(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211186981.4 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 江苏省特种设备安全监 督检验研究 院 地址 210036 江苏省南京市 鼓楼区草场门 大街107号龙江大厦 (72)发明人 薛志钢　苏文胜　许晨旭　王松雷　 徐鹏程　王欣仁　 (74)专利代理 机构 江阴市权益专利代理事务所 (普通合伙) 32443 专利代理师 王凯 (51)Int.Cl. G06V 20/52(2022.01) G06V 20/40(2022.01) G06V 10/26(2022.01)G06V 10/44(2022.01) G06V 10/774(2022.01) G06V 10/82(2022.01) G06F 30/20(2020.01) G06N 3/08(2006.01) B66C 15/06(2006.01) B66C 15/00(2006.01) B66C 13/46(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 基于数字孪生的起重 机运行监测方法、 系统 (57)摘要 本发明公开了基于数字孪生的起重机运行 监测方法、 系统， 本方案巧妙性通过数字孪生技 术， 构建可视化的后台监测为龙门起重机的现场 工作提供远程监测服务， 同时， 通过记录龙门起 重机的操作执行日志来用于判断设备的健康度 问题 （即， 通过指令响应灵敏度或驱动效果来间 接判断） ， 除此之外， 还通过对起重机轨道预设范 围的影像进行判断是否存在异物干扰其行进， 进 一步， 结合影像中图像帧的差异来间接监测龙门 起重机的振动问题， 为龙门起重机的安全工作提 供良好的技 术监测策略。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115457479 A 2022.12.09 CN 115457479 A 1.一种基于数字孪生的起重机运行监测方法， 用于设置在室外的龙门起重机的工作运 行监测， 所述龙门起重机的龙门架两侧、 载重小车和吊钩上均设有用于定位其所在位置的 定位单元， 其特征在于， 所述 运行监测方法包括： 按预设条件对龙门起重机的工作场地进行建立参照坐标系， 同时， 对龙门起重机的龙 门架下方及两侧预设区域范围内的地形、 固定设施进行轮廓扫描获取， 建立施工场地数字 模型； 按预设条件 对龙门起重 机进行轮廓扫描形成起重 机数字模型； 获取龙门起重机的龙门架、 载重小车、 吊钩上定位单元的实时定位数据， 将 实时定位数 据与起重 机数字模型 结合并映射到施工场地数字模型中进行 可视化展示； 响应龙门起重机的工作启动信号， 按预设条件获取龙门起重机的工作状态信 息和操作 记录， 生成操作执 行日志； 获取操作执 行日志， 按预设条件 对其进行 数据判断和生成预警信息并输出。 2.如权利要求1所述的基于数字孪生的起重机运行监测方法， 其特征在于， 所述操作 执 行日志包括龙门起重机的操作指令发出后， 龙门起重机的龙门架、 载重小车或吊钩由第一 状态变为第二状态且在预设时长内保持速度恒定或变化小于预设振幅的时间。 3.如权利要求2所述的基于数字孪生的起重机运行监测方法， 其特征在于， 所述第 一状 态为移动时， 所述第二状态为停止； 所述第一状态为停止时， 所述第二状态为移动。 4.如权利要求1所述的基于数字孪生的起重机运行监测方法， 其特征在于， 所述龙门起 重机的龙门架两端还均设有一对影像获取装置， 该一对影像获取装置的影像摄取端朝下且 用于捕获龙门架两侧轨道的影像， 其中， 龙门起重机停止时， 所述轨道位于影像获取装置所 捕获画面的中部； 所述运行监测方法还 包括： 响应龙门起重机的工作启动信号， 对龙门架两侧轨道进行实时影像采集， 生成轨道影 像且将其导入检测神经网络中， 由检测神经网络， 对影像中的异物进 行检测识别， 输出检测 结果； 获得检测结果， 按预设条件输出 预警信息 。 5.如权利要求4所述的基于数字孪生的起重机运行监测方法， 其特征在于， 所述检测神 经网络的训练方法包括： 获取龙门架所连接轨道的影像， 对影像进行异物标注且标记其危险级别， 形成训练数 据集； 在训练数据集中选取 预设量的数据作为训练数据， 且将其 导入到神经网络中训练； 从训练数据集中的剩余数据中选取预设量的数据作为验证数据， 将其导入到经训练 的 神经网络中验证； 当验证结果不符合预设要求 时， 将训练数据重新导入到经训练 的神经网络 中继续训练 预设次数， 直至验证结果符合预设要求， 获得检测 神经网络 。 6.如权利要求 4所述的基于数字 孪生的起重 机运行监测方法， 其特 征在于， 其还 包括： 响应龙门起重机的龙门架在轨道上移动的信号， 实时获取轨道影像， 且按预设时间间 隔将其分割成图像帧；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115457479 A 2获取图像帧， 在图像帧画面中心建立基准线， 同时对图像帧中的轨道进行定位和轮廓 识别， 获得轨道轮廓； 以轨道长度方向的两侧轮廓为参照， 建立与轨道长度方向平行的中心参照线， 然后实 时计算基准线和中心 参照线的间距L并输出， 其中， 中心 参照线在龙门起重机停机时与 画面 帧的基准线重合， 即基准线和中心参照线的间距L= 0； 获取L且将其与预设阈值进行对比， 生成第一对比结果， 同时还对龙门架两侧的L进行 求取差值并将该差值与预设阈值进行对比， 生成第二对比结果； 获取第一对比结果和/或第二对比结果， 还预设条件输出预警信息和/或操作干预指 令。 7.如权利要求5所述的基于数字孪生的起重机运行监测方法， 其特征在于， 所述轨道影 像的为视频， 其帧数为25、 3 0、 40、 50或60帧/秒； 按预设时间 间隔分割成的图像帧中， 相邻图像帧的时间差不超过0.2 ～0.5秒。 8.如权利要求1至7之一所述的基于数字孪生的起重机运行监测方法， 其特征在于， 获 取操作执行日志， 按预设条件对其进行数据判断和生成预警信息并输出 的同时， 还按预设 条件输出操作干预指令， 所述操作干预指令包括停机、 制动或暂缓指令； 所述预警信息还均映射至施工场地数字模型中可视化输出。 9.基于数字 孪生的起重 机运行监测系统， 其特 征在于， 其包括： 定位单元， 为多个且布设在所述龙门起重 机的龙门架两侧、 载重小车和吊钩上； 模型构建单元， 用于按预设条件对龙门起重机的工作场 地进行建立参照坐标系， 同时， 对龙门起重机的龙门架下方及两侧预设区域范围内的地形、 固定设施进行轮廓扫描获取， 建立施工场地数字模型， 其还用于按 预设条件对龙门起重机进行轮廓扫描 形成起重机数字 模型； 数字孪生模型构建单元， 用于获取龙门起重机的龙门架、 载重小车、 吊钩上定位单元的 实时定位数据， 将实时定位数据与起重机数字模型结合并映射到施工场地数字模型中进 行 可视化展示； 施工监测单元， 用于响应龙门起重机的工作启动信号， 按预设条件获取龙门起重机的 工作状态信息和操作记录， 生成操作执 行日志； 预警处理单元， 用于获取操作执行日志， 按预设条件对其进行数据判断和生成预警信 息并输出。 10.一种计算机可读的存储介质， 其特征在于： 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权利要求1至8之一所述的基于数字孪生的起重机运行监测方 法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115457479 A 3