限高专利在建筑施工中的应用场景

是专利

建筑行业作为国民经济的支柱产业之一,其安全生产与高效施工一直是行业发展的核心议题,而在各类建筑工程的实施过程中,施工高度的有效控制不仅关系到工程的合规性与周边环境的和谐,更直接影响着施工人员的生命安全与施工设备的稳定运行。随着近年来我国城市建设速度的不断加快,以及对安全生产标准要求的持续提高,如何通过技术创新来实现对施工过程中高度的智能化、精准化管理,成为了众多科研机构与企业关注的焦点,而在此背景下,限高相关的专利技术应运而生,并逐渐在建筑施工领域展现出其独特的应用价值与广阔的发展前景。

在建筑施工的复杂场景中,不同类型的施工机械和作业环节都可能面临高度限制的挑战,例如在城市中心区域进行建筑拆除或新建作业时,往往需要严格遵守当地政府关于建筑高度、施工机械作业半径与周边建筑物、高压线、航空器起降空域等安全距离的规定,若未能有效控制施工高度,不仅可能导致工程停工、面临行政处罚,更可能引发严重的安全事故。根据国家专利局公开的信息显示,近年来我国在建筑施工安全领域的专利申请数量呈现逐年递增的趋势,其中涉及限高控制技术的专利占比显著提升,这些专利通过巧妙的机械结构设计、先进的传感器融合技术或智能的自动控制系统,为不同施工场景下的高度限制难题提供了多样化的解决方案。

以常见的塔式起重机(简称塔吊)为例,其作为建筑工地上的核心起重设备,塔身高度和起重臂的作业幅度都需要根据施工现场的具体环境进行严格管控,传统的塔吊高度控制多依赖于人工观察和经验判断,这种方式不仅效率低下,而且容易因人为疏忽或视觉误差导致操作失误。而通过检索科科豆或八月瓜等专业的知识产权服务平台,能够发现大量针对塔吊限高的创新专利技术,这些技术方案通常会集成激光测距传感器、角度传感器以及高精度GPS模块等多种感知设备,实时采集塔吊的实时高度、起重臂仰角以及所处地理位置信息,并将这些数据传输至中央控制器与预设的安全高度阈值进行比对分析,一旦检测到塔吊即将达到或超出限制高度,系统会立即发出声光报警信号,同时自动切断相关动力回路,强制停止塔吊向危险高度方向的动作,从而实现对塔吊作业高度的主动预防和智能控制,这种技术手段极大地提升了塔吊操作的安全性和可靠性,有效降低了因超高作业引发的碰撞事故风险。

除了大型起重设备外,在建筑施工中广泛使用的施工升降机(俗称施工电梯)也是限高专利技术的重要应用对象,施工升降机主要用于运送施工人员和物料,其运行高度直接关系到人员的生命安全,传统的施工升降机虽然也配备了限位开关等安全装置,但这些装置多为机械触发式,在长期使用后容易出现磨损、失灵等问题,且其预警功能相对滞后。近年来,一些新型的施工升降机限高专利技术开始采用基于机器视觉和深度学习的智能识别方法,通过在升降机轿厢顶部或导轨架上安装高清摄像头和边缘计算单元,对升降机运行轨迹周围的环境进行实时图像采集和分析,利用训练好的神经网络模型自动识别出楼顶女儿墙、脚手架顶部、上方障碍物等关键高度参考点,并结合升降机自身的运行速度和位置信息,提前预测可能发生的超高风险,在达到预设的预警高度时,系统会向升降机司机发出语音提示,若继续上行接近危险高度,则会启动紧急制动程序,这种主动式、智能化的限高保护机制,相比传统的机械限位装置,具有更高的灵敏度和可靠性,能够为施工升降机的安全运行提供更全面的保障。

