专利名称：塔群防撞监控系统及监控方法
技术领域：
本发明涉及一种塔群防撞监控系统及监控方法，属于城市基础建设中塔机安全技术领域。
背景技术：
随着城市基础建设规模的不断扩大，大型工程和群体工程越来越多，单台塔机已 经无法满足施工需要，多台塔机群体交叉工作已经司空见惯。为了保证施工中对作业工程的全部覆盖，必然会出现塔机作业平面相互重叠现象，运行中就可能存在作业碰撞，一旦发生作业碰撞，将造成不必要的损失。因此，多塔机防碰撞技术已成为当今建筑施工的必备条件和人们关注的焦点。目前，工程机械单机智能化技术虽然比较成熟，但机群智能化技术则尚处于初步阶段。
发明内容
本发明是为了解决多台塔机群体交叉工作中存在作业碰撞的问题，提供一种塔群防撞监控系统及监控方法。本发明所述塔群防撞监控系统，它包括多个防撞监控子系统，每个防撞监控子系统分别设置在塔群内的每个塔机上，每个防撞监控子系统包括微处理器、时钟、传感器単元、无线传输单元、键盘、显示器和报警电路，时钟的时间信息输出端连接微处理器的时间信息输入端，传感器单兀的米集信号输出端连接微处理器的采集信号输入端，键盘的预置信号输出端连接微处理器的预置信号输入端，微处理器的显示信号输出端连接显示器的显示信号输入端，微处理器的报警信号输出端连接报警电路的报警信号输入端，无线传输单元的传输控制信号输入输出端连接微处理器的传输控制信号输出输入端，所有防撞监控子系统的无线传输単元之间通过无线通信的方式进行数据传输。它还包括存储模块，存储模块的存储控制信号输入输出端连接微处理器的存储控制信号输出输入端。所述存储模块为移动存储模块，该移动存储模块是由两片SDRAM组成的缓存器、两片flash存储器组成的固定存储器或SD卡。它还包括USB接ロ电路，所述USB接ロ电路分别连接微处理器的ー个USB串行数据端ロ。所述传感器単元由风速传感器、温度传感器、重量传感器、高度传感器、幅度传感器和角度传感器组成，风速传感器用于采集所在塔机所处环境的风速信息；温度传感器用于采集所在塔机所处环境的温度信息；重量传感器用于采集塔吊重物的重量信息；
高度传感器用于采集塔吊重物的高度信息；幅度传感器用于采集变幅小车的幅度信息；角度传感器用于采集吊臂的旋转角度信息。一种基于上述塔群防撞监控系统的监控方法，它包括以下步骤步骤ー微处理器读取键盘输入的预置塔机吊臂的高度H、塔座安全间距和塔机安全间距M ;步骤ニ 微处理器采集时钟发送的当前时间信息，并通过显示器显示该时间信息；步骤三微处理器通过无线传输单元采集除其所在塔机以外其它所有塔机上的防 撞监控子系统的无线传输単元传输的吊臂的臂长半径，然后将其所在塔机的臂长半径逐一分别与其它所有塔机臂长半径相加，判断是否有相加结果大于塔座安全间距的情况，若是，执行步骤四；否则，执行步骤八；步骤四微处理器将其所在塔机的变幅小车的幅度逐一与步骤三中所有判断结果为是的其它塔机的臂长半径相加，判断是否有相加结果大于塔机安全间距M的情况，若是，执行步骤五；否则，执行步骤八；步骤五微处理器逐一判断步骤四中所有判断结果为是的其它塔机是否有吊臂的高度H高于该微处理器所在塔机所吊重物的高度的情况，若是，执行步骤六；否则，执行步骤八；步骤六微处理器逐一判断其所在塔机变幅小车的最大幅值所在位置与步骤五中所有判断结果为是的其它塔机吊臂的末端之间的距离是否存在小于安全距离的情况，若是，执行步骤七；否则，执行步骤八；步骤七报警；然后，执行步骤八；步骤八结束。本发明的优点是本发明的信号传输是基于无线传输网络的，每台塔机的防撞监控子系统都能收到塔群内其它塔机的运行信息，然后经过防撞算法的计算，确定塔机运行是否安全，进而决定是否发出报警信号，一旦计算结果表明塔机间有碰撞危险，则给塔机司机发出报警信号，反之则正常运行。本发明通过对多台塔机群体中每一台塔机的信息的采集，来判断每台塔机是否能够确保安全交叉工作，有效避免了在作业过程中塔机间碰撞事故的发生，能够防止发生重大损失，使对建筑エ地上塔机的安全监控更趋于完善可靠。本发明实现了大型建筑エ地上塔机群之间的稳定通信；可保证不同塔机之间不会相互接触；并可用于多种类型塔机的防撞监控。
