CN201176369Y - 群塔作业防碰撞监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种群塔作业防碰撞监测系统，它包括微机、传感器和无线数据交换装置。该无线数据交换装置上配有吸盘天线，该无线数据交换装置和传感器安装在塔吊的相应部件上，微机与该无线数据交换装置和传感器通过IO接口相连。本实用新型群塔作业防碰撞监测系统可有效地防止相邻塔吊间发生互相碰撞，保证群塔联合交叉协同作业时的安全。

Description

群塔作业防碰撞监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种监测系统，具体地说，是涉及一种防止群塔在作业时互相发生碰撞的监测系统。

背景技术

目前，大型工程施工时一般要使用数台甚至数十台重型塔吊来进行群塔作业。由于施工场地的限制，塔吊安装密集，有时一台塔吊会与周围数台塔吊存在交叉作业情况。但是施工现场一般无法安装附着装置，且塔吊受自身自由高度(51米)的限制，垂直高度空间也非常有限，相邻塔吊无法保证较大高差，因而，在施工过程中，塔吊之间极易发生各种相互碰撞，造成重大安全事故。由此可见，设计出一种科学有效的措施来保证群塔作业时的安全是目前急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种群塔作业防碰撞监测系统，该系统可对每一台塔吊的运行情况进行实时监测，从而有效地防止相邻塔吊间发生互相碰撞。

为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种群塔作业防碰撞监测系统，其特征在于：它包括微机、传感器和无线数据交换装置，其中：该无线数据交换装置上配有吸盘天线，该无线数据交换装置和传感器安装在塔吊的相应部件上，微机与该无线数据交换装置和传感器通过IO接口相连。

塔吊回转机构的回转内齿轮处设置两个所述传感器，该两个所述传感器的探头相应回转内齿轮的齿尖放置，该两个所述传感器相距一个以上齿的距离，该两个所述传感器用于采集间接反映起重臂回转状态数据的回转内齿轮旋转状态数据。在所述回转内齿轮处再设置一个传感器，该传感器经所述IO接口与所述微机相连，该传感器用于消除测得的回转内齿轮旋转状态数据的累积误差。

塔吊变幅牵引机构的变幅卷筒侧面设有数个强磁铁块，该强磁铁块均匀分布为一个圆形，在该强磁铁块处相应放置两个所述传感器，该两个所述传感器相距一个以上强磁铁块的距离，该两个所述传感器用于采集间接反映变幅小车位置状态数据的变幅卷筒旋转状态数据。在所述强磁铁块处再设置一个传感器，该传感器经所述IO接口与所述微机相连，该传感器用于消除测得的变幅卷筒旋转状态数据的累积误差。

塔吊主卷扬牵引机构的钢丝绳滚筒侧面设有数个强磁铁块，该强磁铁块均匀分布为一个圆形，在该强磁铁块处相应放置两个所述传感器，该两个所述传感器相距一个以上强磁铁块的距离，该两个所述传感器用于采集间接反映吊钩位置状态数据的钢丝绳滚筒旋转状态数据。在所述强磁铁块处再设置一个传感器，该传感器经所述IO接口与所述微机相连，该传感器用于消除测得的钢丝绳滚筒旋转状态数据的累积误差。

所述监测系统还包括传感器固定装置，该传感器固定装置包括支架，该支架上开设有水平调整孔槽，所述传感器设于该水平调整孔槽中，该传感器固定装置的底部设有固定磁铁，该固定磁铁用于将传感器固定装置固定在塔吊部件上。

所述无线数据交换装置配有独立电源供电。

所述微机配设有显示屏、警报指示灯、蜂鸣器和键盘。

本实用新型的优点是：根据塔吊工作原理和塔吊自身结构特点，综合考虑塔吊运行过程中的可能危险性，本实用新型在回转机构的回转内齿轮处、变幅牵引机构的变幅卷筒侧面处和主卷扬牵引机构的钢丝绳滚筒侧面处三个监测部位分别相应设置了传感器，传感器通过对这些部件状态数据的采集，可分别间接得到起重臂、变幅小车和吊钩的状态数据，从而实现对塔吊运行状态的监控。而且，在监测部位还设置了一个用于消除累计误差的传感器，从而测得的状态数据更加精确，塔吊运行状态的监控更加准确。

