具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

发明人经过分析后意识到，在起重机吊装作业过程中，为了能够与施工要求相符合，需要更精细地确定起重机的能力范围。例如，起重机吊装作业的环境复杂，因此在吊装作业之前，最好对起重机所能达到的最大最小幅度范围、起升高度范围、最大吊重能力等性能进行预估。图1示例性地示出了起重机的作业场景示意图。设该场景中，吊装目标为将物体A由B点移至C点，并且已知B、C两点之间的距离。这就需要起重机在BC段任意一点的吊重能力均大于物体A的重量。而在起重机的工作过程中，随着起重机工况、姿态的变化，其吊重能力并非是恒定不变的。因此，发明人提出了一种结合起重机的轨迹和工况预测起重机性能的方案，使得操作者能够了解在具体工况下，起重机在多个操作位置的性能。下面参考图2描述本发明起重机作业保护方法的实施例。

图2示出了根据本发明一些实施例的起重机作业保护方法的流程示意图。如图2所示，该实施例的起重机作业保护方法包括步骤S202～S208。

在步骤S202中，根据起重机的作业轨迹，预测起重机将要执行的动作。

在一些实施例中，作业轨迹包括变幅作业运动轨迹、回转作业运动轨迹、或者伸缩作业轨迹中的至少一种。例如，若起重机在一段时间内的臂长和回转角度不变，而变幅角度持续减小、幅度持续增大，则可判定为起重机当前和即将要执行的动作为变幅下落动作。又例如，若起重机在一段时间内的臂长、变幅角度、幅度不变，而回转角度持续增加，则可判定为起重机当前和即将要执行的动作为右回转动作。又例如，若起重机在一段时间内回转角度、变幅角度、幅度不变，臂长持续增加，则可判定为起重机当前和即将要执行的动作为伸臂动作。

在一些实施例中，可以预先设置一个或多个动作对应的作业轨迹，以便通过匹配的方式来预测起重机将要执行的动作。

在步骤S204中，根据起重机的实时工况数据，确定预存的起重机性能数据中，与起重机将要执行的动作关联的性能数据。

在一些实施例中，可以通过压力检测元件、长度检测元件、角度检测元件、风速检测元件或水平度检测元件中的至少一种来获得起重机的实时工况数据。

在一些实施例中，预存的起重机性能数据包括多个文件，每个文件例如可以是一张起重机性能表，对应一种工况下或一种起重机型号下的起重机性能信息。实时工况数据可以包括起重机当前的臂长、回转角度、变幅角度等当前状态数据，还可以包括起重机当前所使用的工况设置数据，例如包括工况类型、伸臂形式、倍率、配重、支腿、回转区域等。预存的起重机性能数据可以从力矩限制器或其他存储模块中读取。起重机性能表的一个示例可以参考表1。

表1

在一些实施例中，根据起重机的工况设置数据和预存的起重机性能数据，确定第一关联性能表；根据起重机的实时工况数据和预测的起重机将要执行的动作，确定关联性能表中的第一关联性能区域，作为与起重机在当前工况下将要执行的动作关联的性能数据。

在步骤S206中，根据关联的性能数据，预测起重机的性能。

在一些实施例中，起重机的性能包括吊重性能，即最大吊重值。此外，还可以包括幅度、回转角度、臂长等性能。

例如，起重机执行变幅动作。根据已知的作业轨迹，起重机执行了从80°到50°的变幅操作。而根据已知的作业目标，起重机还需要执行50°到30°的变幅操作才能够完成所需的吊重。在这种情况下，可以查询关联的数据中50°到30°的变幅操作所涉及的起重机的性能。

在一些实施例中，当关联的数据中直接包含有起重机的性能时，直接从中读取相应数据。

在一些实施例中，当关联的性能数据中不包含所需的性能数据时，需要进行进一步计算。在一些实施例中，对关联的性能数据进行插值或拟合，获得预测的起重机的性能。例如，当需要50°到30°的变幅操作所涉及的起重机的性能、而关联的性能数据中仅有20°、40°和60°对应的数据时，可以通过插值或拟合的方式获得50°到30°的变幅操作所涉及的起重机的性能数据的更多值，例如30°、35°、45°对应的性能数据等等。

在一些实施例中，可以将预测的起重机的性能输出给人机交互模块，例如，可以输出未来的若干个离散状态点的性能。图3A、3B和3C示出了性能预估结果示意图。幅度运动轨迹是指预定时间内变幅角度、幅度、实际重量根据时间的变化曲线，图3A示出了变幅动作的性能预估结果。回转运动轨迹是指预定时间内回转角度、实际重量根据时间的变化曲线，图3B示出了回转动作的性能预估结果。图3C则示出了伸缩动作的性能预估结果。从而，操作者可以更直观地了解即将执行的动作所对应的起重机的性能，从而进一步提高了操作的安全性和操作效率。

