基于ZigBee的塔机防撞系统的研究

发布时间：2017-06-01 08:01

  本文关键词：基于ZigBee的塔机防撞系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：塔机作为起重运输设备，有着起吊高度高、工作幅度大等优点，，广泛应用于建筑施工环境中。随着工程项目的建筑面积越来越大、施工进度要求越来越快，往往需要布置很多塔机，塔机碰撞事故时有发生。因此，尽快开发适合我国国情的防碰撞系统是迫在眉睫的任务。 本文首先对塔机防撞原理进行介绍，将塔机与周围静态障碍物置于设定的三维坐标系中。然后分析了塔机的碰撞类型，针对每种碰撞类型提出了相应的防撞方案。要实现塔机防撞，首先就是要知道大臂前端、平衡臂末端等易发生碰撞部位的坐标。经过分析表明，只要知道塔机小车的坐标，根据大臂和平衡臂的长度，就可以算出容易发生碰撞部位的坐标。塔机小车的坐标，可根据吊钩处的坐标来确定。所以需要对塔机吊钩处进行定位。分析几种常见的定位算法后，最终选择了Zigbee技术来定位，并提出了三维定位算法。得到这些易发生碰撞部位的坐标后，根据本文提出的防撞方案，便可实现塔机防撞。 之后利用LABVIEW软件，进行未知节点和塔机边缘点的计算并将其转换到同一坐标系下，完成了塔机大臂、平衡臂与建筑物的防撞方案，实现了塔机大臂、平衡臂与建筑物碰撞时的预警。 最后对定位算法进行了验证，并研究了Zigbee在户外的传输状况，实验结果表明在50米内可实现误差在2.5m以内的定位，同时保障了塔机防撞系统的信息传输。
【关键词】：防碰 ZigBee 塔机 三维定位
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH213.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景9-11
• 1.2 国内外塔机防撞系统的研究现状及发展趋势11-15
• 1.2.1 国外塔群防碰撞系统的研究现状11-12
• 1.2.2 国内塔群防碰撞系统的研究现状12-14
• 1.2.3 国内外研究现状分析14-15
• 1.3 本课题研究的主要内容15-17
• 1.3.1 章节安排15
• 1.3.2 论文的创新点15-17
• 2 塔机防撞方案总体设计17-29
• 2.1 防撞原理17-18
• 2.1.1 目前使用最多的两种塔机防撞技术17
• 2.1.2 本文提出的塔机防撞方案17-18
• 2.2 塔机与周围建筑物的碰撞分析及防撞方案18-22
• 2.2.1 塔机与周围建筑物的碰撞分析18-19
• 2.2.2 塔机大臂、平衡臂与障碍物防撞19-20
• 2.2.3 起吊货物与障碍物防撞20-21
• 2.2.4 吊绳与线形障碍物的防撞21-22
• 2.3 塔机间的碰撞分析及防撞方案22-27
• 2.3.1 塔机间的碰撞分析22-24
• 2.3.2 第一类大臂与塔身的防撞24
• 2.3.3 第二类两塔机等高的防撞24-25
• 2.3.4 第三类平衡臂与挂绳或起吊货物之间的防撞25-26
• 2.3.5 第四类大臂与拉杆之间的防撞26-27
• 2.4 本章小结27-29
• 3 一种基于 Zigbee 的三维定位算法29-43
• 3.1 常用定位技术及射频定位技术简介29-32
• 3.1.1 常用定位技术分析29-30
• 3.1.2 射频技术的几种定位机理30-32
• 3.2 Zigbee 技术综述及 CC243032-34
• 3.2.1 Zigbee 技术综述32-33
• 3.2.2 CC243033-34
• 3.3 Zigbee 无线定位介绍34-36
• 3.3.1 无线电传播损耗模型的分析34-35
• 3.3.2 定位系统节点类型35-36
• 3.3.3 三边测量法36
• 3.4 几种常见的三维空间定位算法36-40
• 3.4.1 Landscape-3D 算法37-38
• 3.4.2 Constrained-3D算法38
• 3.4.3 Ou算法38-39
• 3.4.4 APIS算法39-40
• 3.5 本文所用的三维定位算法40-41
• 3.6 本章小结41-43
• 4 Zigbee 三维定位算法在塔机上的应用43-59
• 4.1 三维坐标系的建立及节点的布置43-45
• 4.1.0 三维坐标系的建立43-44
• 4.1.1 参考节点的布置44
• 4.1.2 盲节点的布置44-45
• 4.2 简化后未知节点的算法45-47
• 4.2.2 算法过程表示46-47
• 4.3 塔机各边缘点坐标的计算47-50
• 4.4 塔机防撞系统流程50-51
• 4.4.1 计算的流程50-51
• 4.4.2 塔机防撞方案的实现流程51
• 4.5 软件的实现51-57
• 4.5.1 监测软件 Labview 平台简介51-53
• 4.5.2 坐标的计算转换53-54
• 4.5.4 防撞方案的实现54-57
• 4.6 本章小结57-59
• 5 定位算法结果分析与 Zigbee 通信59-67
• 5.1 Zigbee 户外通信状况59-61
• 5.2 三维定位算法结果分析61-65
• 5.2.1 高斯滤波理论模型61
• 5.2.2 参数确定61-64
• 5.2.3 实验结果及分析64-65
• 5.3 本章小结65-67
• 6 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-75
• 附录75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：412073