图I为本发明的结构示意图；图2为塔机防撞模型图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图I至图2说明本实施方式，本实施方式所述塔群防撞监控系统，它包括多个防撞监控子系统9，每个防撞监控子系统9分别设置在塔群内的每个塔机上，每个防撞监控子系统9包括微处理器I、时钟2、传感器単元3、无线传输单元4、键盘5、显示器6和报警电路7，时钟2的时间信息输出端连接微处理器I的时间信息输入端，传感器单兀3的米集信号输出端连接微处理器I的采集信号输入端，键盘5的预置信号输出端连接微处理器I的预置信号输入端，微处理器I的显示信号输出端连接显示器6的显示信号输入端，微处理器I的报警信号输出端连接报警电路7的报警信号输入端，无线传输单元4的传输控制信号输入输出端连接微处理器I的传输控制信号输出输入端，
所有防撞监控子系统9的无线传输单元4之间通过无线通信的方式进行数据传输。所述塔群防撞监控系统是基于无线局域网的ー种防撞系统，防撞监控子系统9能够收集塔机运行过程中的各项信息，然后通过无线传输单元4使塔机间的信息互通，每个防撞监控子系统9的微处理器I根据收到的各种信息，则能够判断所在塔机是否有与其它塔机碰撞的可能，若可能发生碰撞，则发出报警信息，提示操作人员停止工作。所述微处理器I可选用ATMEL公司的エ业级ARM9芯片ATRM9200。报警电路7可采用声光报警的形式，既有报警鸣笛也有报警灯闪烁；显示器6可采用液晶显示器。
具体实施方式
ニ 下面结合图I说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进ー步说明，它还包括存储模块8，存储模块8的存储控制信号输入输出端连接微处理器I的存储控制信号输出输入端。
具体实施方式
三下面结合图I说明本实施方式，本实施方式为对实施方式ニ的进ー步说明，所述存储模块8为移动存储模块，该移动存储模块是由两片SDRAM组成的缓存器、两片flash存储器组成的固定存储器或SD卡。本实施方式所述的多个移动存储模块可以同时存在，以提供多种数据存储的方式。
具体实施方式
四本实施方式为对实施方式一、ニ或三的进ー步说明，它还包括USB接ロ电路，所述USB接ロ电路分别连接微处理器I的ー个USB串行数据端ロ。本实施方式中増加了 USB端ロ，可通过该串行数据通信端ロ与外部的数据存储设备连接。
具体实施方式
五下面结合图I说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一、ニ、三或四的进ー步说明，所述传感器単元3由风速传感器、温度传感器、重量传感器、高度传感器、幅度传感器和角度传感器组成，风速传感器用于采集所在塔机所处环境的风速信息；温度传感器用于采集所在塔机所处环境的温度信息；重量传感器用于采集塔吊重物的重量信息；高度传感器用于采集塔吊重物的高度信息；幅度传感器用于采集变幅小车的幅度信息；角度传感器用于采集吊臂的旋转角度信息。
具体实施方式
六下面结合图I至图2说明本实施方式，本实施方式为基于实施方式一、ニ、三、四或五所述的塔群防撞监控系统的监控方法，它包括以下步骤步骤ー微处理器I读取键盘5输入的预置塔机吊臂的高度H、塔座安全间距和塔机安全间距M ;步骤ニ 微处理器I采集时钟2发送的当前时间信息，并通过显示器6显示该时间
信息；步骤三微处理器I通 过无线传输单元4采集除其所在塔机以外其它所有塔机上的防撞监控子系统9的无线传输单元4传输的吊臂的臂长半径，然后将其所在塔机的臂长半径逐一分别与其它所有塔机臂长半径相加，判断是否有相加结果大于塔座安全间距的情况，若是，执行步骤四；否则，执行步骤八；步骤四微处理器I将其所在塔机的变幅小车的幅度逐一与步骤三中所有判断结果为是的其它塔机的臂长半径相加，判断是否有相加结果大于塔机安全间距M的情况，若是，执行步骤五；否则，执行步骤八；步骤五微处理器I逐一判断步骤四中所有判断结果为是的其它塔机是否有吊臂的高度H高于该微处理器I所在塔机所吊重物的高度的情況，若是，执行步骤六；否则，执行步骤八；步骤六微处理器I逐一判断其所在塔机变幅小车的最大幅值所在位置与步骤五中所有判断结果为是的其它塔机吊臂的末端之间的距离是否存在小于安全距离的情况，若是，执行步骤七；否则，执行步骤八；步骤七报警；然后，执行步骤八；步骤八结束。