本申请涉及智能塔吊技术领域，尤其涉及一种基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法和装置。
背景技术：
目前的塔吊，基本都是人员在塔吊上的中控室进行操控，或者通过操作人员在远程进行实时智能操控。塔吊行业来说，目前的发展方向是无人塔吊、智能塔吊，那么在产业升级的过程中会遇到很多的技术问题。
塔吊的挂钩有很多种类型，对于不同类型的待吊装物料，目前只能通过操作人员在现场根据经验，现场判断物料适合哪种类型的挂钩，然后人工进行操作，更换合适的挂钩到挂钩安装部。这个过程中存在着人的经验不准确、可能忘记物料一些注意事项比如易燃易爆、防潮、轻拿轻放、物料重量超过挂钩限重等技术问题，这些问题可能导致物料脱钩导致物料摔坏、人员被砸伤的安全问题、挂钩损坏等情况。
技术实现要素：
有鉴于此，本申请的目的在于提出一种基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法和装置，本申请能够将挂钩和待吊装物料实现智能化匹配，提高智能塔吊工作效率。
基于上述目的，本申请提出了一种基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法，包括：
在塔吊的挂钩安装部侧面安装rfid阅读器，在待吊装物料上对应所述rfid阅读器的位置安装rfid标签；所述rfid标签至少包含所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息；
在所述塔吊吊装物料时，首先通过所述rfid阅读器读取所述物料上的rfid标签，并将所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息发送给远端服务器；
将获得的所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息输入训练好的适用挂钩分类神经网络，确定所述待吊装物料适用的挂钩类型；
在距离塔吊预设位置设置挂钩备选集合，所述挂钩备选集合包含多种类型挂钩，每个挂钩距离所述挂钩安装部的距离、角度和方向信息预存在所述远端服务器中；
根据确定的适用挂钩类型，使用路径规划算法控制所述挂钩安装部移动至所述待吊装物料适用的挂钩上方，由机械手自动执行将所述待吊装物料适用的挂钩提取并安装在挂钩安装部的动作。
在一些实施例中，还包括：
在所述挂钩安装部向所述挂钩备选集合的方向移动之前，如果所述挂钩安装部上已经安装有挂钩时，通过图像处理识别所述挂钩的类型；
如果所述挂钩的类型与所述待吊装物料适用的挂钩类型一致，则不执行路径规划，直接进行后续吊运任务；
如果所述挂钩的类型与所述待吊装物料适用的挂钩类型不一致，则执行路径规划，控制所述挂钩安装部移动至所述待吊装物料适用的挂钩上方，由机械手自动执行将已经安装的挂钩取下和将所述待吊装物料适用的挂钩提取并安装在挂钩安装部的动作。
在一些实施例中，所述通过图像处理识别所述挂钩的类型，包括：
步骤1，采集挂钩图像数据，对挂钩图像数据集进行数据预处理，并生成对应的标签；步骤2，对预处理后的挂钩图像数据集进行增强操作，包括旋转、缩放、随机裁剪以及亮度、色度变换；步骤3，将增强操作后的数据集进行训练/验证/测试集的划分；步骤4，构建网络结构，导入训练集、验证集及其对应的标签进行训练；测试阶段具体包含如下步骤：步骤5，对挂钩图像数据集进行数据预处理；步骤6，将预处理后的挂钩图像数据集输入步骤4构建的网络结构，加载网络结构对应的模型参数进行前向传播；步骤7，取出网络结构的输出结果，根据标签生成规则得到分类标签；步骤8，根据每类标签的含义将所述分类标签转化即得到最终的识别结果。
在一些实施例中，所述注意事项信息包括：是否易燃易爆物品、是否需要轻拿轻放、和/或是否需要防潮处理。
在一些实施例中，所述rfid阅读器通过有线或无线通信方式将所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息发送给远端服务器。
在一些实施例中，所述将获得的所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息输入训练好的适用挂钩分类神经网络，确定所述待吊装物料适用的挂钩类型，包括：
将大批量已知待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息导入到卷积神经网络，得到待吊装物料适用的挂钩类型；将已知待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息和待吊装物料适用的挂钩类型构成的特征向量作为训练样本，构建训练样本集；
用训练样本集训练由基于全连接神经网络的自动编码器模型和k-means模型构成的akc模型；
将待分类待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息输入训练好的akc模型中，得到该待吊装物料适用的挂钩类型。
在一些实施例中，所述根据确定的适用挂钩类型，使用路径规划算法控制所述挂钩安装部移动至所述待吊装物料适用的挂钩上方，包括：
提取所述待吊装物料适用的挂钩距离所述挂钩安装部的距离、角度和方向信息；
根据所述挂钩距离、角度和方向信息控制所述挂钩安装部移动至所述待吊装物料适用的挂钩上方。
基于上述目的，本申请还提出了一种基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换装置，包括：
rfid模块，用于在塔吊的挂钩安装部侧面安装rfid阅读器，在待吊装物料上对应所述rfid阅读器的位置安装rfid标签；所述rfid标签至少包含所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息；
物料信息发送模块，用于在所述塔吊吊装物料时，首先通过所述rfid阅读器读取所述物料上的rfid标签，并将所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息发送给远端服务器；
适用挂钩分析模块，用于将获得的所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息输入训练好的适用挂钩分类神经网络，确定所述待吊装物料适用的挂钩类型；
挂钩备选集合模块，用于在距离塔吊预设位置设置挂钩备选集合，所述挂钩备选集合包含多种类型挂钩，每个挂钩距离所述挂钩安装部的距离、角度和方向信息预存在所述远端服务器中；
挂钩切换安装模块，用于根据确定的适用挂钩类型，使用路径规划算法控制所述挂钩安装部移动至所述待吊装物料适用的挂钩上方，由机械手自动执行将所述待吊装物料适用的挂钩提取并安装在挂钩安装部的动作。
总的来说，本申请的优势及给用户带来的体验在于：
1、本申请能够将挂钩和待吊装物料实现智能化匹配，能够自动根据待吊装物料的类型、注意事项等信息选择合适的挂钩类型；
