CN102219158A - 一种塔机集群作业防碰撞方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及远程监控塔机安全的技术，特别是一种塔机集群作业防碰撞方法及其装置。本发明防碰撞装置由微处理器模块、幅度传感器、角度传感器、信号调理模块、按键输入模块、声音报警模块、RS232模块、液晶显示器和ZIGBEE模块构成，在本塔机进行防碰撞判断之前，先由微处理器模块通过幅度传感器和角度传感器获取本塔机信息，再通过ZIGBEE模块获取了防碰撞信息，进而通过所给出的三种判断方法的判定，实现了针对塔机集群作业防碰撞的全方位安全监控，有效避免碰撞事故发生。

Description

一种塔机集群作业防碰撞方法及其装置

技术领域

本发明涉及远程监控塔机安全的技术，特别是一种塔机集群作业防碰撞方法及其装置。

背景技术

现有的塔机安全监控只能实现对载重、风速、角度、幅度、高度等信号的采集，而不具备塔机集群作业防碰撞功能，虽然市面上近年也出现了两款集成塔机集群作业防碰撞功能的监控装置，但因其防碰撞判断方法单一，都是仅仅根据两塔机大臂回转所构成的圆周的交叉区域里是否有小车进入来做是否需要进行报警的判断，而忽略了其它情况下大臂和小车发生碰撞的可能，故而不能对塔机集群作业防碰撞实现真正有效的安全保护。

发明内容

本发明目的是为了克服上述不足，提供一种塔机集群作业防碰撞方法及其装置，实现针对塔机集群作业防碰撞的全方位安全监控，有效避免碰撞事故发生。

本发明的技术方案：一种塔机集群作业防碰撞方法，在本塔机进行防碰撞判断之前，先由微处理器模块通过幅度传感器和角度传感器获取本塔机信息，从而计算出本塔机的大臂末端坐标[x₁，y₁]和小车坐标[x₄，y₄]，再通过ZIGBEE无线通信获取干涉塔机的大臂末端坐标[x₂，y₂]、回转中心坐标[x₃，y₃]、干涉塔机回转中心至大臂末端的大臂长1₂；同时通过计算确定三个间距L₁、L₂、L₃，其中L₁为本塔机大臂末端与干涉塔机大臂末端间距，其公式为 $L_1=\sqrt{{(x_1-x_2)}^2+{(y_1-y_2)}^2};$ L₂为本塔机大臂末端与干涉塔机回转中心间距，其公式为 $L_2=\sqrt{{(x_1-x_3)}^2+{(y_1-y_3)}^2};$ L₃为本塔机小车到干涉塔机回转中心间距，其公式为 $L_3=\sqrt{{(x_4-x_3)}^2+{(y_4-y_3)}^2};$ 当以下三种情况任意一种发生时声音报警模块将发出报警，提醒操作人员注意操作，从而起到防碰撞作用：

(1)情况一：如图2所示，当L₁小于防碰撞限定值时；

(2)情况二：如图3所示，当L₁+L₂-l₂小于防碰撞限定值时；

(3)情况三：如图4所示，当小车进入干涉区(即L₃小于l₂)时。

其中防碰撞限定值一般取5m至15m。

一种塔机集群作业防碰撞装置，幅度传感器、角度传感器的输出端与信号调理模块输入端电连接，信号调理模块输出端与微处理器模块电连接，按键输入模块、声音报警模块与微处理器模块电连接，RS232模块与微处理器模块电连接，液晶显示器和ZIGBEE模块与RS232模块电连接。

本发明的有益效果是：(1)通过ZIGBEE通信模块，实现了塔机间的无线通信，使得防碰撞信息的获取成为可能；(2)在获取了防碰撞信息的基础上，通过上述三种判断方法的判定，实现了针对塔机集群作业防碰撞的全方位安全监控，有效避免碰撞事故发生。

附图说明

图1为本发明防碰撞装置的方框示意图。

图2为本发明防碰撞判定情况之一。

图3为本发明防碰撞判定情况之二。

图4为本发明防碰撞判定情况之三。

图2、图3、图4中小圆圈表示塔机回转中心，粗实线表示塔机吊臂，吊臂以塔机回转中心为分割点分为两部分，其中较长的部分为大臂，较短的部分为尾臂，圆形虚线表示塔机大臂末端运行轨迹，小方形表示塔机大臂上小车。

