基于防碰撞算法的塔机智能化监控管理系统设计与实现
发布时间：2021-01-22 08:10
塔式起重机又名塔机或塔吊,在高层建筑施工运输过程中发挥了重要的作用,是现代工业和建筑业中不可缺少的施工设备。但同时,由于施工过程中对塔机工况监控的薄弱,经常因为违章操作导致重大的人员伤亡事故,对社会造成巨大损失。传统的塔机监控管理系统部署在施工现场或塔机驾驶室中,只能实现塔机运行数据的显示功能,不具备塔机群防碰撞预警的功能。而且塔机分布在全国各地,当塔机生产厂商的管理人员需要对各个塔机进行数据收集分析时,将会变得十分不便。针对以上问题,本文利用塔机群防碰撞算法和ARM硬件平台并结合移动互联网技术,构建了一套包含塔机群防碰撞模块、综合显示模块以及远程数据监测管理模块的塔机智能化监控管理系统。在塔机群防碰撞模块中,通过齐次坐标变换和几何学的方法实现了对塔机关键部件位置的数学建模,并针对平臂式塔机机身结构以及施工特点设计了不同工况下的防碰撞算法在综合显示模块中,通过ARM嵌入式技术、数字信号处理技术、PLC控制技术实现了塔机驾驶室中的数据实时监控、声光报警和相应危险情况的输出控制,然后使用GPRS模块向特定的服务器发送实时运行数据,使用数字数传电台完成多塔机之间的信息交互,从而为监控软件和防...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和研究意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文的主要工作
1.3.1 研究内容
1.3.2 论文主要创新点
1.4 本章小结
第2章 塔机群防碰撞算法研究
2.1 塔机碰撞情况分析
2.2 塔机数学模型建立
2.2.1 齐次坐标变化
2.2.2 塔机部件位置数学模型建立
2.3 塔机与障碍物之间的防碰撞算法
2.4 平臂式塔机之间的防碰撞算法
2.4.1 等高度平臂式塔机防碰撞算法
2.4.2 不等高平臂式塔机防碰撞算法
2.5 本章小结
第3章 塔机智能化监控管理系统硬件设计
3.1 硬件总体设计方案
3.2 系统主控平台设计
3.2.1 主控平台中央处理单元选择
3.2.2 ARM处理器介绍和ARM控制器选择
3.3 数据采集模块设计
3.3.1 起重重量传感器
3.3.2 起升高度传感器
3.3.3 小车变幅传感器
3.3.4 回转角度传感器
3.3.5 风速传感器
3.3.6 数据采集模块选择
3.4 控制信号输出模块设计
3.4.1 CAN总线
3.4.2 MODBUS通信协议
3.4.3 控制信号输出模块实现
3.5 GPRS远程数据传输
3.6 防碰撞模块设计
3.6.1 数字数传电台
3.6.2 数字数传电台选择
3.6.3 令牌环通信
3.7 本章小结
第4章 塔机智能化监控管理系统软件设计
4.1 软件总体设计方案
4.1.1 功能需求分析
4.1.2 系统服务器端技术选型
4.1.3 系统后台技术选型
4.1.4 系统前台技术选型
4.1.5 系统软件总体技术选型
4.2 数据库设计
4.2.1 管理员信息表
4.2.2 用户信息表
4.2.3 塔机基本信息表
4.2.4 塔机实时数据表
4.2.5 塔机注册信息表
4.3 后台功能模块实现
4.3.1 系统登录模块
4.3.2 塔机工况监控模块
4.3.3 信息管理模块
4.4 前台功能模块实现
4.4.1 登录登出模块
4.4.2 地图显示模块
4.4.3 塔机数据模块
4.4.4 塔机资讯模块
4.4.5 用户设置模块
4.5 本章小结
第5章 塔机智能化监控管理系统试验验证
5.1 综合显示模块实验
5.1.1 试验条件
5.1.2 试验内容与试验数据
5.2 防碰撞模块的验证
5.2.1 塔机与障碍物之间的防碰撞算法仿真
5.2.2 等高平臂塔机防碰撞算法仿真
5.2.3 不等高平臂塔机防碰撞算法仿真
5.3 实验结论
第6章 结论与后续工作
