塔机安全监控与数据处理系统的设计与研究

发布时间：2017-07-21 02:01

  本文关键词：塔机安全监控与数据处理系统的设计与研究

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【摘要】：塔式起重机在建筑行业应用极为广泛,能够有效地节省人力物力,大大提高生产效率。但在施工过程中,由于操作不当引起的人员伤亡和设备损毁事故屡屡发生,重大事故的发生率居高不下,给社会带来巨大损失。针对这一问题,开发出塔机安全监控管理系统。本论文对监控系统进行了总体设计,其研究重点是系统的信号采集、预警,自动控制以及数据存储等模块。本系统以ARM微处理器为核心,运用传感器技术、信号采集技术和USB接口控制技术,自行研制并开发出塔机安全监控与数据处理系统。该系统可对塔机的工作状态进行实时监控,当发生危险状况时,系统可发出声光警报,同时可通过继电器控制模块控制塔机动作,并将工作数据存储至移动设备中,实现对塔机的安全监控和管理。 本论文研究的主要内容包括以下几个方面。 (1)根据塔机的工况和运行现状,分析塔机监控系统的功能要求,制定出塔机监控系统总体技术方案的设计以及系统的开发流程。确定监控系统的控制方案,并完成塔机信号采集系统、信号预警系统以及数据存储系统的方案设计。 (2)塔机信号采集系统与预警系统的设计。塔机信号采集系统是将起升重量、起升高度、塔机变幅、风速、电机电压、电机电流、温度等传感器采样到的模拟信号,经过阻抗变换、低通滤波等处理后传送至处理器的A/D转换模块,实时地将模拟信号转化为数字信号,并实时地显示在LCD屏上。信号预警系统主要包括声光报警模块以及继电器控制模块,根据采集得到的工作数据,判断是否超过预警值,当超过预警值90%时,发出声光报警,若危险动作继续,可向继电器模块发出触发信号,控制塔机吊车的减速或限位运行。 (3)塔机数据存储系统的设计。为便于塔机数据的管理,系统选用U盘作为数据存储介质,数据存储系统通过文件管理芯片与处理器建立USB主-从机的工作方式,实现非PC设备对U盘的读写、删除、新建文件等操作。监控系统将采集得到的工作数据实时地写入U盘中,为分析塔机工作状态提供可靠依据。 (4)在塔机的施工现场,进行系统样机测试。首先,将各个传感器安装在塔机上,并通过电缆线与本系统相应的接口连接；其次,进行传感器的标定与调零；最后,进行系统在线调试。通过现场试验,分析试验结果,证明了该系统工作稳定,具有良好的可使用性和推广价值。
【关键词】：塔机 信号采集 安全监控 数据存储
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH213.3;TP274.2
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 目录10-13
• 插图清单13-15
• 插表清单15-16
• 第一章 绪论16-24
• 1.1 课题研究的背景16-18
• 1.2 塔机及其监控系统研究现状18-21
• 1.2.1 国外研究现状概况18-19
• 1.2.2 国内研究现状概况19-21
• 1.3 课题的研究目的和意义21
• 1.4 课题的研究内容21-24
• 1.4.1 课题来源及其设计要求21-22
• 1.4.2 本论文的研究内容22-24
• 第二章 监控系统总体方案设计24-35
• 2.1 QTZ5012型塔机及相关参数24-28
• 2.1.1 塔机的工作机构25-28
• 2.1.2 塔机的安全装置28
• 2.2 系统实现的总体技术方案28-31
• 2.2.1 系统设计的功能要求29
• 2.2.2 本系统的开发流程29-30
• 2.2.3 系统方案的设计与选择30-31
• 2.3 塔机数据处理方案设计31-34
• 2.3.1 塔机信号采集与预警系统方案设计32-33
• 2.3.2 塔机数据存储系统方案设计33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 塔机信号采集与预警系统设计35-55
• 3.1 传感器的选择35-42
• 3.1.1 重量传感器35-37
• 3.1.2 行程限位传感器37-39
• 3.1.3 风速传感器39-40
• 3.1.4 温度传感器40-41
• 3.1.5 主电机参数测量传感器41-42
• 3.2 塔机信号采集系统设计42-44
• 3.2.1 中央处理器的选择42-43
• 3.2.2 信号采集系统原理设计43-44
• 3.3 信号采集系统硬件设计44-49
• 3.3.1 主控电路设计44-46
• 3.3.2 基准电压设计46
• 3.3.3 采样电路原理设计46-48
• 3.3.4 人机界面设计48-49
• 3.4 塔机信号预警系统设计49-51
• 3.4.1 声光预警系统设计49-50
• 3.4.2 继电器控制系统设计50-51
• 3.5 系统电源设计51-54
• 3.5.1 系统电源方案设计51-52
• 3.5.2 系统电源电路设计52-54
• 3.6 本章小结54-55
• 第四章 塔机数据存储系统设计55-66
• 4.1 USB主机控制系统设计55-56
• 4.1.1 USB主机系统功能55
• 4.1.2 USB主机系统结构55-56
• 4.2 USB主机系统硬件设计56-60
• 4.2.1 主机接口芯片的选择56-57
• 4.2.2 芯片接口方案设计57-58
• 4.2.3 接口电路原理的设计58-60
• 4.3 USB主机系统软件设计60-65
• 4.3.1 本系统开发环境61
• 4.3.2 USB主机系统源文件清单61
• 4.3.3 主控制模块设计61-62
• 4.3.4 CH376与STM32F103通讯设计62-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 系统的安装与整机调试66-73
• 5.1 传感器的安装66-69
• 5.1.1 行程限位传感器的安装67-68
• 5.1.2 重量与风速传感器的安装68-69
• 5.2 样机的在线运行与调试69-72
• 5.3 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 本文总结73-74
• 6.2 工作展望74-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：570905