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龙图腾网恭喜四川公路桥梁建设集团有限公司申请的专利一种桥梁施工中塔吊路径智能规划与动态控制方法、系统及介质获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119861577B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-20发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510353078.X，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权一种桥梁施工中塔吊路径智能规划与动态控制方法、系统及介质是由王强;罗翔译;李梅;郑勇;曾斌;何雨恒设计研发完成，并于2025-03-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种桥梁施工中塔吊路径智能规划与动态控制方法、系统及介质在说明书摘要公布了：本发明公开了一种桥梁施工中塔吊路径智能规划与动态控制方法、系统及介质，属于桥梁施工领域，所述方法包括：构建桥梁施工数字孪生模型用于描述塔吊的状态和位置；将施工进度数据纳入构建好的数字孪生模型，根据施工进度计划，同步更新塔吊的作业任务和吊装目标，并根据施工进度在数字孪生模型中调整塔吊的状态；结合塔吊路径规划算法构建优化控制系统，通过传感器实时数据集合数字孪生模型实时获取塔吊周围环境的变化，使得数字孪生模型能够反映出塔吊与障碍物之间的相对位置；塔吊与障碍物之间的相对位置并根据传感器实时反馈的数据，若发现塔吊位置偏离预定路径或出现潜在碰撞风险，自动调整塔吊运动方向或减速。本发明能够有效避免碰撞风险。

本发明授权一种桥梁施工中塔吊路径智能规划与动态控制方法、系统及介质在权利要求书中公布了：1.一种桥梁施工中塔吊路径智能规划与动态控制方法，其特征在于，所述动态控制方法包括：S100、构建桥梁施工数字孪生模型，所述桥梁施工数字孪生模型包含施工过程中的环境和动态因素，用于描述塔吊的状态和位置；S200、将施工进度数据纳入构建好的桥梁施工数字孪生模型，根据施工进度数据，同步更新塔吊的作业任务和吊装目标，并根据施工进度数据在桥梁施工数字孪生模型中调整塔吊的状态，并根据传感器实时数据结合塔吊路径规划算法对塔吊的路径进行计算，得到塔吊在空间和时间上的最优的安全路径；S300、结合塔吊路径规划算法构建优化控制系统，并通过传感器实时数据集合桥梁施工数字孪生模型实时获取塔吊周围环境的变化，使得桥梁施工数字孪生模型能够反映出塔吊与障碍物之间的相对位置；S400、根据塔吊与障碍物之间的相对位置并根据传感器实时反馈的数据，若发现塔吊位置偏离预定路径或出现潜在碰撞风险，则自动调整塔吊运动方向或减速，当施工现场存在有多个塔吊共同作业，通过数字孪生平台的协同控制方法，确保塔吊之间的相互协调与避让，避免冲突；塔吊动态运动模型和约束模型，基于所述塔吊动态运动模型和约束模型根据塔吊实际使用情况结合桥梁施工数字孪生模型中的传感器数据实现对塔吊路径精细规划；所述塔吊动态运动模型通过考虑塔吊的三种主要运动，水平运动、垂直运动和吊臂角度的变化构建得到，以x为塔吊的水平位置，单位为米；y为塔吊的垂直位置，单位为米；θ为吊臂的角度，单位为度或弧度，其中，塔吊的水平运动表示为： ，式中，为塔吊在水平方向上的力，m为塔吊的质量；塔吊的水平加速度是由施加在其上的水平方向力决定的，塔吊的水平位置会随着时间变化，而力的大小和方向直接影响其运动状态；塔吊的垂直运动表示为： ，式中，为塔吊在垂直方向上的力；塔吊的吊臂角度变化表示为： ，式中，I为吊臂的惯性力矩；T为塔吊的控制力矩；τwind为风力引起的扰动力矩;t表示时间，上式中所有带有t的变量都是关于时间的函数，xt表示塔吊的水平位置随时间的变化，yt表示塔吊的垂直位置随时间的变化，表示随时间变化的水平方向上的力，Fyt表示随时间变化的垂直方向上的力，θt表示吊臂的角度随时间的变化，Tt表示塔吊的控制力矩随时间的变化，τwindt表示风力引起的扰动力矩随时间的变化；所述约束模型包括：吊臂受力约束、吊臂角度约束、运动限制约束以及风力影响约束，其中，吊臂受力约束用于表明负载的重力将影响吊臂的受力情况，从而间接影响塔吊的垂直和水平加速度，通过下式表示： ，式中，mloadt为负载质量；g为重力加速度；Floadt为在时间t时刻由于负载的重力而承受的力，这个力影响塔吊的运动状态；吊臂角度约束用于表示吊臂角度随着塔吊的位置变化而变化，通过下式表示： ，式中，x为塔吊的水平位置，单位为米；y为塔吊的垂直位置，单位为米；θt表示吊臂的角度随时间的变化；xt表示塔吊的水平位置随时间的变化，yt表示塔吊的垂直位置随时间的变化；运动限制约束用于描述塔吊的速度限制，通过下式表示： ，式中，vmaxmloadt为在时间t时刻负载状态下的最大运动速度；风力影响约束通过考虑风的影响，控制系统能够进行更精确的调节，确保吊臂在风力作用下保持稳定，防止吊臂的过度摆动或不稳定状态： ，式中，τwind为风力引起的扰动力矩，τwindt表示风力引起的扰动力矩随时间的变化，ρ为空气密度，Awind为塔吊吊臂的迎风面面积，vwind表示风速，vwindt表示风速随时间的变化；所述构建优化控制系统通过结合传感器的实时数据与动态优化函数从而动态调整塔吊的运动参数，确保塔吊始终沿着最优路径运动，同时规避碰撞和路径偏差，同时基于优化控制系统计算得到的控制数据，实现塔吊吊臂的动态精准控制；所述动态优化函数为： ，其中，u为控制输入；时间区间[t，t+T]为从当前时刻t到未来时刻t+T的时间窗口，用于表示要在这段时间内优化路径； ，用于惩罚路径的速度变化，从而实现路径平滑性；其中，xt表示塔吊的水平位置随时间的变化，yt表示塔吊的垂直位置随时间的变化； 和分别为在时间t时，塔吊在x和y方向上的速度，速度的平方和反映了速度变化的大小，用于惩罚路径中的快速变动，鼓励路径平滑，α为用来调整速度平滑性的影响程度的权重系数； 用于惩罚风力的影响，为在时刻t的风力引起的扰动力矩，用于减少风的影响；β为用来调整风力影响的惩罚程度的权重系数； 为碰撞惩罚，为指示函数，用于检测路径是否进入碰撞区域，如果发生碰撞，即塔吊路径进入冲突区域，则；如果没有碰撞，即塔吊路径没有进入冲突区域，则，γ为用来调整碰撞惩罚影响程度的权重系数。

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