基于云通信的门式起重机安全监测系统设计
发布时间：2020-12-07 00:53
在现代货物流通和工程建设领域中,门式起重机在港口码头等大型工业现场中应用广泛并日趋大型化和自动化,其性能参数和运行状态对于作业现场人身和财产安全意义重大,所以需要对门式起重机的性能参数和运行状态进行监测,保证工业现场的安全性。本文设计了一种基于云通信的门式起重机安全监测系统,能够实时监测门式起重机的性能参数和运行状态,在门式起重机运行安全受到影响时及时发出报警信息,提示现场作业人员。此外,系统具有云通信功能,可与云服务器进行信息交换,便于远程监测。该系统包括以下三个部分:（1）参数及状态采集。此部分以FPGA为核心,FPGA通过风速传感器、倾角传感器、张力传感器等数字式传感器实时采集门式起重机的运行状态,通过信号采集电路实时采集由开关量信号和模拟量信号表征的门式起重机的各项性能参数,并通过继电器输出开关量信号,表征故障或超限的报警信息。（2）数据核心处理。此部分以ARM处理器为核心,ARM处理器通过总线通信接口与进行数据采集的FPGA通信,接收门式起重机的实时参数及状态数据,并对这些数据进行相应处理和判断,如有信息被判断为故障或超过安全门限状态,则向相应继电器输出故障或超限的报警信息。...
【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】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 起重机安全监测技术综述
1.3 论文研究内容及章节安排
2 系统总体设计方案
2.1 门式起重机概述
2.2 系统功能需求
2.3 系统总体设计方案
2.3.1 数据核心处理单元
2.3.2 信号采集与输出控制单元
2.3.3 云通信单元
3 系统硬件电路设计方案
3.1 硬件电路总体设计与功能描述
3.1.1 主机系统电路
3.1.2 I/O系统电路
3.2 主机系统硬件电路设计
3.2.1 主MCU及外围辅助电路
3.2.2 FPGA传感器数据采集
3.2.3 数据存储
3.2.4 授时与定位
3.2.5 云通信接口
3.2.6 电源电路
3.3 I/O系统硬件电路设计
3.3.1 从MCU及外围辅助电路
3.3.2 模拟量输入
3.3.3 开关量输入与输出
3.3.4 级联通信接口
3.3.5 电源电路
3.4 印刷电路板设计
4 系统软件设计方案
4.1 系统软件总体功能
4.2 主MCU工作流程
4.2.1 数据接收与发送
4.2.2 安全监测
4.2.3 授时与定位
4.2.4 云通信
4.3 FPGA传感器数据采集
4.4 时钟配置
4.5 从MCU工作流程
4.5.1 级联状态判断
4.5.2 级联通信
4.6 标定与测试GUI软件
4.6.1 GUI软件功能需求
4.6.2 GUI软件设计
5 系统性能测试
5.1 系统功耗测试
5.2 系统实时性测试
5.2.1 主MCU与 FPGA读写通信时间间隔测试
5.2.2 FPGA信号采集时间间隔测试
5.2.3 云通信数据上传时间间隔测试
5.2.4 I/O系统级联通信时间间隔测试
5.3 模拟量信号输入测试
5.4 继电器响应时间测试
5.5 监视定时器（看门狗）复位测试
5.6 测试结论
结论
参考文献
附录 A 系统印刷电路板布局
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]门式起重机管理中安全监控管理系统的应用[J]. 罗伟. 中国设备工程. 2018(19)
[2]浅谈计算机大数据分析与云计算网络技术[J]. 殷齐龙,王军策. 信息与电脑(理论版). 2018(17)
[3]基于ARM与FPGA高速数据通信接口设计[J]. 朱望纯,张硕,蒋汉林. 桂林电子科技大学学报. 2017(04)
[4]基于FPGA的SPI FLASH数据存储系统设计[J]. 李嘉琛,杨光. 仪器仪表用户. 2017(06)
[5]质检总局关于2016年全国特种设备安全状况情况的通报[J]. 中国特种设备安全. 2017(04)
[6]基于ARM+FPGA架构的船舶电站控制器的设计[J]. 于春鹏,龚喜文. 中国航海. 2015(04)
[7]起重机钢梁疲劳特性声发射监测实验研究[J]. 龙小江,李秋锋,何才厚,刘志云,李洋,陈睿. 中国测试. 2015(09)
[8]基于W5500的嵌入式系统以太网网关设计[J]. 曾红,党盼盼. 网络安全技术与应用. 2015(02)
[9]基于ARM+FPGA的高精度数据采集系统设计[J]. 张淑梅. 国外电子测量技术. 2014(11)
[10]中华人民共和国特种设备安全法[J]. 中国质量技术监督. 2013(07)
博士论文
[1]FPGA低功耗设计相关技术研究[D]. 李列文.中南大学 2014
[2]面向智能断路器的多协议通信技术研究[D]. 王计波.河北工业大学 2013
[3]塔式起重机钢结构健康监测技术与实验研究[D]. 阎玉芹.山东大学 2011
硕士论文
[1]基于企业级云通信平台的研究[D]. 卢庆.南京邮电大学 2018
[2]塔吊电路板综合检测与诊断系统设计[D]. 韩明宸.大连理工大学 2018
[3]嵌入式塔吊安全监测与通信系统设计[D]. 李金兰.大连理工大学 2017
[4]WFD8300门式起重机远程监测及诊断系统研发[D]. 秦运红.东南大学 2017
[5]双梁桥式起重机钢结构优化及交互式设计[D]. 王存.郑州大学 2014
[6]基于FPGA的SD卡控制器的设计和验证[D]. 杨福远.山东大学 2014