6.1 结论
6.2 后续工作
参考文献
致谢
附录 攻读硕士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于移动开发现状探讨React Native[J]. 严新巧. 电脑知识与技术. 2016(32)
[2]Native App与Web App移动应用发展[J]. 王鑫. 计算机系统应用. 2016(09)
[3]可编程控制器PLC应用探究[J]. 陈卓. 电子世界. 2015(23)
[4]基于MVC模式的ThinkPHP框架研究[J]. 王俊芳,李隐峰,王池. 电子科技. 2014(04)
[5]塔机事故频发的几个重要因素及预防措施[J]. 杨小平,付勇. 建筑机械化. 2012(08)
[6]单片机及其发展综述[J]. 赵建周. 安阳工学院学报. 2011(06)
[7]MVC设计模式在PHP开发中的应用[J]. 戴一平. 计算机与现代化. 2011(03)
[8]光电编码器的应用——分类源于角度测量基准[J]. 王显军. 光机电信息. 2010(10)
[9]基于三杯式风速传感器的风速监测站设计[J]. 李安迎,邓靖靖,邓世建,肖金球. 电测与仪表. 2010(S2)
[10]光电编码器的原理与应用[J]. 姜义. 传感器世界. 2010(02)
博士论文
[1]基于ARM9嵌入式和工业以太网的矿井瓦斯监控系统研究[D]. 徐竟天.西安科技大学 2011
硕士论文
[1]基于Web的塔机安全监控管理系统设计与开发[D]. 王喆.山东大学 2015
[2]SCADA系统中数传电台传输的安全性研究[D]. 李慧.北京邮电大学 2015
[3]基于WEB平台建筑吊塔设备远程监控系统的研究与应用[D]. 柯磊.电子科技大学 2015
[4]基于现场总线的塔机嵌入式智能监控系统研究[D]. 张红.沈阳建筑大学 2013
[5]基于MVC设计模式的thinkphp框架的研究与应用[D]. 王昭英.西安建筑科技大学 2010
[6]基于嵌入式Web的远程监控系统[D]. 李宗英.大连理工大学 2009
[7]SQL注入及SQL Server的安全性研究[D]. 徐寅昊.华东师范大学 2009
[8]基于GPRS的无线监控系统的研究[D]. 邓荣钦.武汉理工大学 2007
[9]基于CAN总线的信号采集与处理模块研究[D]. 张弘.南京航空航天大学 2007
[10]塔式起重机运行状态监控系统研究[D]. 马松龄.西安建筑科技大学 2005
本文编号：2992893
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和研究意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文的主要工作
1.3.1 研究内容
1.3.2 论文主要创新点
1.4 本章小结
第2章 塔机群防碰撞算法研究
2.1 塔机碰撞情况分析
2.2 塔机数学模型建立
2.2.1 齐次坐标变化
2.2.2 塔机部件位置数学模型建立
2.3 塔机与障碍物之间的防碰撞算法
2.4 平臂式塔机之间的防碰撞算法
2.4.1 等高度平臂式塔机防碰撞算法
2.4.2 不等高平臂式塔机防碰撞算法
2.5 本章小结
第3章 塔机智能化监控管理系统硬件设计
3.1 硬件总体设计方案
3.2 系统主控平台设计
3.2.1 主控平台中央处理单元选择
3.2.2 ARM处理器介绍和ARM控制器选择
3.3 数据采集模块设计
3.3.1 起重重量传感器
3.3.2 起升高度传感器
3.3.3 小车变幅传感器
3.3.4 回转角度传感器
3.3.5 风速传感器
3.3.6 数据采集模块选择
3.4 控制信号输出模块设计
3.4.1 CAN总线
3.4.2 MODBUS通信协议
3.4.3 控制信号输出模块实现
3.5 GPRS远程数据传输
3.6 防碰撞模块设计
3.6.1 数字数传电台