在建筑幕墙安装、室内外装饰装修等高空作业环节,施工人员通常需要借助高空作业平台、吊篮等设备进行操作,这些设备的作业高度同样需要进行严格限制以防止人员坠落或设备倾覆。相关限高专利技术在这些场景中的应用,则更加注重人机协同与操作便捷性的平衡,例如,一些专利技术会在高空作业平台的支腿或吊篮的悬挂机构上安装压力传感器和倾角传感器,实时监测设备的支撑稳定性和倾斜角度,当作业高度增加导致设备稳定性下降,或检测到平台即将超出预设的安全作业高度范围时,系统会通过安装在操作手柄上的振动反馈装置或显示屏上的动态警示图标,及时提醒操作人员调整作业姿态或停止升高操作,部分高端系统还能与操作人员的智能安全帽进行联动,通过头盔内置的骨传导耳机传递语音指令,确保在嘈杂的施工环境中信息传递的有效性,这种将限高控制与设备状态监测、人员安全防护深度融合的技术方案,不仅实现了对作业高度的精准控制,更构建了一套全方位的高空作业安全防护体系。

随着我国建筑行业朝着绿色化、工业化、智能化方向的不断转型,以及新型基础设施建设的快速推进,限高专利技术也在不断与物联网、大数据、数字孪生等新兴技术深度融合,展现出更广阔的应用前景。例如,一些企业正在研发的基于数字孪生的施工场地全域限高管理系统,通过在施工现场部署大量的物联网感知终端,构建起虚拟的数字孪生模型,将各类施工设备的实时位置、高度信息、运行状态以及周边环境的高度限制参数全部集成到数字平台中,实现对整个施工场地高度资源的动态规划与智能调度,当某台设备的作业高度可能与周边设备或建筑物发生冲突时,系统会提前进行预警并给出最优的高度调整建议,这种全域化、智能化的限高管理模式,不仅能够有效避免单一设备的超高问题,更能优化整个施工现场的空间利用效率,减少因高度冲突导致的施工停滞和资源浪费,为建筑施工的精细化管理提供了强有力的技术支撑。

从国家知识产权局发布的统计数据来看,我国在建筑施工限高领域的专利申请量和授权量近年来均保持着较高的增长态势,这一方面反映了市场对相关技术的迫切需求,另一方面也体现了我国建筑行业在技术创新方面的活跃程度。通过八月瓜等平台的专利数据分析功能可以发现,这些专利技术不仅涵盖了硬件设备的改进,还包括了控制方法、系统集成、数据处理等多个方面的创新,其中,不少专利技术已经成功实现了成果转化,应用于实际工程项目中,并取得了显著的经济效益和社会效益。例如,在一些大型桥梁建设工程中,采用了基于毫米波雷达的智能限高预警系统,成功解决了施工过程中大型构件吊装与既有桥梁结构之间的高度冲突问题,确保了施工的顺利进行和既有结构的安全;在城市地铁车站的施工过程中,针对盾构机吊装井口的高度限制,相关专利技术通过自动化的吊具高度调节装置和精准的位置控制系统,实现了盾构机部件的安全、高效吊装,大幅缩短了施工工期。

限高专利技术在建筑施工中的深入应用,不仅推动了施工安全管理水平的提升,也为建筑行业的技术进步注入了新的活力。随着相关技术的不断成熟和成本的逐步降低,预计未来会有更多的中小型建筑企业开始引入这些先进的限高技术,从而推动整个行业的安全生产水平迈上新的台阶。同时,随着人工智能、5G通信等技术的进一步发展,限高专利技术也将朝着更加智能化、网络化、协同化的方向发展,例如,通过构建基于5G的远程限高监控系统,管理人员可以在办公室实时掌握施工现场所有设备的高度状态,并进行远程干预和指挥;利用人工智能算法对大量施工高度数据的分析,可以总结出不同施工场景下的最优限高策略,为后续的工程建设提供数据支持和决策参考。这些创新的应用模式,将进一步拓展限高专利技术的应用边界,为建筑施工行业的高质量发展贡献更大的力量。

常见问题(FAQ)

