CN103754782A

CN103754782A - 一种基于ZigBee技术自组网的塔机监控系统

Info

Publication number: CN103754782A
Application number: CN201310747337.4A
Authority: CN
Inventors: 王昌; 吴伟
Original assignee: JIANGSU UONONE ELECTRIC AUTOMATION CO Ltd
Current assignee: JIANGSU UONONE ELECTRIC AUTOMATION CO Ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-04-30

Abstract

本发明公开了一种基于ZigBee技术自组网的塔机监控系统，包括安装在相应塔机驾驶室内塔机监测仪、监控平台，塔机监测仪采集塔机的信号后传输给监控平台，其特征在于，所述塔机监测仪包括ZigBee模块、主控单元、信息采集单元，所述信息采集单元采集相关信号，并将信号经过经过信息处理单元处理后传输至主控单元，所述主控单元将信号处理后传输到ZigBee模块，所述ZigBee模块从主控单元接受数据，对数据打包后选择路由路径并按标准协议传输，本发明基于ZigBee技术，通信距离可达1000米以上，穿透能力强，即使有大楼阻隔，也一样通信正常。

Description

一种基于ZigBee技术自组网的塔机监控系统

技术领域

本发明涉及塔机安全监控领域，具体为一种基于ZigBee技术自组网的塔机监控系统，为塔机操作人员提供多台塔机同时作业的运行状态实时监控的系统。

背景技术

近年来，塔机安全监控系统的研究不断深入，各种研究报道和产品不断涌现，一些产品还申请了相关的国家专利。大多数产品以PLC实现塔机电气控制，用文本显示器以数值方式在线显示塔机运行过程中的主要参数，当测量值超过设定值时，自动报警并能切断相应控制电路。另外，提出可以通过上位机和PLC通信，通过软件标定塔机限制范围，实现塔机与周遭环境以及塔机之间防碰撞。还有一些产品是基于工业计算机的塔机智能监控和故障诊断系统，系统以CRT视频监控塔机工作状态，以数字形式动态显示塔机工作参数,除了能够监控塔机转角、小车变幅、吊钩高度、起重吊重信息之外，并且基于Agent技术，实现了多塔机防碰撞的功能。此外，从国内研究现状来分析，现存产品己能较好地完成单机监控，比如说中国建筑科学院建筑机械化研究院的“塔式起重机安全作业监控管理系统”、山东富友集团的“塔式起重机安全监控管理系统”、长沙浦沉电子安全信息技术开发有限公司的“Aces系列起重力矩限制器”等;也有能实现简单组网功能的西安智敏测控的“塔吊群智能防碰撞”及塔吊群协同作业安全监控装置等。从监控塔机运行各类参数而言，这些产品均基本能胜任，但就大多数产品而言，仅针对单机监控，多机联网协同监控少。而现有的多机联网也是基于简单的网络连接，无线电台，存在网络拓扑少，通信质量较差，组网不灵活等缺点，同时，由于产品面向的用户不同，涉及到所采集塔机信息安全性的研究较少，也没有针对不同的系统使用者进行相应的权限鉴别，容易造成塔机运行数据被篡改，给生产单位或者是相关监管部门带来了事故责任认定困难的困扰。因此，深入研究塔机多机联网以及提高信息安全性两个课题是当前塔机研究的迫切需求。

现有技术中的塔机监控系统，主要是采用单机工作模式，仅仅是对单台塔机进行作业状态监控。而随着国家经济的快速发展，房地产项目的火热，导致现在的塔机常常处于集群的工作模式下，就是说一个建筑工地上会有多台塔机同时进行作业，以提高工程进度。但是，多台塔机同时或分时作业就存在施工难度大、危险性高的缺点；这就要求能够对多台塔机同时进行监控。解决这一问题目前主要是通过将多台塔机连接到一个控制器，由控制器掌握多台塔机的作业状态，反馈给操作人员。但是，当控制器一旦出现故障，那将导致整个塔机群监控处于失控状态，危险性提升。

目前也有些塔机监控系统采用GPRS的组网方式，但是它有着明显的缺点：

1. 传输速率，因为GPRS主要是依靠的电信运营商提供，我们都知道GPRS的实际带宽差不多是20Kbit/s，而且极易受到干扰，在偏远地区几乎没有信号。而ZigBee是2.4GHZ频段的，速率相当高，且不受制于运营商的信号强弱，任何地区都可以使用。

2. 通信特性，GPRS信号的穿透能力不足，抗干扰弱，在大城市高楼林立的施工现场环境复杂、电气干扰严重很难保证信号的强度，就会导致通信的暂时隔断，重连需要耗费时间。这时如果发生事故，后果不堪设想。

