CN104071714A - 基于wsn与云计算的塔机群防碰撞监控系统 - Google Patents

Abstract

一种基于WSN与云计算的塔机群防碰撞监控系统由WSN网络、云计算平台和管理者客户端等三部分组成。WSN的传感器包括：风速传感器、重力传感器、角度传感器、高度传感器、位置传感器、超声波传感器等。基于WSN与云计算的塔机群防碰撞监控方法是WSN采集塔机本身及周边环境信息，网关将采集数据信息上传至云平台的服务器，云平台服务器进行实时数据处理。采用云计算对塔机群防碰撞的预警，并对塔机群安全进行控制，同时将相关信息传递至管理者客户端。管理者可以通过客户端了解塔机与周边环境的信息，对塔群进行合理适当的操作，避免塔机群安全事故发生。

Description

基于WSN与云计算的塔机群防碰撞监控系统

技术领域

本发明属于塔机群监控与预防碰撞技术领域，涉及基于WSN与云计算技术实现塔机群防碰撞监控系统。

背景技术

塔式起重机是建筑工地普遍使用的机器设备，随着城市基本建设规模扩大，大型工程和群体工程越来越多，单个塔机无法满足建筑工地施工需要，多个塔机共同作业已经遍布建筑工地。而现在城市建筑物密度大，建筑施工工地的塔机作业会受到周边建筑物和塔机群中其它塔机的影响，施工时存在着较大的碰撞隐患，因而，保证塔机施工中的安全，防止塔机发生碰撞，是使用塔机时需要注意的重大问题。

现在塔机群防碰撞系统，如“塔机群区域防碰撞监控装置”，专利号201210129681.2，该发明专利公开了一种塔机群区域防碰撞监控装置，该装置将嵌入式单片机安装在塔机侧控制台上与远程监控中心无线连接装置配合，依据塔机群发过来的状态数据判断塔机群内的塔机是否有碰撞危险；“分布式塔机群防碰撞系统”，专利号201010156517.1，提供一种能保证各个塔机之间信息正常交互和当网络出现故障时能够按一定协议恢复网络通讯的系统，确保塔机群中塔机之间不发生碰撞事故。上述专利都是只防止塔机群中塔机发生碰撞，做到的只是防止塔机群中塔机发生碰撞，而没有考虑到施工现场其他的障碍物，塔机也有可能撞上其他障碍物。现在塔机工作环境不仅是要求塔机群中塔机不发生碰撞，而且也要求塔机与周边建筑物及其他障碍物不发生碰撞，真正的确保塔机在施工时的安全。

WSN即无线传感器网络（Wireless Sensor Network）是一种全新的信息获取和无线通信平台，能够实时监测和采集各种对象的信息。云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心；对用户端的设备要求最低，使用起来很方便。能够数据共享，它可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。随着时代的进步，物联网技术、嵌入式技术、云计算技术等高新技术快速发展，塔机安全监控系统的要求也越来越高，提高系统的可靠性与智能监控水平也是必然趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于WSN与云计算的塔机群防碰撞监控系统，以实现对塔机群信息采集，做到对塔机群管理，防止塔机群内塔机之间发生碰撞，同时也防止塔机与周边建筑物及其他障碍物发生碰撞，有效提高系统的可靠性与智能监控水平。

本发明的基于WSN与云计算塔机群防碰撞监控系统，由WSN网络、云计算平台和管理者客户端三部分组成，塔机群由多个WSN网络来监控，每个WSN网络由6个感知节点和一个网关组成，每个感知节点配置一种WSN的传感器，WSN的传感器包括风速传感器、重力传感器、角度传感器、高度传感器、位置传感器、超声波传感器，6个感知节点分布在塔机的不同部位，用来感知塔机本身及周边环境信息。云计算平台包括服务器内的数据库、云计算服务、服务器网站，云计算平台对上传至云计算平台的信息进行处理，采用塔机群防碰撞模型进行动态预测，并对塔机群安全进行防控，同时将信息传递至管理者客户端。管理者客户端包括台式机、笔记本、智能手机、Ipad能登入云计算平台服务器网站的设备。

所述的防碰撞模型，建立三维立体空间模型，模拟建筑工地中的塔机的分布以及塔机的运作轨迹，障碍物的高度、位置，对塔机群中塔机是否会发生碰撞进行监测，立体空间xoyz，塔机与障碍物的每个部分都有对应的坐标（x,y,z），塔机在运行时可以监测周边空间是否有物体，有物体时，发出告警信息。