本实用新型群塔作业防碰撞监测系统可有效地防止相邻塔吊间发生互相碰撞，保证群塔联合交叉协同作业时的安全。

附图说明

图1是本实用新型群塔作业防碰撞监测系统的组成示意图；

图2是传感器安装位置的第一实例示意图；

图3是传感器安装位置的第二实例示意图；

图4是传感器固定装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，本实用新型群塔作业防碰撞监测系统包括微机40、传感器10和无线数据交换装置20。该无线数据交换装置(属公知技术，在此不再赘述)20上配有吸盘天线，该无线数据交换装置20和传感器10安装在塔吊50的相应部件上，微机40与该无线数据交换装置20和传感器10通过IO接口30相连。

在实际应用中，微机40配设有显示屏、警报指示灯、蜂鸣器和键盘。显示屏上设有动态监视区，该动态监视区用于显示每台塔吊的初始信息、实时工作状态信息和同组塔吊间的实时状态信息等。警报指示灯和蜂鸣器用于发生危险时的报警。键盘用于操作人员输入每台塔吊的初始状态数据。

本实用新型群塔作业防碰撞监测系统的关键点在于传感器布设和数据采集。在实际实施中，根据塔吊工作原理和塔吊自身结构特点，综合考虑塔吊运行过程中的可能危险性，本实用新型在回转机构的回转内齿轮处、变幅牵引机构的变幅卷筒侧面处和主卷扬牵引机构的钢丝绳滚筒侧面处相应设置了传感器，通过传感器对这些部件进行实时监测来反映塔吊的运行状态。下面分别进行详述。

塔吊的起重臂是塔吊运转幅度最大的构件，也是最容易发生碰撞的部件，因此，实时对起重臂的运行数据进行采集是十分必要的。考虑到塔吊起重臂是由回转机构来控制的，回转机构的实时状态数据可以对应地反映出起重臂的实时状态数据，因此，如图2所示，在塔吊回转机构的回转内齿轮501处设置两个传感器10，将该两个传感器10的探头相应回转内齿轮501的齿尖5011放置，该两个传感器10分别用来采集正反方向旋转的数据，该两个传感器10相距一定距离放置即可，如一个以上齿的距离。例如，回转内齿轮501的齿高为12mm，所采用的传感器10的有效感应距离为2～4mm，那么使传感器10的探头距离齿尖5011约2～4mm的位置就可以了，当齿尖5011转到探头前时，传感器10便会检测到信号，当齿尖5011转过探头，齿间间隙转到探头前时，传感器10不会检测到任何信号，这样，传感器10便可检测出回转内齿轮501的旋转状态，从而用采集的回转内齿轮501旋转状态数据间接地反映出起重臂回转状态数据。

变幅小车的位置就是吊钩和塔吊主卷扬钢丝绳的水平位置，其也很容易与其它塔吊的起重臂发生碰撞，尤其是夜间施工，因此，实时对变幅小车的运行数据进行采集是很重要的。考虑到塔吊的变幅小车位置是由变幅牵引机构控制的，变幅牵引机构的实时状态数据可以对应地反映出变幅小车的实时状态数据，因此，如图3所示，在塔吊变幅牵引机构的变幅卷筒502侧面设有数个强磁铁块5021，该强磁铁块5021均匀分布为一个圆形，在该强磁铁块5021处相应放置两个传感器10，该两个传感器10相距一个以上强磁铁块5021的距离，分别采集正反方向旋转的数据。例如，均匀分布32个强磁铁块5021，强磁铁块5021加工成截面圆直径为5mm、厚度为8mm的圆柱体，所采用的传感器10的有效感应距离为2～4mm，那么使传感器10的探头距离强磁铁块5021约2～4mm的位置就可以了，当强磁铁块5021转到探头前时，传感器10便会检测到信号，当强磁铁块5021转过探头，强磁铁块5021间间隙转到探头前时，传感器10不会检测到任何信号，这样，传感器10便可检测出变幅卷筒502的旋转状态，从而用采集的变幅卷筒502旋转状态数据间接地反映出变幅小车位置状态数据。

