CN101624163A - 塔式起重机机群作业无线通信安全装置 - Google Patents

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郑夕健
费烨
韩泽光
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Abstract

塔式起重机机群作业无线通信安全装置，涉及一种监控装置，包括主控制器，无线网桥。主控制器连接高度模拟信号、半径模拟信号和吊重模拟信号，分别通过各信号对应的滤波电路和分压、跟随电路整理后送入主控制器，塔机转角的旋转编码器信号通过辨向电路和双向计数电路整理后送入主控制器，主控制器与串口电路相连接。本发明提供的塔式起重机机群作业无线通信安全装置，将同一施工现场的塔式起重机组成一个网络，在对本塔机自身的状态(如吊重高度、塔机转角、工作半径)进行实时检测的同时，通过无线通讯方式实现塔机群与主控室的信息传递，在主控室电脑内计算出本各个塔机的相对位置及碰撞关系，并根据计算结果判定是否报警或自动断电保护。

Description

塔式起重机机群作业无线通信安全装置
技术领域
本发明涉及一种监控装置，具体涉及一种塔式起重机运行时，能实时进行安全状态监控的监控设备。
背景技术
塔机是具有广泛市场的产品，在塔机上广泛采用在线监测系统、故障自诊断及预测系统，不断加强机电一体化技术在安全显示监控装置领域的应用、提高塔机工作的智能化水平是塔机发展的必然趋势。现今的建筑工地有可能处在一个“弹丸之地”或者闹区，这就需要塔机的吊臂避开周围的一些障碍物；为提高施工效率，施工单位常将多台塔机布置在同一现场，而且经常近距离交叉作业，这种交叉作业的塔机存在碰撞可能；成片的建筑群具有任务重，工期短，建筑质量要求高的特点，因此塔机群工作空间动态和相关塔机防碰撞问题直接影响到整个工程的运行效率及建筑工地的施工安全。对测控系统及诊断系统等进行实时有效的数据传输通常采用有线方式，但在某些场合如测控对象本身是运动的或实际环境无法布线时，有线传输存在着很大的不便，同时由于塔机这类大电流电机设备会产生电磁噪声，干扰有线传输信号，影响整个工作质量及进程。目前的塔机监控装置都不具有危险区域限制功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种塔式起重机机群作业无线通信安全装置，解决了现有塔机监控系统不能对塔机机群的运行状态进行实时检测，无法对塔机工作区域进行有效管理的缺陷。
本发明所采用的技术方案是：
塔式起重机机群作业无线通信安全装置，包括主控制器，无线网桥；主控制器连接高度模拟信号、半径模拟信号和吊重模拟信号，分别通过各信号对应的滤波电路和分压、跟随电路整理后送入主控制器，塔机转角的旋转编码器信号通过辨向电路和双向计数电路整理后送入主控制器，主控制器与串口电路相连接，主控制器还通过以太网芯片与无线网桥相连接，主控制器通过12路继电器将控制信号输出。
所述的塔式起重机机群作业无线通信安全装置，所述主控制器通过以太网芯片与无线网桥相连接。
所述的塔式起重机机群作业无线通信安全装置，所述主控制器为单片机C8051F02。
所述的塔式起重机机群作业无线通信安全装置，所述以太网芯片为RTL8019AS。
所述的塔式起重机机群作业无线通信安全装置，所述通信硬件设备为IEEE802.11g协议无线网桥。
所述的塔式起重机机群作业无线通信安全装置，所述双向计数电路包括4片193双向计数器芯片计数，用于实现16位双向计数。
所述的塔式起重机机群作业无线通信安全装置，所述双向计数电路采用双向计数器芯片193。
本发明的特点还在于：
双向计数电路包括4片193双向计数器芯片计数，用于16位双向计数。
主控制器通过以太网芯片与无线网桥相连接。
主控制器为单片机C8051F020。
以太网芯片为RTL8019AS。
双向计数电路采用双向计数器芯片193。
本发明具有以下功能效果：
(1)可实时监控20台以内的塔机作业信息，避免其相互间发生碰撞事故；(2)实时检测塔机运行状态(转角、小车变幅以及高度)信息向主控室报告；(3)在塔群网络中，可通过生产现场主控室对塔机群发送工作指令；(4)可设置塔吊工作环境中不可进入的区域，当系统检测到塔吊可能进入该区域时，系统将进行报警，并对相应运动进行断电保护；(5)可进行测试模式和工作模式之间的切换；(6)通过后主控室后台编制的程序进行塔机之间的防碰撞计算，并进行现场控制。
附图说明
图1是本发明的功能模块组成示意图；
图2是本发明的C8051F020与RTL8019AS接口原理图；
图3是本发明的模拟信号输入主控制器的电路原理图；
图4是本发明限制区域设置示意图；
图5是本发明主控室接收多个下位机的发送数据流程图；
