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塔吊智能防碰撞系统的研究和应用

发布时间:2017-08-20 15:12

  本文关键词:塔吊智能防碰撞系统的研究和应用


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【摘要】:塔式起重机是建筑工地中常见的设备,环形空间内能够在水平和垂直方向搬运物料,对节省人力和加快施工进度有着非常重要的意义,但近年来,随着建筑楼群密集度的加大,施工单位为了加快施工进度,经常将多台塔式起重机同时分布在一个施工场地交叉工作,使塔式起重机之间出现碰撞情况。虽然我国国家标准化委员会和国家质量监督检验总局在2007年颁布并正式实施了《塔式起重机安全规程》,且相关部门每年都会增加人力和物力去监督塔式起重机的生产质量,并要求塔式起重机司机必须具备一定的文化水平和考取相关驾驶证才能上塔操作。但塔式起重机作业面积大,加上施工情况复杂,司机和指挥人员有时会检测不到位或反映不及时,导致塔机事故发生。 本文针对多台塔式起重机交叉工作的情况,设计了一种防止塔式起重机之间碰撞的智能安全监控系统,当塔吊之间或塔吊与其他障碍物有碰撞可能时,能及时报警提醒司机并控制塔吊的运行。 本文研究内容如下: (1)研究了一种系统组网结构。首先分析了本系统所需的关键技术和需要实现的功能,然后根据需要实现的功能和性能要求,给出了系统的整体结构模型,并详细阐述了建立该结构模型的原因。本文利用了智能体(Agent)分布式和集中式组网的优点,提出了一种集团划分的设计方案。 (2)在硬件电路设计上,给出了单个智能体的结构框图,并对框图中的主控制器1模块、主控制器2模块、高度模块、幅度模块、回转角度模块、存储显示模块、重量模块和风速模块的功能、选型以及硬件电路设计作了详细分析。 (3)研究了一种防碰撞算法。分析了塔吊之间碰撞的几种情况以及塔吊与障碍物的碰撞情况,,对每种碰撞情况的判断方法、判断步骤和控制措施作了详细阐述,并分析了算法改善的方法。算法中,用几何方法不断判断两塔吊或塔吊与障碍物之间的距离,当此距离小于安全距离时,能够报警提醒司机并控制塔吊的运行。 (4)在软件上,详细介绍了塔吊之间的组网过程和通讯实现过程,并介绍了主控制器1和主控制器2的具体控制内容和控制过程。 最后对本系统进行了防碰撞试验以及和防碰撞相关的其他试验,试验表明本系统能够有效的防止塔吊间的碰撞,并能够有效的监控塔吊的运行。
【关键词】:防碰撞 安全监控 智能体 集团划分
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TH213.3;TP277
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-11
  • 第1章 绪论11-19
  • 1.1 课题研究背景和意义11-13
  • 1.2 塔吊智能安全监测系统国内外研究现状13-15
  • 1.2.1 国外研究现状13-14
  • 1.2.2 国内研究现状14-15
  • 1.3 课题涉及的主要技术15-17
  • 1.3.1 传感器技术15
  • 1.3.2 无线通信技术15-16
  • 1.3.3 防碰撞算法16-17
  • 1.3.4 系统组网方法17
  • 1.3.5 塔吊运行状态参数获取方法17
  • 1.4 论文的研究工作和组织结构17-19
  • 第2章 塔吊智能防碰撞系统模型19-26
  • 2.1 Agent体19-21
  • 2.1.1 Agent的定义19-20
  • 2.1.2 多Agent的系统结构20-21
  • 2.2 系统拓扑结构21-25
  • 2.2.1 无线数字数传电台21-23
  • 2.2.2 集团划分的方法和目的23-24
  • 2.2.3 监控终端对小集团的管理24-25
  • 2.3 小结25-26
  • 第3章 Agent体硬件设计26-41
  • 3.1 Agent体总体结构26-27
  • 3.2 各个模块设计27-40
  • 3.2.1 主控制器1模块设计27-29
  • 3.2.2 主控制器2模块设计29-31
  • 3.2.3 传感器模块设计31-36
  • 3.2.4 分机模块设计36-38
  • 3.2.5 继电器模块设计38-39
  • 3.2.6 存储和显示器模块设计39-40
  • 3.3 小结40-41
  • 第4章 塔吊智能防碰撞算法的研究41-57
  • 4.1 塔吊间的防碰撞算法41-52
  • 4.1.1 塔吊之间的碰撞情况分类41-42
  • 4.1.2 塔吊间的防碰撞算法构造42-51
  • 4.1.3 防碰撞算法完善51-52
  • 4.2 塔吊与障碍物的防碰撞算法52-56
  • 4.2.1 塔吊与障碍物的碰撞分析52-53
  • 4.2.2 塔吊与障碍物的防碰撞算法构造53-56
  • 4.3 小结56-57
  • 第5章 系统软件设计57-64
  • 5.1 塔吊智能防碰撞系统的软件功能57
  • 5.2 系统防碰撞部分软件设计57-61
  • 5.2.1 部分通讯协议57-59
  • 5.2.2 系统防碰撞软件流程59-61
  • 5.3 存储、显示以及分机部分软件设计61-63
  • 5.4 小结63-64
  • 第6章 系统测试与性能分析64-70
  • 6.1 防碰撞相关试验64-67
  • 6.1.1 防碰撞无线通讯时间的计算64-65
  • 6.1.2 防碰撞无线通讯质量的检测65
  • 6.1.3 通讯干扰试验65-66
  • 6.1.4 防碰撞算法的仿真66-67
  • 6.2 与防碰撞系统相关的试验67-69
  • 6.2.1 重量风速分机通讯的检测67-69
  • 6.2.2 高温试验69
  • 6.3 小结69-70
  • 总结与展望70-72
  • 参考文献72-76
  • 附录A 攻读学位期间发表的论文情况76-77
  • 附录B 攻读学位期间参与科研工作情况77-78
  • 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄洪钟,姚新胜;塔式起重机安全性研究与展望[J];安全与环境学报;2001年03期

2 孙志远;韩炜;;Zig Bee技术在振动监测中的应用[J];传感器与微系统;2009年10期

3 龚发根;汪炜;秦拯;;基于ZigBee无线传感器网络的工业废气监控系统[J];传感器与微系统;2011年01期

4 邹治伟,夏超群;大型建筑施工设备防碰撞预警系统的开发研究[J];大众科技;2005年11期

5 陈帮;张洪涛;;基于嵌入式Linux的塔机群防碰撞控制系统[J];机电工程;2011年03期

6 邹益胜;丁国富;许明恒;何邕;;实时碰撞检测算法综述[J];计算机应用研究;2008年01期

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8 唐明清,郑奠一,杨阳;塔式起重机事故调查综合报告[J];建筑安全;2000年05期

9 刘卫兵;塔式起重机吊钩远离危险区域的自动控制[J];建筑安全;2000年12期

10 宋增贤;群塔施工中的安全管理与对策[J];建筑安全;2004年01期



本文编号:707333

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