作业中的塔吊的吊钩具有一定的垂直高度，确定相邻塔吊吊钩高度能有效避免起重臂与钢丝绳的碰撞，因此，实时对吊钩的运行数据进行采集是很重要的。考虑到塔吊吊钩位置是由主卷扬牵引机构控制的，主卷扬牵引机构的实时状态数据可以对应地反映出吊钩的实时状态数据。因此，与图3相类似地，在塔吊主卷扬牵引机构的钢丝绳滚筒侧面设有数个强磁铁块，该强磁铁块均匀分布为一个圆形，在该强磁铁块处相应放置两个传感器，该两个传感器相距一个以上强磁铁块的距离，分别采集正反方向旋转的数据。例如，均匀分布64个强磁铁块，强磁铁块加工成截面圆直径为5mm、厚度为8mm的圆柱体，所采用的传感器的有效感应距离为2～4mm，那么使传感器的探头距离强磁铁块约2～4mm的位置就可以了，当强磁铁块转到探头前时，传感器便会检测到信号，当强磁铁块转过探头，强磁铁块间间隙转到探头前时，传感器不会检测到任何信号，这样，传感器便可检测出钢丝绳滚筒的旋转状态，从而用采集的钢丝绳滚筒旋转状态数据间接地反映出吊钩位置状态数据。

在本实用新型监测系统中，所有传感器10均固定在传感器固定装置60上。如图4所示，该传感器固定装置60包括支架601，该支架601上开设有水平调整孔槽603，传感器10设于该水平调整孔槽603中，该传感器固定装置60的底部设有固定磁铁602，该固定磁铁602用于将传感器固定装置60固定在塔吊部件上。例如，用于固定检测回转内齿轮旋转状态的传感器的传感器固定装置固定在塔吊回转平台上，这样既保证传感器不会移动，还可以方便调整传感器的位置。

本实用新型监测系统的工作过程为：令监测区域内的每台塔吊50都处于相同的初始状态，即令每台塔吊50的朝向相同、起重臂的状态相同、变幅小车的位置相同、吊钩的高度相同，并且，将每台塔吊50的基础标高、塔身高度等初始数据输入微机40中。系统初始化后，每台塔吊50上设置的传感器10和无线数据交换装置20开始工作。每个传感器10实时采集数据，如采集反映起重臂回转状态的回转内齿轮501旋转状态数据、反映变幅小车位置的变幅卷筒502旋转状态数据、反映吊钩位置的钢丝绳滚筒旋转状态数据，这些数据通过IO接口30传输到微机40中，并在显示屏上显示出。同时，每台塔吊50上安装的无线数据交换装置20会通过雷达天线实时收集其它塔吊的运行状态数据，这些数据同样通过IO接口30传输到微机40中，并在显示屏上显示出。微机40对接收的上述数据进行存储和处理，并根据设定的安全距离标准进行判断，当任意两台塔吊部位间的距离达到了安全报警阈值时，微机40便会通过警报指示灯和蜂鸣器来通知操作人员。例如，将安全距离规定为10米，那么，当任何两台塔吊的部位距离等于小于10米时，警报指示灯和蜂鸣器就会报警，提醒操作人员及时停止作业，避免发生碰撞。

在传感器对塔吊机构进行数据采集过程中，传感器采集的数据可能会与塔吊机构的实际状态数据存在误差，这种误差的积累会导致报警的不准确。为了避免这种现象的发生，系统设计了误差消除程序，并在每个采集点处又安装了一个传感器，该传感器用于消除传感器检测误差的积累，避免因检测不精确而导致碰撞事故。具体做法为：在塔吊回转机构的回转内齿轮处再设置一个传感器，该传感器经IO接口与微机相连，该传感器用于消除测得的回转内齿轮旋转状态数据的累积误差；在塔吊变幅牵引机构的变幅卷筒侧面的强磁铁块处再设置一个传感器，该传感器经IO接口与微机相连，该传感器用于消除测得的变幅卷筒旋转状态数据的累积误差；在塔吊主卷扬牵引机构的钢丝绳滚筒侧面的强磁铁块处再设置一个传感器，该传感器经IO接口与微机相连，该传感器用于消除测得的钢丝绳滚筒旋转状态数据的累积误差。