图6是本发明下位机向主控室发送数据通信流程图；
图7是本发明主控室向多个下位机发送指令数据通信流程图；
图8是本发明下位机接收主控室指令数据通信流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供的塔式起重机机群作业无线通信安全装置，将同一施工现场的塔式起重机(最多20台)组成一个网络，将本发明的通信安全装置安装在网络中的每一个塔机上，该装置在对本塔机自身的状态(如吊重高度、塔机转角、工作半径)进行实时检测并显示同时，通过无线通讯方式实现塔机群与主控室的信息传递，根据检测到网络中塔机的信息，在主控室电脑内计算出本各个塔机的相对位置及碰撞关系，并根据计算结果判定是否报警或自动断电保护。
图1显示的是本发明的功能模块组成示意图。如图1所示，本发明的通信安全装置包括主控制器和无线网桥，主控制器和无线网桥之间通过以太网芯片连接。如图2所示，主控制器选用单片机C8051F020，以太网芯片选用RTL8019AS，主控制器通过一片8255得到12继电器输出。
图3给出了三路模拟信号：高度模拟信号、半径模拟信号和吊重模拟信号分别通过各信号对应的滤波电路和分压、跟随电路整理后送入主控制器。
监控系统除模拟输入外，还有塔机转角信号。塔机转角的旋转编码器信号则通过辨向电路和双向计数电路整理后送入主控制器，双向计数电路如图3中所示，由4片193，2片138及一片245组成。4片双向计数芯片193组成16位计数电路，由于采用相对编码器，计数电路中由两片138译码器分别完成计数值的读写功能。
本发明的功能实现方式如下：
(1)塔机群无线通信安全作业的实现
考虑到塔机工作区域内可能有公路、建筑物或者其他静态装置，塔机在工作时，塔臂或重物不能进入该区域，以免塔机碰撞周围装置或塔机重物掉落伤及行人。因此，本系统设置了塔机与静态环境防碰撞功能，能够限制塔机与周围工作环境的碰撞，即限制塔机吊臂或重物进入此区域。塔机在正常工作前，利用本系统根据具体情况对限制区域边界进行采样、存储，塔机工作过程中，根据实时检测的塔臂转角和小车变幅，计算小车当前位置到环境危险区域边界的距离，然后做出报警或控制决策。
进行防碰撞计算前，各塔机必须知道自己的状态(如塔机转角、小车变幅和吊钩高度等)以及与自己相关的其他塔机状态，因此，每个塔机控制器必须实时检测自己的状态，同时所有塔机必须与控制室进行实时通信，进行相关塔机信息防碰撞计算，当有碰撞可能时，控制系统将报警或控制塔机的相关运动。平臂塔机的运动包括塔臂的回转运动、小车的变幅运动和吊钩的上下绳运动。两塔机在高度的位置关系有两种：
两塔机不同高度，两塔机相同高度。两种位置的塔机使用不同的防碰撞计算及控制输出。
为了实现塔机机群信息的实时监控，同一塔群中所有塔机必须组成一个通讯网，按一定的协议进行通讯，利用WLAN技术建立塔机机群无线通信系统，将克服传统无线通讯手段的弊端。在塔机群监控系统中，主控室同所有塔机组成点对多点通讯网，由于无线网桥是双工的工作模式，主控室通过轮询方式对现场站塔机进行访问。每一个塔机都有绑定的IP地址，当一台塔机发送完毕自己的信息后，控制中心使用安装在主控室的通信模块对下一个塔机进行访问，一个周期结束后，主控室将获得现场站所有工作塔机的状态参数。
(2)塔机群无线通信安全作业的实现
如图4所示的塔机工作环境中有两个限制区域，用线段AB来拟合图4中限制区域1的边界，限制区域2则采用一个四边形CDEF拟合。系统对这些区域边界的采集、设置，借用了塔机本身的转角θ和小车变幅Lp的检测功能：首先将塔机臂转到图中OA线处，同时，将小车运行到A点处，测出当前的转角θA以及小车变幅LpA；将小车运行到B点处，测出当前的转角θB以及小车变幅LpB；这样就得到了线段AB两端点的限制区域；通过直线插补计算线段AB之间不同的转角θx处的小车危险变幅值Lpx。这样就得到了限制区域1内各转角所对应的边界小车变幅值。同理可以依次设置其他区域边界点，分别用各点的转角以及小车变幅表示，如图4中的D点，则可以将塔机小车运行到D点处测出(θD，LpD)。限制区域设置完毕后，系统环境防碰撞是根据塔机转角θx处的当前变幅值和系统中存储边界变幅值，判断塔机是否进入该危险区域，当塔机接近危险区后作出报警并利用继电器截断相应方向的塔机控制电机电路。已知转角θD处的边界变幅值为LpD，假设当前小车变幅值为Lp，则当前变幅值与环境区域边界之间的距离d＝LpD-Lp，当d满足：0.8×d(safety)＝d＝d(safety)时，控制器输出截断塔机当前运动方向的高速运动电机；当d满足：0＝d＜0.8×d(safety)时，控制器输出截断塔机当前运动方向的低速运动电机。其中，d(safety)为环境安全距离，由用户根据实际需求输入到系统提供的表格中。