所述风速传感器用于采集塔机工作环境中的风速信息；重力传感器用于采集塔机承载重物的物体重量信息；角度传感器用于采集塔臂的旋转角度的度数信息；高度传感器用于采集塔机承载重物时重物的高度信息；位置传感器用于采集塔机所处的位置的信息；超声波传感器用于采集障碍物的位置信息。

本发明的基于WSN与云计算的塔机群防碰撞监控系统，实时性好，简单易用，有效的提高了塔机碰撞监测控制的水平，减少了塔机之间碰撞的发生，减少塔机与建筑物及其他障碍物碰撞的发生，满足安全施工的需要，适用于塔机群联合作业。

附图说明

图1 本发明的结构示意图；

图2 本发明的云计算平台架构图；

图3 本发明系统工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于WSN与云计算塔机群防碰撞监控系统的结构分为WSN网络、云计算平台和管理者客户端，WSN网络采集塔机自身、载物的物体及周边环境的信息，并将数据向上传递；云计算平台通过云计算对传感器采集到的塔机和周边环境信息进行分析与处理，管理者可以通过客户端了解塔机与周边环境的信息，对塔机进行合理适当的操作。

图2是基于WSN与云计算的塔机群防碰撞系统云计算平台架构，塔机群中各个塔机各个传感器将信息通过网关将数据发送至云计算平台服务器，并保存到数据库，云平台服务器进行实时数据处理，采用云计算对塔机群防碰撞的动态预测，判断塔机群中的塔机是否会发生碰撞，并采取相应的措施，管理者可以登入服务器网站查看信息，并管理塔机群的运行。

图3显示了基于WSN与云计算塔机群防碰撞监控系统的工作原理，具体实施步骤如下：

步骤1，WSN的风速传感器用于采集塔机工作环境中的风速信息；WSN的重力传感器用于采集塔机承载重物的物体重量信息；WSN的角度传感器用于采集塔臂的旋转角度的度数信息；WSN的高度传感器用于采集塔机承载重物时重物的高度信息；WSN的位置传感器用于采集塔机所处的位置的信息；WSN的超声波传感器用于采集障碍物的位置信息；

步骤2，WSN的各个感知节点将感知数据通过网关上传至云计算平台的服务器；

步骤3，在云计算平台的服务器内，数据经过预处理后，数据进入塔机群防碰撞模型进行动态预测，如果塔机即将发生碰撞，计算出碰撞的时间与位置，并将决策信息反馈给塔机群的相应塔机的控制单元，即实现智能控制防止碰撞同时发出告警和处理信息给管理者客户端；

步骤4，管理者通过云计算平台服务器网站可以获取塔机群的安全信息，并通过应该管理软件所提供信息人工干预。

Claims (3)

1.一种基于WSN与云计算塔机群防碰撞监控系统，由WSN网络、云计算平台和管理者客户端三部分组成，其特征在于：塔机群由多个WSN网络来监控，每个WSN网络由6个感知节点和一个网关组成，每个感知节点配置一种WSN的传感器，WSN的传感器包括风速传感器、重力传感器、角度传感器、高度传感器、位置传感器、超声波传感器，6个感知节点分布在塔机的不同部位，用来感知塔机本身及周边环境信息；云计算平台包括服务器内的数据库、云计算服务、服务器网站，云计算平台对上传至云计算平台的信息进行处理，采用塔机群防碰撞模型进行动态预测，并对塔机群安全进行防控，同时将信息传递至管理者客户端；管理者客户端包括台式机、笔记本、智能手机、Ipad能登入云计算平台服务器网站的设备。

2.根据权利要求1所述的基于WSN与云计算塔机群防碰撞监控系统，其特征在于：所述的防碰撞模型，建立三维立体空间模型，模拟建筑工地中的塔机的分布以及塔机的运作轨迹，障碍物的高度、位置，对塔机群中塔机是否会发生碰撞进行监测，塔机与障碍物的每个部分都有对应的坐标，塔机在运行时监测周边空间是否有物体，有物体时，发出告警信息。

3.根据权利要求1所述的基于WSN与云计算塔机群防碰撞监控系统，其特征在于：所述风速传感器用于采集塔机工作环境中的风速信息；重力传感器用于采集塔机承载重物的物体重量信息；角度传感器用于采集塔臂的旋转角度的度数信息；高度传感器用于采集塔机承载重物时重物的高度信息；位置传感器用于采集塔机所处的位置的信息；超声波传感器用于采集障碍物的位置信息。