一种塔机安全监控与数据传输系统的设计与实现
发布时间：2020-11-12 05:35
塔式起重机(简称塔机)以其塔身高、吊臂长、抬吊重量大、覆盖范围广、工作效率高等结构技术特点,在建筑领域中占有重要地位,得到了极其广泛的应用。但由塔机引起的人员伤亡和设备损毁事故屡屡发生,重大事故发生率居高不下,塔机的安全问题引起了社会的广泛重视。我国建筑安全监管部门正在制定塔机参数安全监测的相关标准,将强制要求塔机设备安装安全保护系统。本课题针对此方面展开研究,为塔机安全监测和数据传输提供了一种可行的解决方案并完成相应的监控设备的软硬件系统建立。 本塔机远程安全监控和数据传输系统是在传统的机械和电子传感器的基础上结合当前嵌入式处理技术、传感器技术、软件技术与移动通信技术而开发的一套新型安全监测系统。本课题采用ATMEL的ARM7芯片AT91SAM7S64作为塔机侧数据处理板的MCU,整合监测系统、风力风向、GPS以及GPRS等模块;软件部分采用uC/OSⅡ操作系统,首先完成操作系统在AT91SAM7S64硬件平台上的移植,并开发各模块的驱动程序与数据接口协议,完成数据信息处理。上位机侧使用Visual Studio 2005开发平台采用Visual Basic语言设计了人性化的人机交互界面,结合SQL数据库构建完备的信息记录查询体系,用户可通过软件实时了解塔机的运行状态、工作环境及地理位置信息等,以塔机安全工作标准为依据,对违规操作提出报警,查询塔机以往工作记录,并可通过动画仿真的直观方式模拟重现塔机工作过程;同时,该记录也可作为塔机事故责任认定的重要依据。 本课题创新点在于将GPRS数据通信方式引入塔机监测系统,使管理监测在原有监测系统基础上增加远程管理监视终端系统,大大方便了工程监管人员对塔机工作状态的监视。现场实验用户反馈表明,该塔机远程安全监控和数据传输系统具有运行稳定,操作方便,功能全面,用户界面友好,信息显示直观准确等特点,为加强塔机安全运行监管工作提供了有效的手段和措施。
【学位单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TH213.3;TP277
【部分图文】：
第1章绪论仿制到自行开发具有自主知识产权的塔机产品的过程，逐步形成了较为完备的术体系和比较完整的系列型谱。我国的各种塔机行业相关的技术规范和标准一[71，也在不断发展和丰富，塔机行业也成为了我国发展最快的建筑机械设备行业一。据文献[21数据显示(见表格1.1)，我国2001年行业统计销量9738台;2002成为了世界上首个塔机年产量突破10000台的国家;2004年由于宏观经济与塔行业的资源结构整合的双重影响，塔机的产量有所回调;2005年，特别是2006、007年，在我国经济强劲拉动之下，各地新一轮基础设施纷纷上马，我国塔机的销量迅速恢复高速运行，仅2006年销量已超过20000台。
图1.2塔机事故原因统计图Fig.1.2Thestatistieschartofthecraneaeeidenteauses塔机事故原因可归纳为:(l)塔机事故主要来自于塔机超载、斜吊。目前，由于监管力度不够、理人员过分追求效率、工程成本控制因素等多种原因，现役塔机中的相当安装塔机安全监测系统;或安装有监测系统，但操作人员屏蔽其监测功能。操作人员在进行塔机作业时仅凭目测经验对欲吊物料进行估算，实际情况算误差很大，存在极大的不确定因素;同时，塔机本身的疲劳损坏，缺乏护，由局部的结构破坏进而引发连锁反应，当塔机运行在超过其最大限额安全载荷限度时，甚至是正常工作情况下，导致塔机吊臂折断、塔身折断、倾覆等重大事故发生，以上塔机事故的主要原因，占总数的52%。(2)塔机司机违章操作。塔机的操作使用应严格遵照《塔式起重机操作
3.3塔机侧控制台设计方案塔机侧控制台由数据处理存储单元、塔机起重信息监测单元、环境监测单元、GPS模块和GPRS数据传输单元五部分组成，如图3.2所示。数据处理存储单元完成各模块的通信、协调各模块工作有序进行、工作状态显示以及将工作状态信息发送到数据传输通信单元的功能;塔机起重信息监测单元完成塔机起重力矩、起重力、小车幅度、回转角度和起升高度等信息的采集工作;环境监测单元主要完成风力风向的测量工作;GPS模块为系统提供地理位置信息和可靠的时间基准;数据传输通信单元完成将塔机侧与控制室侧间的数据可靠传输。