2、采用了最新的神经网络分类技术，提高了适用挂钩类型判断的精度和效率；
3、通过大数据学习，避免人工经验判断、以及挂钩更换过程中使用无人化的机械手，解决了致物料脱钩导致物料摔坏、人员被砸伤的安全问题、挂钩损坏等情况，提高智能塔吊工作效率。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。
图1示出本申请的装置架构原理示意图。
图2示出根据本申请实施例的基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法的流程图。
图3示出根据本申请实施例的基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换装置的构成图。
图4示出了本申请一实施例所提供的一种电子设备的结构示意图；
图5示出了本申请一实施例所提供的一种存储介质的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1示出本申请的装置架构原理示意图。本申请的实施例中，设备包括塔吊、待吊装物料、rfid阅读器、rfid标签、挂钩备选集合、机械手（未图示）、摄像头、服务器等。在塔吊的挂钩安装部侧面安装rfid阅读器，在待吊装物料上对应所述rfid阅读器的位置安装rfid标签；在所述塔吊吊装物料时，首先通过所述rfid阅读器读取所述物料上的rfid标签；将获得的所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息输入训练好的适用挂钩分类神经网络，确定所述待吊装物料适用的挂钩类型；在距离塔吊预设位置设置挂钩备选集合，所述挂钩备选集合包含多种类型挂钩；根据确定的适用挂钩类型，使用路径规划算法控制所述挂钩安装部移动至所述待吊装物料适用的挂钩上方，由机械手自动执行将所述待吊装物料适用的挂钩提取并安装在挂钩安装部的动作。
本申请能够将挂钩和待吊装物料实现智能化匹配，能够自动根据待吊装物料的类型、注意事项等信息选择合适的挂钩类型。
图2示出根据本申请实施例的基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法的流程图。如图2所示，该基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法包括：
步骤101：在塔吊的挂钩安装部侧面安装rfid阅读器，在待吊装物料上对应所述rfid阅读器的位置安装rfid标签；所述rfid标签至少包含所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息；
本实施例中，所述注意事项信息包括：是否易燃易爆物品、是否需要轻拿轻放、和/或是否需要防潮处理。但是实际待吊装物料情况非常复杂，可以根据实际情况，将注意事项信息提前写入rfid标签中。
步骤102：在所述塔吊吊装物料时，首先通过所述rfid阅读器读取所述物料上的rfid标签，并将所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息发送给远端服务器；
本实施例中，所述rfid阅读器通过有线或无线通信方式将所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息发送给远端服务器。有线的方式包括通信线缆，无线的方式包括蓝牙、wifi、zigbee、gprs等方式。
步骤103：将获得的所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息输入训练好的适用挂钩分类神经网络，确定所述待吊装物料适用的挂钩类型；本申请采用了最新的神经网络分类技术，提高了适用挂钩类型判断的精度和效率。
本实施例中，将大批量已知待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息导入到卷积神经网络，得到待吊装物料适用的挂钩类型；将已知待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息和待吊装物料适用的挂钩类型构成的特征向量作为训练样本，构建训练样本集；
用训练样本集训练由基于全连接神经网络的自动编码器模型和k-means模型构成的akc模型；
将待分类待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息输入训练好的akc模型中，得到该待吊装物料适用的挂钩类型。
步骤104：在距离塔吊预设位置设置挂钩备选集合，所述挂钩备选集合包含多种类型挂钩，每个挂钩距离所述挂钩安装部的距离、角度和方向信息预存在所述远端服务器中；
步骤105：根据确定的适用挂钩类型，使用路径规划算法控制所述挂钩安装部移动至所述待吊装物料适用的挂钩上方，由机械手自动执行将所述待吊装物料适用的挂钩提取并安装在挂钩安装部的动作。
挂钩安装部的位置是预先设置的塔吊施工现场的固定位置，待吊装物料由人工或遥控车辆运送至挂钩安装部的下方，以由rfid读取其相关信息。挂钩备选集合也是位于预先设置的塔吊施工现场的固定位置，因此每个挂钩距离所述挂钩安装部的距离、角度和方向信息可以预存在所述远端服务器中。由此可以执行进一步的路径规划。
本实施例中，具体的路径规划算法如下：
提取所述待吊装物料适用的挂钩距离所述挂钩安装部的距离、角度和方向信息；
根据所述挂钩距离、角度和方向信息控制所述挂钩安装部移动至所述待吊装物料适用的挂钩上方。
本实施例中，在所述挂钩安装部向所述挂钩备选集合的方向移动之前，如果所述挂钩安装部上已经安装有挂钩时，通过图像处理识别所述挂钩的类型；
如果所述挂钩的类型与所述待吊装物料适用的挂钩类型一致，则不执行路径规划，直接进行后续吊运任务；
如果所述挂钩的类型与所述待吊装物料适用的挂钩类型不一致，则执行路径规划，控制所述挂钩安装部移动至所述待吊装物料适用的挂钩上方，由机械手自动执行将已经安装的挂钩取下和将所述待吊装物料适用的挂钩提取并安装在挂钩安装部的动作。
本实施例中，通过图像处理识别所述挂钩的类型，包括：
步骤1，采集挂钩图像数据，对挂钩图像数据集进行数据预处理，并生成对应的标签；步骤2，对预处理后的挂钩图像数据集进行增强操作，包括旋转、缩放、随机裁剪以及亮度、色度变换；步骤3，将增强操作后的数据集进行训练/验证/测试集的划分；步骤4，构建网络结构，导入训练集、验证集及其对应的标签进行训练；测试阶段具体包含如下步骤：步骤5，对挂钩图像数据集进行数据预处理；步骤6，将预处理后的挂钩图像数据集输入步骤4构建的网络结构，加载网络结构对应的模型参数进行前向传播；步骤7，取出网络结构的输出结果，根据标签生成规则得到分类标签；步骤8，根据每类标签的含义将所述分类标签转化即得到最终的识别结果。