3.6.2 数字数传电台选择
3.6.3 令牌环通信
3.7 本章小结
第4章 塔机智能化监控管理系统软件设计
4.1 软件总体设计方案
4.1.1 功能需求分析
4.1.2 系统服务器端技术选型
4.1.3 系统后台技术选型
4.1.4 系统前台技术选型
4.1.5 系统软件总体技术选型
4.2 数据库设计
4.2.1 管理员信息表
4.2.2 用户信息表
4.2.3 塔机基本信息表
4.2.4 塔机实时数据表
4.2.5 塔机注册信息表
4.3 后台功能模块实现
4.3.1 系统登录模块
4.3.2 塔机工况监控模块
4.3.3 信息管理模块
4.4 前台功能模块实现
4.4.1 登录登出模块
4.4.2 地图显示模块
4.4.3 塔机数据模块
4.4.4 塔机资讯模块
4.4.5 用户设置模块
4.5 本章小结
第5章 塔机智能化监控管理系统试验验证
5.1 综合显示模块实验
5.1.1 试验条件
5.1.2 试验内容与试验数据
5.2 防碰撞模块的验证
5.2.1 塔机与障碍物之间的防碰撞算法仿真
5.2.2 等高平臂塔机防碰撞算法仿真
5.2.3 不等高平臂塔机防碰撞算法仿真
5.3 实验结论
第6章 结论与后续工作
6.1 结论
6.2 后续工作
参考文献
致谢
附录 攻读硕士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于移动开发现状探讨React Native[J]. 严新巧. 电脑知识与技术. 2016(32)
[2]Native App与Web App移动应用发展[J]. 王鑫. 计算机系统应用. 2016(09)
[3]可编程控制器PLC应用探究[J]. 陈卓. 电子世界. 2015(23)
[4]基于MVC模式的ThinkPHP框架研究[J]. 王俊芳,李隐峰,王池. 电子科技. 2014(04)
[5]塔机事故频发的几个重要因素及预防措施[J]. 杨小平,付勇. 建筑机械化. 2012(08)
[6]单片机及其发展综述[J]. 赵建周. 安阳工学院学报. 2011(06)
[7]MVC设计模式在PHP开发中的应用[J]. 戴一平. 计算机与现代化. 2011(03)
[8]光电编码器的应用——分类源于角度测量基准[J]. 王显军. 光机电信息. 2010(10)
[9]基于三杯式风速传感器的风速监测站设计[J]. 李安迎,邓靖靖,邓世建,肖金球. 电测与仪表. 2010(S2)
[10]光电编码器的原理与应用[J]. 姜义. 传感器世界. 2010(02)
博士论文
[1]基于ARM9嵌入式和工业以太网的矿井瓦斯监控系统研究[D]. 徐竟天.西安科技大学 2011
硕士论文
[1]基于Web的塔机安全监控管理系统设计与开发[D]. 王喆.山东大学 2015
[2]SCADA系统中数传电台传输的安全性研究[D]. 李慧.北京邮电大学 2015
[3]基于WEB平台建筑吊塔设备远程监控系统的研究与应用[D]. 柯磊.电子科技大学 2015
[4]基于现场总线的塔机嵌入式智能监控系统研究[D]. 张红.沈阳建筑大学 2013
[5]基于MVC设计模式的thinkphp框架的研究与应用[D]. 王昭英.西安建筑科技大学 2010
[6]基于嵌入式Web的远程监控系统[D]. 李宗英.大连理工大学 2009
[7]SQL注入及SQL Server的安全性研究[D]. 徐寅昊.华东师范大学 2009
[8]基于GPRS的无线监控系统的研究[D]. 邓荣钦.武汉理工大学 2007
[9]基于CAN总线的信号采集与处理模块研究[D]. 张弘.南京航空航天大学 2007
[10]塔式起重机运行状态监控系统研究[D]. 马松龄.西安建筑科技大学 2005
本文编号：2992893
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/2992893.html