[7]基于ARM+FPGA的嵌入式数控系统硬件设计[D]. 刘建康.哈尔滨工业大学 2013
[8]基于Qt的标绘台仿真系统的设计与实现[D]. 李鹏飞.哈尔滨工程大学 2013
[9]基于SD卡的嵌入式文件系统的设计与实现[D]. 高永占.北京交通大学 2011
[10]基于DSP的塔式起重机安全监控系统研究[D]. 张文华.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：2902313
【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】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 起重机安全监测技术综述
1.3 论文研究内容及章节安排
2 系统总体设计方案
2.1 门式起重机概述
2.2 系统功能需求
2.3 系统总体设计方案
2.3.1 数据核心处理单元
2.3.2 信号采集与输出控制单元
2.3.3 云通信单元
3 系统硬件电路设计方案
3.1 硬件电路总体设计与功能描述
3.1.1 主机系统电路
3.1.2 I/O系统电路
3.2 主机系统硬件电路设计
3.2.1 主MCU及外围辅助电路
3.2.2 FPGA传感器数据采集
3.2.3 数据存储
3.2.4 授时与定位
3.2.5 云通信接口
3.2.6 电源电路
3.3 I/O系统硬件电路设计
3.3.1 从MCU及外围辅助电路
3.3.2 模拟量输入
3.3.3 开关量输入与输出
3.3.4 级联通信接口
3.3.5 电源电路
3.4 印刷电路板设计
4 系统软件设计方案
4.1 系统软件总体功能
4.2 主MCU工作流程
4.2.1 数据接收与发送
4.2.2 安全监测
4.2.3 授时与定位
4.2.4 云通信
4.3 FPGA传感器数据采集
4.4 时钟配置
4.5 从MCU工作流程
4.5.1 级联状态判断
4.5.2 级联通信
4.6 标定与测试GUI软件
4.6.1 GUI软件功能需求
4.6.2 GUI软件设计
5 系统性能测试
5.1 系统功耗测试
5.2 系统实时性测试
5.2.1 主MCU与 FPGA读写通信时间间隔测试
5.2.2 FPGA信号采集时间间隔测试
5.2.3 云通信数据上传时间间隔测试
5.2.4 I/O系统级联通信时间间隔测试
5.3 模拟量信号输入测试
5.4 继电器响应时间测试
5.5 监视定时器（看门狗）复位测试
5.6 测试结论
结论
参考文献
附录 A 系统印刷电路板布局
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]门式起重机管理中安全监控管理系统的应用[J]. 罗伟. 中国设备工程. 2018(19)
[2]浅谈计算机大数据分析与云计算网络技术[J]. 殷齐龙,王军策. 信息与电脑(理论版). 2018(17)
[3]基于ARM与FPGA高速数据通信接口设计[J]. 朱望纯,张硕,蒋汉林. 桂林电子科技大学学报. 2017(04)
[4]基于FPGA的SPI FLASH数据存储系统设计[J]. 李嘉琛,杨光. 仪器仪表用户. 2017(06)
[5]质检总局关于2016年全国特种设备安全状况情况的通报[J]. 中国特种设备安全. 2017(04)
[6]基于ARM+FPGA架构的船舶电站控制器的设计[J]. 于春鹏,龚喜文. 中国航海. 2015(04)
[7]起重机钢梁疲劳特性声发射监测实验研究[J]. 龙小江,李秋锋,何才厚,刘志云,李洋,陈睿. 中国测试. 2015(09)
[8]基于W5500的嵌入式系统以太网网关设计[J]. 曾红,党盼盼. 网络安全技术与应用. 2015(02)
[9]基于ARM+FPGA的高精度数据采集系统设计[J]. 张淑梅. 国外电子测量技术. 2014(11)
[10]中华人民共和国特种设备安全法[J]. 中国质量技术监督. 2013(07)
博士论文
[1]FPGA低功耗设计相关技术研究[D]. 李列文.中南大学 2014
[2]面向智能断路器的多协议通信技术研究[D]. 王计波.河北工业大学 2013
[3]塔式起重机钢结构健康监测技术与实验研究[D]. 阎玉芹.山东大学 2011
硕士论文
[1]基于企业级云通信平台的研究[D]. 卢庆.南京邮电大学 2018
[2]塔吊电路板综合检测与诊断系统设计[D]. 韩明宸.大连理工大学 2018
[3]嵌入式塔吊安全监测与通信系统设计[D]. 李金兰.大连理工大学 2017
[4]WFD8300门式起重机远程监测及诊断系统研发[D]. 秦运红.东南大学 2017
[5]双梁桥式起重机钢结构优化及交互式设计[D]. 王存.郑州大学 2014
[6]基于FPGA的SD卡控制器的设计和验证[D]. 杨福远.山东大学 2014
[7]基于ARM+FPGA的嵌入式数控系统硬件设计[D]. 刘建康.哈尔滨工业大学 2013
[8]基于Qt的标绘台仿真系统的设计与实现[D]. 李鹏飞.哈尔滨工程大学 2013
[9]基于SD卡的嵌入式文件系统的设计与实现[D]. 高永占.北京交通大学 2011
[10]基于DSP的塔式起重机安全监控系统研究[D]. 张文华.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：2902313
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