起重机事故仿真方法、系统及其应用与流程

本发明涉及起重机仿真模拟，尤其涉及起重机事故仿真方法、系统及其应用。

背景技术：

1、起重机作为重物转运的重要设备，其被广泛应用在港口码头、货物仓库、车间等场地，由于起重机本身体积较大，且工作处理的对象重量高，因此，其在工作过程中，往往需要对其工作状态进行密切监测，以避免因为设备故障、操作不当等因素而导致起重机发生事故，随着起重机的广泛应用，如何提高其工作安全管理和事故预警监测，以及如何对起重机的运行事故进行仿真、回溯已经成为了时下热门的课题，而起重机作为重型设备，其投入服役的时间较长，因此，设计者在进行设计时，往往会具有较多的性能余量，以使得起重机在使用过程中能够具有较好的性能预留，而如何对起重机进行工作仿真，尤其是事故仿真，对起重机的设计、研发以及事后分析具有积极的现实意义，当前一些文献记载了将起重机运行过程中的影像数据进行三维化处理，以此实现仿真，而这种方式由于还缺少其他因素的考量(例如，天气、起重机自身状况的等)，其还存在一些仿真不全面，学习指导价值针对性较弱的情况，因此，如何提高起重机运行仿真的真实性和多元化，是非常具有积极现实意义的研究课题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种仿真度高、参考性佳且实施可靠的起重机事故仿真方法、系统及其应用。

2、为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种起重机事故仿真方法，其包括：

4、s01、采集并分析起重机历史事故资料和起重机工作数据，确定与起重机事故关联的事故类型、发生环境条件、起重机状态和操作记录，生成事故因素数据，然后根据事故因素数据和起重机工作数据，确定起重机在预设工作场地的工作参数限制；

5、s02、构建基于数字孪生的起重机工作场景和操作仿真平台，同时，导入用于仿真模拟的场景信息集和起重机信息集；

6、s03、获取待仿真数据，按预设要求根据待仿真数据选择起重机工作场景和起重机类型，以及确定起重机进行仿真的工作指令和工作参数，然后对起重机进行工作仿真模拟；

7、s04、实时记录起重机在工作仿真过程中的影像和工作状态数据，生成仿真影像记录和工作状态记录，将其汇集形成仿真记录数据，完成仿真。

8、作为一种可能的实施方式，进一步，本方案s01中，起重机历史事故资料所包含的数据至少包括起重机类型、发生环境参数、起重机发生事故时或发生事故前的工作参数、操作记录、起重载荷、事故后的姿态信息、正常工作时的姿态信息中的一项以上。

9、作为一种可能的实施方式，进一步，本方案起重机工作数据至少包括：起重机配置参数、性能参数、空载时的姿态信息；其中，所述性能参数包括起重机响应控制指令的时延数据，制动时的制动距离，以及加速时的最大加速度和移动时的最大速度。

10、作为一种较优的实施选择，优选的，本方案s02中，所述场景信息集包括：起重机工作场地信息、环境参数信息中的一项以上。

11、作为一种可能的实施方式，进一步，本方案所述起重机信息集包括：起重机类型、可操作信息、工作参数范围、工作参数限制，以及起重机处于正常状态时的姿态信息和处于事故或异常状态时的姿态信息中的一项以上。

12、作为一种可能的实施方式，进一步，本方案s03中所述的待仿真数据为经数据库中调取的起重机历史事故资料或通过人为自构建的仿真数据；所述待仿真数据所涵盖的数据内容至少包括起重机工作场景、起重机类型、环境参数、工作指令、工作参数、起吊载荷情况和起吊物规格信息中的一项以上。

13、作为一种可能的实施方式，进一步，本方案s03中，所述的待仿真数据为人为自构建的仿真数据，其包括一起重机工作过程中的视频影像；

14、s03还包括对视频影像数据进行信息提取，其包括：

15、a01、按预设时间间隔对视频影像进行图像帧提取，获得图像帧序列；

16、a02、对图像帧序列中的各图像帧进行特征定位和识别，分别生成定位信息和识别信息，然后根据定位信息和识别信息进行选取起重机上的特征点，再根据特征点确定起重机的姿态信息；

17、a03、根据不同图像帧中起重机的姿态信息，以及相同特征点的位置变化，获取起重机对应特征点在不同图像帧之间的位移速度信息；

18、a04、根据特征点在不同图像帧之间的位移速度信息，以及起重机在不同图像帧的姿态信息，对起重机在不同图像帧之间的姿态变化情况进行反演，生成姿态变化信息；

19、a05、将姿态变化信息作为待仿真数据所包含的数据之一。

20、作为一种可能的实施方式，进一步，本方案s03中，采用数字孪生的形式，对起重机进行工作仿真模拟，然后可视输出。

21、作为一种可能的实施方式，进一步，本方案s04中，从至少一个方向角进行实时记录起重机在工作仿真过程中的影像。

22、作为一种可能的实施方式，进一步，本方案s04中，还通过关键帧提取算法对仿真影像记录进行关键帧提取，然后获取所提取的关键帧在仿真影像记录中的时间点，并将其标记于关键帧和仿真影像记录中，然后将关键帧和其对应的时间点信息归集于仿真记录数据中。

23、基于上述，本发明还提供一种起重机运行模拟方法，其包括上述所述的起重机事故仿真方法。

24、基于上述，本发明还提供一种起重机事故仿真系统，其包括：

25、采集分析单元，用于采集并分析起重机历史事故资料和起重机工作数据，确定与起重机事故关联的事故类型、发生环境条件、起重机状态和操作记录，生成事故因素数据，然后根据事故因素数据和起重机工作数据，确定起重机在预设工作场地的工作参数限制；

26、数据存储单元，部署于互联网服务器或本地服务器中，其用于存储起重机历史事故资料、起重机工作数据和仿真模拟的场景信息集，以及起重机信息集；

27、仿真构建单元，用于构建基于数字孪生的起重机工作场景和操作仿真平台，同时，导入用于仿真模拟的场景信息集和起重机信息集；

28、任务解析单元，用于获取待仿真数据，按预设要求根据待仿真数据选择起重机工作场景和起重机类型，以及确定起重机进行仿真的工作指令和工作参数，然后对起重机进行工作仿真模拟；

29、仿真记录单元，用于实时记录起重机在工作仿真过程中的影像和工作状态数据，生成仿真影像记录和工作状态记录，完成仿真。

30、基于上述，本发明还提供一种计算机可读的存储介质，所述的存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行实现如上述所述的起重机事故仿真方法或上述所述的起重机运行模拟方法。

31、采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：本方案巧妙性通过以起重机历史事故资料和起重机工作数据作为数据基础，对其进行采集和分析后，再进行构建基于数字孪生的起重机工作场景和操作仿真平台，使得后续的起重机仿真过程中能够更好地贴合实际情况进行仿真模拟，而在待仿真的数据构建上，本方案可以通过调取历史事故资料或自行构建仿真数据，然后通过对其进行解析后，获取相关仿真基础数据，再确定起重机的工作场景和类型，以及其他工作数据，以实现模拟仿真，在仿真过程中对其进行影像和工作状态记录，有助于提高后续仿真效果分析的便利性和灵活性。