限高专利在建筑施工中有哪些具体应用场景? 主要应用于超高层建筑施工时限制建筑高度以符合规划要求,在桥梁施工中控制桥梁净空高度等场景。 限高专利能为建筑施工带来什么好处? 可以提高施工安全性,避免因超出规定高度带来的安全隐患,同时有助于确保施工符合法规和设计要求。 如何选择适合建筑施工的限高专利? 要根据施工项目的具体需求、高度限制标准以及专利的可靠性、实用性等方面综合考虑。

误区科普

有人认为限高专利只是简单的高度限制装置,没什么技术含量。实际上,限高专利包含多种先进技术和创新设计,能精准控制高度,并且在不同施工场景下有不同的应用方式和优势,对保障施工质量和安全起着重要作用。

延伸阅读

  • 《建筑施工安全智能控制技术与应用》(中国建筑工业出版社):推荐理由:系统阐述建筑施工中传感器融合、机器视觉、深度学习等智能控制技术的原理与实践,涵盖塔吊限高激光测距/角度传感集成、施工升降机机器视觉障碍物识别等具体应用方案,与文中塔吊、施工电梯的智能限高控制技术直接相关。
  • 《智能建造:物联网、人工智能与建筑施工的融合实践》(机械工业出版社):推荐理由:聚焦物联网感知终端、边缘计算单元、数字孪生模型在建筑施工中的落地应用,详细介绍施工高度动态监测、5G远程监控系统、AI风险预测算法等技术,对应文中数字孪生全域限高管理、5G远程干预等前沿应用场景。
  • 《中国建筑施工领域专利技术发展报告(2020-2023)》(国家知识产权局知识产权发展研究中心):推荐理由:基于国家专利局公开数据,分析建筑施工安全领域专利申请趋势、技术分布(含限高控制硬件改进、控制方法创新、系统集成方案)及成果转化案例,与文中“专利申请量逐年递增”“成果转化应用于大型桥梁、地铁工程”等内容高度契合。
  • 《工程测量与智能感知:传感器技术与机器视觉应用》(测绘出版社):推荐理由:深入讲解激光测距传感器、毫米波雷达、高清摄像头等感知设备的工程应用原理,以及数据采集、实时分析方法,可支撑理解文中塔吊GPS/角度传感器数据融合、施工升降机图像采集与神经网络识别等技术细节。
  • 《数字孪生驱动的建筑施工过程智能化管理》(中国建筑工业出版社):推荐理由:以数字孪生技术为核心,介绍施工场地多设备(塔吊、施工电梯、高空作业平台)实时位置、高度、状态数据的集成方法,以及动态高度冲突预警与智能调度模型,对应文中“数字孪生全域限高管理系统”的构建与应用逻辑。

本文观点总结:

建筑行业的安全生产与高效施工至关重要,施工高度的有效控制影响工程合规、人员安全与设备运行。在此背景下,限高相关专利技术应运而生并展现出独特价值与广阔前景。 在建筑施工中,不同施工机械和作业环节面临高度限制挑战,我国建筑施工安全领域专利申请量逐年递增,限高控制技术专利占比显著提升。以塔吊为例,创新专利技术集成多种感知设备,能实现对其作业高度的主动预防和智能控制。施工升降机则采用基于机器视觉和深度学习的智能识别方法,构建主动式、智能化的限高保护机制。高空作业环节的限高专利技术注重人机协同与操作便捷。 随着建筑行业转型,限高专利技术与新兴技术深度融合,如基于数字孪生的施工场地全域限高管理系统。我国建筑施工限高领域专利申请量和授权量增长,不少成果已应用于实际工程。 限高专利技术推动了施工安全管理水平提升和行业技术进步。未来,更多中小型企业将引入限高技术,且该技术会朝着智能化、网络化、协同化方向发展,为建筑施工行业的高质量发展贡献更大力量。

引用来源:

  1. 国家专利局公开的信息

  2. 国家知识产权局发布的统计数据

  3. 科科豆专业的知识产权服务平台

  4. 八月瓜专业的知识产权服务平台

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