基于动态预测的塔机防碰撞系统研究
发布时间：2021-01-21 00:08
塔式起重机是一种重要的工程机械设备,广泛应用于基础设施建设领域。由于塔机的结构特点以及群塔作业的实际情况,因为工作人员操作不当造成的塔机碰撞事故时有发生。本文针对现有塔机防碰撞系统的优势和不足,利用多传感器与无线通信相融合的技术,开发一套防碰撞系统,为塔式起重机的智能施工安全作业提供设计策略与技术指导。本文研究内容如下:（1）分析塔机间可能出现的碰撞情况,开发了基于塔机回转制动的防碰撞算法。算法能够实时计算塔机姿态和可能发生相互碰撞的塔机部件间的距离,判断碰撞发生的可能性,实现动态碰撞预测。利用MATLAB进行算法仿真试验,验证了算法的可行性及可靠性。（2）硬件上选择了以三星S3C2440芯片为核心的控制器,完成基于嵌入式技术的塔机防碰撞系统的硬件设计。研究塔机运行参数的检测方法,选择了参数检测传感器,并为传感器的连接和控制输出设计了接口转换电路以及继电器控制电路。（3）通过对ZigBee无线通信技术的协议栈和网络拓扑结构的分析,搭建了塔机间无线通信网络。完成通信网络的初始化,实现了塔机节点的入网和退网,并设计了基于ZigBee无线通信的数据帧格式。（4）通过Bootloader的移植...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 课题国内外研究现状
1.3 课题主要研究内容
2 基于塔机回转制动的防碰撞算法
2.1 塔机碰撞情况及防碰撞算法分析
2.2 建立塔机运动模型
2.3 基于回转制动的防碰撞算法
2.3.1 干涉区域范围计算
2.3.2 判断碰撞发生可能性
2.3.3 相互碰撞部件间的距离计算
2.4 算法仿真试验
2.4.1 两邻近塔机顺向运行
2.4.2 两邻近塔机相向运行
2.4.3 一机固定一机运行
2.5 本章小结
3 塔机防碰撞系统硬件设计
3.1 系统硬件总体方案设计
3.2 中央控制系统选择
3.2.1 控制系统分析
3.2.2 中央控制器选择
3.3 塔机运行参数检测研究
3.3.1 回转角度、回转角速度检测
3.3.2 变幅小车工作幅度、变幅速度、吊钩起升高度检测
3.3.3 风速检测
3.4 防碰撞系统控制电路详细设计
3.4.1 接口转换电路设计
3.4.2 继电器控制电路设计
3.4.3 继电器控制电路仿真
3.5 本章小结
4 塔机间无线通信技术研究
4.1 无线通信网络技术
4.2 基于ZigBee的无线通信组网方案分析
4.2.1 ZigBee组成及协议栈
4.2.2 ZigBee网络拓扑结构
4.3 建立塔机ZigBee通信网络
4.3.1 塔机ZigBee通信网络初始化
4.3.2 塔机ZigBee的入网和退网
4.3.3 塔机Zigbee通信数据帧设计
4.4 本章小结
5 嵌入式系统运行环境搭建
5.1 嵌入式操作系统
5.1.1 嵌入式操作系统的现状
5.1.2 常用的嵌入式操作系统
5.2 Bootloader移植
5.2.1 Bootloader简介
5.2.2 U-Boot工作原理分析
5.2.3 U-Boot移植
5.3 Linux内核的裁剪、移植及根文件系统制作
5.3.1 内核的裁剪、移植
5.3.2 构建和移植根文件系统
5.3.3 驱动移植
5.4 Qt/Embedded环境配置
5.4.1 Qt/Embedded开发环境配置
5.4.2 移植Qt/Embedded
5.5 本章小结
6 塔机防碰撞系统软件设计
6.1 应用程序开发工具Qt简介
6.2 塔机运行状态数据库设计
6.2.1 数据接收软件设计
6.2.2 数据查询软件设计
6.3 塔机防碰撞软件设计
6.3.1 塔机状态参数初始化界面设计
6.3.2 塔机运行状态显示界面设计
6.3.3 塔机防碰撞界面设计
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：2990050
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 课题国内外研究现状
1.3 课题主要研究内容
2 基于塔机回转制动的防碰撞算法
2.1 塔机碰撞情况及防碰撞算法分析
2.2 建立塔机运动模型
2.3 基于回转制动的防碰撞算法
2.3.1 干涉区域范围计算
2.3.2 判断碰撞发生可能性
2.3.3 相互碰撞部件间的距离计算
2.4 算法仿真试验
2.4.1 两邻近塔机顺向运行
2.4.2 两邻近塔机相向运行
2.4.3 一机固定一机运行
2.5 本章小结
3 塔机防碰撞系统硬件设计
3.1 系统硬件总体方案设计
3.2 中央控制系统选择
3.2.1 控制系统分析
3.2.2 中央控制器选择
3.3 塔机运行参数检测研究
3.3.1 回转角度、回转角速度检测
3.3.2 变幅小车工作幅度、变幅速度、吊钩起升高度检测
3.3.3 风速检测
3.4 防碰撞系统控制电路详细设计
3.4.1 接口转换电路设计
3.4.2 继电器控制电路设计
3.4.3 继电器控制电路仿真
3.5 本章小结
4 塔机间无线通信技术研究
4.1 无线通信网络技术
4.2 基于ZigBee的无线通信组网方案分析
4.2.1 ZigBee组成及协议栈
4.2.2 ZigBee网络拓扑结构
4.3 建立塔机ZigBee通信网络
4.3.1 塔机ZigBee通信网络初始化
4.3.2 塔机ZigBee的入网和退网
4.3.3 塔机Zigbee通信数据帧设计
4.4 本章小结
5 嵌入式系统运行环境搭建
5.1 嵌入式操作系统
5.1.1 嵌入式操作系统的现状
5.1.2 常用的嵌入式操作系统
5.2 Bootloader移植
5.2.1 Bootloader简介
5.2.2 U-Boot工作原理分析
5.2.3 U-Boot移植
5.3 Linux内核的裁剪、移植及根文件系统制作
5.3.1 内核的裁剪、移植
5.3.2 构建和移植根文件系统
5.3.3 驱动移植
5.4 Qt/Embedded环境配置
5.4.1 Qt/Embedded开发环境配置
5.4.2 移植Qt/Embedded
5.5 本章小结
6 塔机防碰撞系统软件设计
6.1 应用程序开发工具Qt简介
6.2 塔机运行状态数据库设计
6.2.1 数据接收软件设计
6.2.2 数据查询软件设计
6.3 塔机防碰撞软件设计
6.3.1 塔机状态参数初始化界面设计
6.3.2 塔机运行状态显示界面设计
6.3.3 塔机防碰撞界面设计
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：2990050
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