图3.2塔机侧系统解决方案示意图 Fig.3.2Thesehematieoferane一 sidesystemsolution3.3.1塔机工作状态信息采集根据功能，塔机监测系统分为塔机工作状态信息采集子系统、主控中央处理子系统和无线数据通信子系统三部分。塔机工作状态信息采集解决方案:方案一:从塔机自身结构入手，独立开发传感器信息采集系统及其接口，完成塔机工作参数获取与通信。独立开发传感器系统对于系统的适用性、数据精度高等优点，但该方案需与机械建筑等专业学科交叉合作完成，且需要大量的实验数据以保障其数据真实性与可靠性。方案二:采用技术成熟的塔机监测产品作为塔机工作状态信息采集设备，此类产品在系统的稳定性与可靠性方面表现出色，但往往功能单一，监测参数有限，
【引证文献】
本文编号：2880318
【学位单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TH213.3;TP277
【部分图文】：
第1章绪论仿制到自行开发具有自主知识产权的塔机产品的过程，逐步形成了较为完备的术体系和比较完整的系列型谱。我国的各种塔机行业相关的技术规范和标准一[71，也在不断发展和丰富，塔机行业也成为了我国发展最快的建筑机械设备行业一。据文献[21数据显示(见表格1.1)，我国2001年行业统计销量9738台;2002成为了世界上首个塔机年产量突破10000台的国家;2004年由于宏观经济与塔行业的资源结构整合的双重影响，塔机的产量有所回调;2005年，特别是2006、007年，在我国经济强劲拉动之下，各地新一轮基础设施纷纷上马，我国塔机的销量迅速恢复高速运行，仅2006年销量已超过20000台。
图1.2塔机事故原因统计图Fig.1.2Thestatistieschartofthecraneaeeidenteauses塔机事故原因可归纳为:(l)塔机事故主要来自于塔机超载、斜吊。目前，由于监管力度不够、理人员过分追求效率、工程成本控制因素等多种原因，现役塔机中的相当安装塔机安全监测系统;或安装有监测系统，但操作人员屏蔽其监测功能。操作人员在进行塔机作业时仅凭目测经验对欲吊物料进行估算，实际情况算误差很大，存在极大的不确定因素;同时，塔机本身的疲劳损坏，缺乏护，由局部的结构破坏进而引发连锁反应，当塔机运行在超过其最大限额安全载荷限度时，甚至是正常工作情况下，导致塔机吊臂折断、塔身折断、倾覆等重大事故发生，以上塔机事故的主要原因，占总数的52%。(2)塔机司机违章操作。塔机的操作使用应严格遵照《塔式起重机操作
3.3塔机侧控制台设计方案塔机侧控制台由数据处理存储单元、塔机起重信息监测单元、环境监测单元、GPS模块和GPRS数据传输单元五部分组成，如图3.2所示。数据处理存储单元完成各模块的通信、协调各模块工作有序进行、工作状态显示以及将工作状态信息发送到数据传输通信单元的功能;塔机起重信息监测单元完成塔机起重力矩、起重力、小车幅度、回转角度和起升高度等信息的采集工作;环境监测单元主要完成风力风向的测量工作;GPS模块为系统提供地理位置信息和可靠的时间基准;数据传输通信单元完成将塔机侧与控制室侧间的数据可靠传输。图3.2塔机侧系统解决方案示意图 Fig.3.2Thesehematieoferane一 sidesystemsolution3.3.1塔机工作状态信息采集根据功能，塔机监测系统分为塔机工作状态信息采集子系统、主控中央处理子系统和无线数据通信子系统三部分。塔机工作状态信息采集解决方案:方案一:从塔机自身结构入手，独立开发传感器信息采集系统及其接口，完成塔机工作参数获取与通信。独立开发传感器系统对于系统的适用性、数据精度高等优点，但该方案需与机械建筑等专业学科交叉合作完成，且需要大量的实验数据以保障其数据真实性与可靠性。方案二:采用技术成熟的塔机监测产品作为塔机工作状态信息采集设备，此类产品在系统的稳定性与可靠性方面表现出色，但往往功能单一，监测参数有限，
【引证文献】
相关硕士学位论文 前4条
1 张兵;基于ARM的塔式起重机智能监测与防护系统研究[D];中南大学;2010年
2 葛荣亮;基于幅值恢复法的感应电动机定子电流的测试与分析[D];河北科技大学;2011年
3 傅玲燕;塔式起重机远程数据传输及后期数据管理[D];浙江工业大学;2011年
4 邓翠艳;塔式起重机工作状态监控系统的研究[D];太原理工大学;2012年
本文编号：2880318
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