在实际施工中，一旦系统断电，所有记录的内容将会受影响，并且重新进行初始设置需要很长时间。因此，为了保证系统不间断地工作，每一个无线数据交换装置均配有独立电源供电，以确保实时监测。

本实用新型的优点是：

根据塔吊工作原理和塔吊自身结构特点，综合考虑塔吊运行过程中的可能危险性，本实用新型在回转机构的回转内齿轮处、变幅牵引机构的变幅卷筒侧面处和主卷扬牵引机构的钢丝绳滚筒侧面处三个监测部位分别相应设置了传感器，传感器通过对这些部件状态数据的采集，可分别间接得到起重臂、变幅小车和吊钩的状态数据，从而实现对塔吊运行状态的监控。而且，在监测部位还设置了一个用于消除累计误差的传感器，从而测得的状态数据更加精确，塔吊运行状态的监控更加准确。

本实用新型群塔作业防碰撞监测系统可有效地防止相邻塔吊间发生互相碰撞，保证群塔联合交叉协同作业时的安全。

Claims (10)

1、一种群塔作业防碰撞监测系统，其特征在于：它包括微机、传感器和无线数据交换装置，其中：该无线数据交换装置上配有吸盘天线，该无线数据交换装置和传感器安装在塔吊的相应部件上，微机与该无线数据交换装置和传感器通过IO接口相连。

2、根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：塔吊回转机构的回转内齿轮处设置两个所述传感器，该两个所述传感器的探头相应回转内齿轮的齿尖放置，该两个所述传感器相距一个以上齿的距离，该两个所述传感器用于采集间接反映起重臂回转状态数据的回转内齿轮旋转状态数据。

3、根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于：在所述回转内齿轮处再设置一个传感器，该传感器经所述IO接口与所述微机相连，该传感器用于消除测得的回转内齿轮旋转状态数据的累积误差。

4、根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：塔吊变幅牵引机构的变幅卷筒侧面设有数个强磁铁块，该强磁铁块均匀分布为一个圆形，在该强磁铁块处相应放置两个所述传感器，该两个所述传感器相距一个以上强磁铁块的距离，该两个所述传感器用于采集间接反映变幅小车位置状态数据的变幅卷筒旋转状态数据。

5、根据权利要求4所述的监测系统，其特征在于：在所述强磁铁块处再设置一个传感器，该传感器经所述IO接口与所述微机相连，该传感器用于消除测得的变幅卷筒旋转状态数据的累积误差。

6、根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：塔吊主卷扬牵引机构的钢丝绳滚筒侧面设有数个强磁铁块，该强磁铁块均匀分布为一个圆形，在该强磁铁块处相应放置两个所述传感器，该两个所述传感器相距一个以上强磁铁块的距离，该两个所述传感器用于采集间接反映吊钩位置状态数据的钢丝绳滚筒旋转状态数据。

7、根据权利要求6所述的监测系统，其特征在于：在所述强磁铁块处再设置一个传感器，该传感器经所述IO接口与所述微机相连，该传感器用于消除测得的钢丝绳滚筒旋转状态数据的累积误差。

8、根据权利要求2至7中的任一项所述的监测系统，其特征在于：所述监测系统还包括传感器固定装置，该传感器固定装置包括支架，该支架上开设有水平调整孔槽，所述传感器设于该水平调整孔槽中，该传感器固定装置的底部设有固定磁铁，该固定磁铁用于将传感器固定装置固定在塔吊部件上。

9、根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述无线数据交换装置配有独立电源供电。

10、根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述微机配设有显示屏、警报指示灯、蜂鸣器和键盘。

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