Claims (7)

1.塔式起重机机群作业无线通信安全装置，其特征在于，包括主控制器，无线网桥；主控制器连接高度模拟信号、半径模拟信号和吊重模拟信号，分别通过各信号对应的滤波电路和分压、跟随电路整理后送入主控制器，塔机转角的旋转编码器信号通过辨向电路和双向计数电路整理后送入主控制器，主控制器与串口电路相连接，主控制器还通过以太网芯片与无线网桥相连接，主控制器通过12路继电器将控制信号输出。
2.按照权利要求1所述的塔式起重机机群作业无线通信安全装置，其特征在于，所述主控制器通过以太网芯片与无线网桥相连接。
3.按照权利要求1所述的塔式起重机机群作业无线通信安全装置，其特征在于，所述主控制器为单片机C8051F02。
4.按照权利要求1所述的塔式起重机机群作业无线通信安全装置，其特征在于，所述以太网芯片为RTL8019AS。
5.按照权利要求1所述的塔式起重机机群作业无线通信安全装置，其特征在于，所述通信硬件设备为IEEE802.11g协议无线网桥。
6.按照权利要求1所述的塔式起重机机群作业无线通信安全装置，其特征在于，所述双向计数电路包括4片193双向计数器芯片计数，用于16位双向计数。
7.按照权利要求1所述的塔式起重机机群作业无线通信安全装置，其特征在于，所述双向计数电路采用双向计数器芯片193。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101844732A (zh) * 2010-04-27 2010-09-29 西安丰树电子科技发展有限公司 分布式的塔群防碰撞系统
CN102167264A (zh) * 2011-04-14 2011-08-31 北京航空航天大学 一种基于arm的自组织塔吊防碰撞装置
CN104973516A (zh) * 2015-07-03 2015-10-14 宜昌市微特电子设备有限责任公司 一种基于WIFI无线通信网络、Android系统的力矩限制器
CN108163718A (zh) * 2017-12-27 2018-06-15 西安理工大学 基于物联网的群塔智能精准吊装控制方法
CN108764644A (zh) * 2018-04-27 2018-11-06 杭州电子科技大学 一种桥式起重机风险源发生概率缺失的插补方法
CN111196572A (zh) * 2019-12-31 2020-05-26 大器物联科技（广州）有限公司 一种塔式起重机的安全防护方法
CN113720283A (zh) * 2021-08-31 2021-11-30 广联达科技股份有限公司 建筑施工高度的识别方法、装置、电子设备及系统

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101844732A (zh) * 2010-04-27 2010-09-29 西安丰树电子科技发展有限公司 分布式的塔群防碰撞系统
CN102167264A (zh) * 2011-04-14 2011-08-31 北京航空航天大学 一种基于arm的自组织塔吊防碰撞装置
CN102167264B (zh) * 2011-04-14 2012-11-21 北京航空航天大学 一种基于arm的自组织塔吊防碰撞装置
CN104973516A (zh) * 2015-07-03 2015-10-14 宜昌市微特电子设备有限责任公司 一种基于WIFI无线通信网络、Android系统的力矩限制器
CN108163718A (zh) * 2017-12-27 2018-06-15 西安理工大学 基于物联网的群塔智能精准吊装控制方法
CN108163718B (zh) * 2017-12-27 2019-06-18 西安理工大学 基于物联网的群塔智能精准吊装控制方法
CN108764644A (zh) * 2018-04-27 2018-11-06 杭州电子科技大学 一种桥式起重机风险源发生概率缺失的插补方法
CN108764644B (zh) * 2018-04-27 2022-04-01 杭州电子科技大学 一种桥式起重机风险源发生概率缺失的插补方法
CN111196572A (zh) * 2019-12-31 2020-05-26 大器物联科技（广州）有限公司 一种塔式起重机的安全防护方法
CN113720283A (zh) * 2021-08-31 2021-11-30 广联达科技股份有限公司 建筑施工高度的识别方法、装置、电子设备及系统
CN113720283B (zh) * 2021-08-31 2023-08-25 广联达科技股份有限公司 建筑施工高度的识别方法、装置、电子设备及系统

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