塔吊群作业无线组网技术与防碰撞算法研究

发布时间：2017-09-08 15:49

  本文关键词：塔吊群作业无线组网技术与防碰撞算法研究

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【摘要】：塔式起重机是建筑行业必不可少的重要运输设备。随着建筑工程项目的不断增加、建设施工也要求效率越来越高,在同一施工区域内塔机的布置会越来越密集,容易发生塔吊的碰撞事故。目前针对塔吊事故研究了多种防碰撞方法,大多数是对本塔吊自身的的保护。对于群塔机作业的碰撞问题上需要有更全面的研究。在避免发生碰撞的基础上,还要提高工作效率。本文以ZigBee无线通信技术为网络通信基础,结合超声波测距技术研究出了一套针对塔吊群作业的智能防碰撞系统。本设计由塔吊主控室内的中央处理器采集塔吊的工作参数,并设计了一种宽范围的超声波探测器安装在塔机的吊臂上,用来检测塔吊臂与障碍物的距离。在群塔作业的区域内,采用ZigBee无线通信技术将多个塔机组成独特的网络拓扑结构,完成塔机之间信息的交换。最后采用层次包围球与齐次坐标变换这两种算法相结合的方式,对塔吊群作业的进行防碰撞的运算,之后采用Matlab VR软件实现防碰撞系统的仿真。有效的减少了塔吊群工作时可能发生的碰撞事故。塔吊群作业的防碰撞系统采用了超声波探测与防碰撞算法相结合的方式有效减少了群塔作业时塔吊的事故发生率。通过对塔吊位置信息的采集,基于无线通信技术完成了塔吊之间信息的交换,为防碰撞的运算提供了数据基础。整个系统安全可靠,算法计算效率高,提供了群塔作业时的安全保障,具有一定的实用推广价值。
【关键词】：塔吊群 超声波 ZigBee组网 防碰撞算法
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU61
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 课题的主要研究内容13-14
• 第2章 防碰撞系统设计14-32
• 2.1 总体方案14-15
• 2.2 主控器设计15-21
• 2.2.1 信号采集电路的设计15-18
• 2.2.2 中央处理器电路设计18-19
• 2.2.3 报警模块设计19
• 2.2.4 显示模块设计19-20
• 2.2.5 电源模块设计20-21
• 2.3 无线通信模块设计21-22
• 2.4 塔臂节点探测器设计22-28
• 2.4.1 超声波模块23-25
• 2.4.2 探测器结构设计25
• 2.4.3 探测器的布置25-27
• 2.4.4 吊臂上探测器的仿真27-28
• 2.5 定位障碍物28-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 塔吊群作业无线组网技术32-43
• 3.1 短距离无线通信技术32-33
• 3.2 ZigBee技术及协议33-35
• 3.2.1 ZigBee技术简介33-34
• 3.2.2 ZigBee协议34-35
• 3.3 ZigBee网络拓扑35-36
• 3.4 建立ZigBee塔吊网络36-41
• 3.4.1 网络初始化36-37
• 3.4.2 塔吊通过协调器加入网络37-39
• 3.4.3 塔吊通过路由器加入网络39-41
• 3.5 群塔组网的设计方案41-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 塔吊群作业防碰撞算法研究43-54
• 4.1 群塔作业防碰撞方案设计43-44
• 4.2 防碰撞算法研究44-53
• 4.2.1 包围球运算45-47
• 4.2.2 齐次变换运算47-49
• 4.2.3 塔吊防碰撞49-50
• 4.2.4 塔吊防碰撞仿真50-53
• 4.3 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-59
• 攻读学位期间发表的学术论文59-60
• 致谢60

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本文编号：814921