3. 成本问题，GPRS模块的价格基本在1500左右，成本高昂。

发明内容

本发明针对现有技术的不足提供一种基于ZigBee技术自组网的塔机监控系统，该监控系统通过使用ZigBee技术自组网使得塔机监控系统可以自行组网，省去了控制器这个环节，既使得塔机之间可以直接通信以及与服务器通信，又降低了成本。

为了解决上述技术问题，本发明一种基于ZigBee技术自组网的塔机监控系统，包括安装在相应塔机驾驶室内塔机监测仪、监控平台，塔机监测仪采集塔机的信号后传输给监控平台，其中，所述塔机监测仪包括ZigBee模块、主控单元、信息采集单元，所述信息采集单元采集相关信号，并将信号经过经过信息处理单元处理后传输至主控单元，所述主控单元将信号处理后传输到ZigBee模块，所述ZigBee模块从主控单元接受数据，对数据打包后选择路由路径并按标准协议传输。

上述一种基于ZigBee技术自组网的塔机监控系统，其中，所述主控单元上接有存储器及键显接口。

上述一种基于ZigBee技术自组网的塔机监控系统，其中，所述信息采集单元包括重量传感器、倾角传感器、幅度传感器、高度传感器、风速传感器、回转角度传感器。

本发明与现有技术相比，优点是：

1、本发明基于ZigBee技术的自组网塔机监控系统技术简单、组网灵活、功耗低、成本低廉、传输距离远、协议加密性好等。

2、本发明采用220V电源、安装简便，ZigBee模块通信平均电流30mA，峰值电流<50mA，能耗<40W。

3、本发明寻址方式采用64位IEEE地址，8位网络地址，因此网络容量大。

4、本发明通信协议符合IEEE 802.15.4国际标准，稳定匹配性好。

5、本发明由于采用自组网方式提高了通信效率、减少了控制器的用量，降低了使用成本。

6、本发明采用了基于ZigBee 2.4GHZ频段的自组网，与其他通信方式比较，ZigBee组网灵活、功耗低、成本低廉、传输距离远、协议加密性好等优点。

7、本发明由于采用了ZigBee技术，塔机与塔机之间可以直接通信，因此可以实现其他通信技术所不能实现的塔机群防碰撞功能。

附图说明

图1是本发明的原理示意图。

图2是本发明中塔机监测仪的原理示意图。

图3是本发明中ZigBee模块的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图所示，为了解决上述技术问题，本发明一种基于ZigBee技术自组网的塔机监控系统，包括安装在相应塔机驾驶室内塔机监测仪1及监控平台2，塔机监测仪1采集塔机的信号后传输给监控平台2，所述塔机监测仪1包括ZigBee模块11、主控单元12、信息采集单元13，所述信息采集单元13采集相关信号，并将信号经过信息处理单元14处理后传输至主控单元12，所述主控单元12将信号处理后传输到ZigBee模块11，所述ZigBee模块11从主控单元12接受数据，对数据打包后选择路由路径并按标准协议传输。信号处理单元14将信号采集模块采集的信号值转换成数字信号在传给主控单元12，所述主控单元12上接有存储器3及键显接口4。所述信息采集单元13包括重量传感器131、倾角传感器132、幅度传感器133、高度传感器134、风速传感器135、回转角度传感器136。所述ZigBee模块11如图3所示，电源、ZigBee射频、水银开关、接地点、销毁数据信号、低电压报警、串口组成。主控单元12为ARM9 CPU。

监测仪主机安装在塔机驾驶室内，将传感器采集的数据显示在监测仪主机上；塔机群所有监测仪主机通过无线信号，选择合适的ZigBee路由算法自组织成网络，进行互相之间的数据传输和与监控平台通信。本发明基于ZigBee技术，通信距离可达1000米以上，穿透能力强，即使有大楼阻隔，也一样通信正常。

Claims

1.一种基于ZigBee技术自组网的塔机监控系统，包括安装在相应塔机驾驶室内塔机监测仪、监控平台，塔机监测仪采集塔机的信号后传输给监控平台，其特征在于，所述塔机监测仪包括ZigBee模块、主控单元、信息采集单元，所述信息采集单元采集相关信号，并将信号经过经过信息处理单元处理后传输至主控单元，所述主控单元将信号处理后传输到ZigBee模块，所述ZigBee模块从主控单元接受数据，对数据打包后选择路由路径并按标准协议传输。

2.如权利要求1所述一种基于ZigBee技术自组网的塔机监控系统，其特征在于，所述主控单元上接有存储器及键显接口。

3.如权利要求1或2所述一种基于ZigBee技术自组网的塔机监控系统，其特征在于，所述信息采集单元包括重量传感器、倾角传感器、幅度传感器、高度传感器、风速传感器、回转角度传感器。