在步骤S208中，在起重机的作业性能达到预测的性能的情况下，执行保护操作。

在一些实施例中，保护操作包括限制起重机的动作、减速或输出报警信号中的至少一种。在一些实施例中，报警包括在接近极限状态时的预警，例如，警示信号灯变为黄色，图标及文字提示当前状态，并进行自动减速；在超出极限位置时的报警，例如，警示信号灯变为红色，图标及文字提示当前状态，并停止相关动作。

通过上述实施例的方法，可以根据起重机的已操作的情况以及当前的工况对起重机即将执行的操作所对应的性能进行预测，从而操作者可以根据预测结果了解起重机在操作过程中多个位置上的极限状态，提高了操作的安全性和效率。

本发明的实施例还可以在执行作业前，预测起重机作业的多个极限值，以便操作者提前判断作业是否可行。仍以图1为例，在起重机作业过程中，需要满足B、C点对应的幅度值在允许的幅度范围内，B、C对应的角度值在允许的范围内。因此，本发明还提供了一种预测极限值的方案，以便为操作者的安全、高效的操作提供更多的信息。下面参考图4A描述本发明极值预测方法的实施例。

图4A示出了根据本发明一些实施例的极值预测方法的流程示意图。如图4A所示，该实施例的极值预测方法包括步骤S402～S406。

在步骤S402中，根据输入的起重机的工况的设置数据，确定预存的起重机性能数据中，与工况的设置数据关联的性能数据，其中，关联性能信息包括工况的幅度的极值、臂长的极值、重量的极值。例如，幅度的极值可以包括幅度的极大值或极小值中的至少一个。

在一些实施例中，操作者可以通过起重机的交互界面输入工况的设置数据。工况的设置数据例如包括工况类型、伸臂形式、倍率、配重、支腿、回转区域等中的一个或多个。

在一些实施例中，根据输入的起重机的工况设置数据和预存的起重机性能数据，确定第二关联性能表；根据起重机的当前状态数据，确定关联性能表中的第二关联性能区域，作为与工况的设置数据关联的性能数据。

起重机的当前状态数据例如包括臂长、变幅角度、幅度、高度、回转角度或压力中的一种或多种。如果之后的操作直接在当前状态下进行，可以直接预测相应的极值，以提高操作者的操作效率。当然，操作者也可以输入之后的操作所对应的臂长、变幅角度、幅度、高度、回转角度、压力等状态值，并基于操作者输入的状态数据进行预测，以提高预测的灵活性。

在一些实施例中，与工况的设置数据关联的性能数据还包括臂长、重量等信息，以描述在各种臂长、重量条件下，起重机的性能参数或其他参数。

在步骤S404中，根据与工况的设置数据关联的性能数据、以及起重机的结构参数数据，确定起重机在该工况下的高度极值或角度极值中的至少一种。

在一些实施例中，可以通过预设的函数关系来计算高度极值、角度极值。例如，根据起重机的臂长和幅度，利用三角函数关系，可以计算出相应的吊重高度和起重臂的角度。起重机的结构参数描述了起重机的关键部件、关键作业点等的相对位置、距离等信息，从而可以对计算中使用的或计算出的物理量进行修正。例如，在利用臂长和幅度计算角度时，由于幅度是指起重机的回转中心到吊重正下方的距离，因此需要将回转中心到伸缩臂后铰点之间的距离去除，以便获得更准确的计算结果。

在步骤S406中，将确定的至少一种极值输出给起重机的人机交互模块。

图4B示例性地示出了起重机的各项性能参数极值的计算结果。如图4B所示，起重机的臂长为18.1m；当前幅度为12.3m，最大幅度和最小幅度分别为15.6m和3.0m；当前角度为35.1°，最大角度和最小角度分别为78°和31.1°；当前高度为12.4m，最大高度为19.7m；当前吊重为22t，最大吊重为45t。该计算结果可以显示在起重机的屏幕上。

通过上述实施例的方法，起重机的操作者可以更直观地了解在具体的工况设置下起重机的极限操作性能，以预判当前的工况设置是否能够满足作业需求。如果无法满足，操作者可以及时更改工况设置或者作业目标，提升了起重机的作业效率。

下面参考图5描述本发明起重机作业保护装置的实施例。

图5示出了根据本发明一些实施例的起重机作业保护装置的结构示意图。如图5所示，该实施例的起重机作业保护装置500包括：动作预测模块5100，被配置为根据起重机的作业轨迹，预测起重机将要执行的动作；关联数据确定模块5200，被配置为根据起重机的实时工况数据，确定预存的起重机性能数据中，与起重机将要执行的动作关联的性能数据；性能预测模块5300，被配置为根据关联的性能数据，预测起重机的性能；保护模块5400，被配置为在起重机的作业性能达到预测的性能的情况下，执行保护操作。