本申请通过大数据学习，避免人工经验判断、以及挂钩更换过程中使用无人化的机械手，解决了致物料脱钩导致物料摔坏、人员被砸伤的安全问题、挂钩损坏等情况，提高智能塔吊工作效率。
以下表1举例说明本申请的基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换效果：（以下数据仅为示意性举例，具体数据来源参照建筑和塔吊行业常用数据）
表1基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换效果表
申请实施例提供了一种基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换装置，该装置用于执行上述实施例所述的基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法，如图3所示，该装置包括：
rfid模块501，用于在塔吊的挂钩安装部侧面安装rfid阅读器，在待吊装物料上对应所述rfid阅读器的位置安装rfid标签；所述rfid标签至少包含所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息；
物料信息发送模块502，用于在所述塔吊吊装物料时，首先通过所述rfid阅读器读取所述物料上的rfid标签，并将所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息发送给远端服务器；
适用挂钩分析模块503，用于将获得的所述待吊装物料的名称、重量、体积、所用材料、注意事项信息输入训练好的适用挂钩分类神经网络，确定所述待吊装物料适用的挂钩类型；
挂钩备选集合模块504，用于在距离塔吊预设位置设置挂钩备选集合，所述挂钩备选集合包含多种类型挂钩，每个挂钩距离所述挂钩安装部的距离、角度和方向信息预存在所述远端服务器中；
挂钩切换安装模块505，用于根据确定的适用挂钩类型，使用路径规划算法控制所述挂钩安装部移动至所述待吊装物料适用的挂钩上方，由机械手自动执行将所述待吊装物料适用的挂钩提取并安装在挂钩安装部的动作。
本申请的上述实施例提供的基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换装置与本申请实施例提供的基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法对应的电子设备，以执行上基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法。本申请实施例不做限定。
请参考图4，其示出了本申请的一些实施方式所提供的一种电子设备的示意图。如图4所示，所述电子设备2包括：处理器200，存储器201，总线202和通信接口203，所述处理器200、通信接口203和存储器201通过总线202连接；所述存储器201中存储有可在所述处理器200上运行的计算机程序，所述处理器200运行所述计算机程序时执行本申请前述任一实施方式所提供的基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法。
其中，存储器201可能包含高速随机存取存储器（ram：randomaccessmemory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatilememory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口203（可以是有线或者无线）实现该装置网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网、广域网、本地网、城域网等。
总线202可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。其中，存储器201用于存储程序，所述处理器200在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本申请实施例任一实施方式揭示的所述基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法可以应用于处理器200中，或者由处理器200实现。
处理器200可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器200中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器200可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器201，处理器200读取存储器201中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
本申请实施例提供的电子设备与本申请实施例提供的基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法出于相同的发明构思，具有与其采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法对应的计算机可读存储介质，请参考图5，其示出的计算机可读存储介质为光盘30，其上存储有计算机程序（即程序产品），所述计算机程序在被处理器运行时，会执行前述任意实施方式所提供的基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法。
需要说明的是，所述计算机可读存储介质的例子还可以包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。
本申请的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本申请实施例提供的基于电子标签的智能塔吊挂钩识别切换方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
需要说明的是：
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备有固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本申请也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本申请的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本申请的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本申请实施例的虚拟机的创建装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
