【具体实施方式】
[0017]本系统采用高保真宽频带话筒接受命令语音录音后经消噪滤波后与先存入的命令语音对比判别，经单片机分析运算后执行上(up)、下(down)、左(left)、右(right)、停(stop)、放大(zoom in)、缩小(zoom out)不同语音命令控制球机的运转角度、变倍、运行。
[0018]为保证传输距离及稳定性增加电路的稳定性，采用具备查分输出的485信号输出，和球机上的485信号无缝对接;为方便不同环境用户本装置可为有线、无线视频及485传输。为方便用户观察设备运行数据，设数码管显示来显示录音的段数、时间、球机的水平垂直角度，按钮用来录音、存储清除等。另设拨码器来识别这建筑物的标识要和他控制的球机的地址对应只接受他发送的信号，避免和其他楼的信号干扰。
[0019]如一般高层建筑单独把球机在塔机大臂某处应采用阻尼防震安装支架固定，球机电源线、RS485视频线分别与驾驶室内电源、控制盒、录像机显示屏连接可单独使用；如超高层建筑物在地面合适位置布置多个球机，语音控制云台、变倍观看视觉盲区。主控机角度传感器控制自动模块切换地址码、收发频率联通对应的地面球机，无线视频接收模块与驾驶室内DVR、显示器对应接口连接，组成视频盲区自动显示系统。
[0020]在必要时可加装地面接收系统(视频无线接收器、DVR、摇杆键盘、显示屏等)对工地现场重大危险源进行在线监控或网络传输至有关部门。
【主权项】
1.本系统采用220V供电，在控制器内部经过变压器、整流滤波、稳压管输出5v，供给内部的微控系统供电。语音主控机依据传感器的数据自动匹配塔机大臂所在位置区间地面的球机地址码、发射接受器频率控制云台、变倍;驾驶室内显示器接收联通的球机实时显示现场图像，自动高效无延时。2.本系统采用频带较宽的话筒以提高识别的准确率，低音和高音都不会失真。为使不同的操作者的语音都能识别采用录音对比的方式识别，先把控制器板上的拨码开关拨到录音端进行录音，去掉环境噪音存储在存储器中。后将控制板上的拨码开关拨到另外一端，这时操作者就可以通过语音发命令经过滤波，去掉环境噪音后和录制的语音进行对比。3.语音识别主要是语音对比将录制的语音和后面发错的命令语音进行对比，把对比的结果存储在存储器中。我们可录制的英语、汉语等可通用国际市场。用上(up)、下(down)、左(left)、右(right)、停(stop)、放大(zoom in)、缩小(zoom out)发出的这七个语音命令控制球机的云台运转角度和镜头变倍、停止。4.本控制器采用性能较高的MCU利用12C扫描读出语音识别模块存储器里的结果。根据结果查找出球机的命令发出指令控制球机，同时对语音识别模块里面的识别结果进行复位，一般高层建筑物将高清变倍球机用阻尼减震支架安装在塔机大臂某处;如用于超高层工程中可在回转转盘处安装传感器记录塔机大臂旋转角度，将此信息数据传送给单片机同时单片机接收此数据判断塔机大臂的运行位置，自动选择发射对应的球机地址码、视频发射开关、联通控制地面对应盲区位置的地面球机后由语音控制装置调整其云台方位、变倍，视频信号有线或无线联接DVR、显示屏后在驾驶室内屏幕实时显示现场视频图像。5.本控制器的按钮和显示是用来设置录音录像的段数、记忆塔机大臂的运行位置、球机的手动设置数据，显示球机的水平垂直角度等。另设拨码器用来识别建筑物的标识与它控制的球机的地址对应，使它对应的球机只接受它发送的信号，避免和其他建筑物盲区显示系统发出的信号干扰同时要和发射和接收频率一一对应。6.单片机的输出电平是TT L传输的距离很短，为增加电路的稳定性采用具备查分输出的485信号输出，和球机上的485信号无缝对接。一般高层建筑在大臂某处安装球机有线直联本语音控制主机;如超高层复杂工地现场为自动识别不同盲区设置的球机，可在回转转盘处加装传感器以检测出塔吊大臂水平旋转角度，控制大臂所在位置对应的球机地址码、无线485信号，使它接受语音的控制信号调整云台水平，垂直旋转以对准吊钩；同时自动打开这个球机的无线视频信号发射接收器，此时安装在驾驶室的显示屏就接收到从大臂某处、地面两个球机的2路视频图像以加强司机的视频判断。7.因起重设备工作在高空且在运动中，为消除图像抖动问题采用了防抖动电子集成模块;因塔机在高空工作中受振动、风力的影响，如球机安在塔机大臂最远端必须采用阻尼减振专用支架安装，否则球机图像抖动严重且易损坏。
【文档编号】H04N5/232GK106006382SQ201610421558
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】杜颂庶, 李鲲, 吕剑, 王魁, 杜颂意
【申请人】杜颂庶, 杜颂意