在一些实施例中，关联数据确定模块5200进一步被配置为根据起重机的工况设置数据和预存的起重机性能数据，确定第一关联性能表；根据起重机的实时工况数据和预测的起重机将要执行的动作，确定关联性能表中的第一关联性能区域，作为与起重机将要执行的动作关联的性能数据。

在一些实施例中，性能预测模块5300进一步被配置为对关联的性能数据进行插值或拟合，获得预测的起重机的性能。

在一些实施例中，作业轨迹包括变幅作业运动轨迹、角度作业运动轨迹、或伸缩作业运动轨迹中的至少一种。

在一些实施例中，保护操作包括限制起重机的动作、减速或输出报警信号中的至少一种。

在一些实施例中，起重机作业保护装置500还包括：输出模块5500，被配置为将预测的起重机的性能输出给起重机的人机交互模块。

在一些实施例中，关联数据确定模块5200进一步被配置为根据输入的起重机的工况的设置数据，确定预存的起重机性能数据中，与工况的设置数据关联的性能数据，其中，关联性能信息包括工况的幅度的极值、臂长的极值、重量的极值；起重机作业保护装置500还包括：极值确定模块5600，被配置为根据与工况的设置数据关联的性能数据、以及起重机的结构参数数据，确定起重机在工况下的高度极值或角度极值中的至少一种；输出模块5500，被配置为将确定的至少一种极值输出给起重机的人机交互模块。

在一些实施例中，关联数据确定模块5200进一步被配置为根据输入的起重机的工况设置数据和预存的起重机性能数据，确定第二关联性能表；根据起重机的当前状态数据，确定关联性能表中的第二关联性能区域，作为与工况的设置数据关联的性能数据。

在一些实施例中，与工况的设置数据关联的性能数据还包括臂长或重量中的至少一种。

在一些实施例中，起重机作业保护装置500位于起重机的力矩限制器中。

下面参考图6描述本发明起重机作业保护系统的实施例。

图6示出了根据本发明一些实施例的起重机作业保护系统的结构示意图。如图6所示，该实施例的起重机作业保护系统60包括：起重机作业保护装置610，其具体实施方式可以参考图5实施例中的起重机作业保护装置500；以及，人机交互模块620，被配置为显示起重机作业保护装置预测的、起重机的性能。

在一些实施例中，人机交互模块620进一步被配置为接收操作者输入的、起重机的工况的设置数据。

在一些实施例中，人机交互模块620进一步被配置为显示起重机的极值。

在一些实施例中，起重机作业保护系统60还包括：存储模块630，被配置为存储起重机性能数据或者起重机的结构参数数据中的至少一种。

在一些实施例中，起重机作业保护系统60还包括：数据采集模块640，包括压力检测元件、长度检测元件、角度检测元件、风速检测元件、水平度检测元件中的至少一种，被配置为采集起重机的实时工况数据。

在一些实施例中，起重机作业保护系统60还包括：安全控制模块650，被配置为在起重机的作业性能达到预测的性能的情况下，执行保护操作。

在一些实施例中，操作者可以首先通过人机交互模块上设置要使用的工况类型、长度等可约束因素的范围。然后，起重机作业保护装置结合存储模块中预存的性能数据、结构参数数据和当前实时采集数据，对设置工况进行极值预测、并通过人机交互模块展示给使用者，使其对即将进行的动作进行危险性预判，进而选择是否需要进行工况调整。起重机开始吊装作业后，起重机作业保护装置结合运动轨迹、实时工况数据、预存结构参数及性能数据，实时进行N个点的性能预测，以便保证起重机在作业过程中始终处于安全状态。

图7示出了根据本发明一些实施例的起重机的结构示意图。如图7所示，该实施例的起重机70包括起重机作业保护系统71，其具体实施方式可以参考起重机作业保护系统60，这里不再赘述。

图8示出了根据本发明另一些实施例的起重机作业保护装置的结构示意图。如图8所示，该实施例的起重机作业保护装置80包括：存储器810以及耦接至该存储器810的处理器820，处理器820被配置为基于存储在存储器810中的指令，执行前述任意一个实施例中的起重机作业保护方法。

其中，存储器810例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)以及其他程序等。

图9示出了根据本发明又一些实施例的起重机作业保护装置的结构示意图。如图9所示，该实施例的起重机作业保护装置90包括：存储器910以及处理器920，还可以包括输入输出接口930、网络接口940、存储接口950等。这些接口930，940，950以及存储器910和处理器920之间例如可以通过总线960连接。其中，输入输出接口930为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口940为各种联网设备提供连接接口。存储接口950为SD卡、U盘等外置存储设备提供连接接口。

本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现前述任意一种起重机作业保护方法。

本领域内的技术人员应当明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解为可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。