具体实施方式

所述幅度传感器连接在塔机小车电机上，角度传感器通过编码器连接在塔机回转传动齿轮上。

所述液晶显示器采用工业级10.4寸800×600像素65K色TFT彩色超大液晶显示屏。

所述ZIGBEE模块采用工作频率为2.4GHz的ZICM2410通信模块，其抗干扰能力强。

所述微处理器模块电连接至按键输入模块和声音报警模块，并通过RS232模块连接液晶显示器和ZIGBEE模块。

所述幅度传感器和角度传感器检测到的信号经过信号调理模块进行滤波、隔离和放大后，将模拟信号量输入到微处理器模块自带的A/D引脚。

所述微处理器模块将采集到的各路传感器值进行A/D转换，而后进行计算、判断和比较，将结果输出到液晶显示器上，必要时，及时通过声音报警模块进行报警，从而实现安全保护。

在本塔机进行防碰撞判断之前，先由微处理器模块通过幅度传感器和角度传感器获取本塔机信息，从而计算出本塔机的大臂末端坐标和小车坐标，再通过ZIGBEE无线通信获取干涉塔机的大臂末端坐标、回转中心坐标、干涉塔机的大臂长，然后根据下述三种判断方法进行防碰撞判断：

[x₁，y₁]为本塔机大臂的末端坐标；

[x₂，y₂]为干涉塔机大臂的末端坐标；

[x₃，y₃]为干涉塔机回转中心坐标；

[x₄，y₄]为本塔机小车坐标；

其中x₁和y₁分别为本塔机大臂末端的横坐标和纵坐标；x₂和y₂分别为干涉塔机大臂末端的横坐标和纵坐标；x₃和y₃分别为干涉塔机回转中心的横坐标和纵坐标；x₄和y₄分别为本塔机小车的横坐标和纵坐标；

l₂为干涉塔机的大臂长；

L₁为本塔机大臂末端与干涉塔机大臂末端间距，其公式为 $L_1=\sqrt{{(x_1-x_2)}^2+{(y_1-y_2)}^2};$

L₂为本塔机大臂末端与干涉塔机回转中心间距，其公式为 $L_2=\sqrt{{(x_1-x_3)}^2+{(y_1-y_3)}^2};$

L₃为本塔机小车到干涉塔机回转中心间距，其公式为 $L_3=\sqrt{{(x_4-x_3)}^2+{(y_4-y_3)}^2}.$

当以下三种情况任意一种发生时控制器将发出报警，提醒操作人员注意操作，从而起到防碰撞报警作用：

(1)情况一：如附图2所示，当L₁小于防碰撞限定值时；

(2)情况二：如附图3所示，当L₁+L₂-l₂小于防碰撞限定值时；

(3)情况三：如附图4所示，当小车进入干涉区(即L₃小于l₂)时。

其中防碰撞限定值一般取5m至15m，本实例取的是10m。

Claims (3)

1.一种塔机集群作业防碰撞方法，其特征在于：在本塔机进行防碰撞判断之前，先由微处理器模块通过幅度传感器和角度传感器获取本塔机信息，从而计算出本塔机的大臂末端坐标[x₁，y₁]和小车坐标[x₄，y₄]，再通过ZIGBEE无线通信获取干涉塔机的大臂末端坐标[x₂，y₂]、回转中心坐标[x₃，y₃]、干涉塔机回转中心至大臂末端的大臂长1₂；同时通过计算确定三个间距L₁、L₂、L₃，其中L₁为本塔机大臂末端与干涉塔机大臂末端间距，其公式为 $L_1=\sqrt{{(x_1-x_2)}^2+{(y_1-y_2)}^2};$ L₂为本塔机大臂末端与干涉塔机回转中心间距，其公式为 $L_2=\sqrt{{(x_1-x_3)}^2+{(y_1-y_3)}^2};$ L₃为本塔机小车到干涉塔机回转中心间距，其公式为 $L_3=\sqrt{{(x_4-x_3)}^2+{(y_4-y_3)}^2};$ 当以下三种情况任意一种发生时声音报警模块将发出报警，提醒操作人员注意操作，从而起到防碰撞作用：

(1)情况一：当L₁小于防碰撞限定值时；

(2)情况二：当L₁+L₂-l₂小于防碰撞限定值时；

(3)情况三：当小车进入干涉区，即L₃小于l₂时。

2.根据权利要求1所述一种塔机集群作业防碰撞方法，其特征在于：防碰撞限定值为5-15m。

3.一种塔机集群作业防碰撞装置，其特征在于：幅度传感器、角度传感器的输出端与信号调理模块输入端电连接，信号调理模块输出端与微处理器模块电连接，按键输入模块、声音报警模块与微处理器模块电连接，RS232模块与微处理器模块电连接，液晶显示器和ZIGBEE模块与RS232模块电连接。

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