防撞监控子系统9均设置ー个特殊独立的ID，ID由8位ニ进制数字组成，通信时按照ID值由低到高的顺序由每个塔机依次循环把自身的吊臂高度H和吊臂的臂长半径R等信息发送出去，ID值每差一个数值，发送延迟10ms，其他塔机同时接收信息并进行防撞算法的运算。无线传输单元4选用无线网桥，稳定传输距离最大可达IKM以上，速度可达Mbps级别。现代建筑施工环境非常复杂，由此导致了处在这种复杂作业环境下的塔机群防碰撞问题也更复杂多祥。下面以最典型的高塔机吊绳与低塔机前臂碰撞为例，介绍防碰撞算法。整个塔机防撞模型如图2所示，Rl为高位塔机吊臂的臂长半径，R2为低位塔机吊臂的臂长半径，LI为高位塔机小车的幅度，hi为高位塔机重物的高度，H2为低位塔机吊臂的高度，M为所述两个塔机的间距，设高位塔机吊绳与低位塔机前臂的安全距离为Ω，即当距离小于或等于Ω时认为有发生碰撞的可能。防撞算法实际应用时，集成于微处理器I芯片之中，微处理器I 一直在不间断的计算塔机是否有可能与其它塔机发生碰撞。无线传输单元4可设置于每个塔机的塔项位置，便于数据的正常传输，基他部分可视实际使用情况安装在塔机的其他部分。
权利要求
1.一种塔群防撞监控系统，其特征在干它包括多个防撞监控子系统(9)，每个防撞监控子系统(9)分别设置在塔群内的ー个塔机上， 每个防撞监控子系统(9)包括微处理器(I)、时钟(2)、传感器単元(3)、无线传输单元(4)、键盘(5)、显示器(6)和报警电路(7)， 时钟⑵的时间信息输出端连接微处理器⑴的时间信息输入端，传感器単元⑶的采集信号输出端连接微处理器(I)的采集信号输入端，键盘(5)的预置信号输出端连接微处理器(I)的预置信号输入端，微处理器(I)的显示信号输出端连接显示器出)的显示信号输入端，微处理器(I)的报警信号输出端连接报警电路(7)的报警信号输入端，无线传输単元(4)的传输控制信号输入输出端连接微处理器(I)的传输控制信号输出输入端， 所有防撞监控子系统(9)的无线传输单元(4)之间通过无线通信的方式进行数据传输。
2.根据权利要求I所述的塔群防撞监控系统，其特征在于它还包括存储模块(8)，存储模块(8)的存储控制信号输入输出端连接微处理器(I)的存储控制信号输出输入端。
3.根据权利要求2所述的塔群防撞监控系统，其特征在干所述存储模块(8)为移动存储模块，该移动存储模块是由两片SDRAM组成的缓存器、两片flash存储器组成的固定存储器或SD卡。
4.根据权利要求I所述的塔群防撞监控系统，其特征在于它还包括USB接ロ电路，所述USB接ロ电路分别连接微处理器(I)的ー个USB串行数据端ロ。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的塔群防撞监控系统，其特征在于所述传感器単元(3)由风速传感器、温度传感器、重量传感器、高度传感器、幅度传感器和角度传感器组成， 风速传感器用于采集所在塔机所处环境的风速信息； 温度传感器用于采集所在塔机所处环境的温度信息； 重量传感器用于采集塔吊重物的重量信息； 高度传感器用于采集塔吊重物的高度信息； 幅度传感器用于采集变幅小车的幅度信息； 角度传感器用于采集吊臂的旋转角度信息。
6.ー种基于权利要求I所述塔群防撞监控系统的监控方法，其特征在于它包括以下步骤 步骤ー微处理器(I)读取键盘(5)输入的预置塔机吊臂的高度H、塔座安全间距和塔机安全间距M ; 步骤ニ 微处理器(I)采集时钟(2)发送的当前时间信息，并通过显示器(6)显示该时间信息； 步骤三微处理器(I)通过无线传输单元(4)采集除其所在塔机以外其它所有塔机上的防撞监控子系统(9)的无线传输单元(4)传输的吊臂的臂长半径，然后将其所在塔机的臂长半径逐一分别与其它所有塔机臂长半径相加，判断是否有相加结果大于塔座安全间距的情况，若是，执行步骤四；否则，执行步骤八； 步骤四微处理器(I)将其所在塔机的变幅小车的幅度逐一与步骤三中所有判断结果为是的其它塔机的臂长半径相加，判断是否有相加结果大于塔机安全间距M的情况，若是，执行步骤五；否则，执行步骤八；步骤五微处理器(I)逐一判断步骤四中所有判断结果为是的其它塔机是否有吊臂的高度H高于该微处理器(I)所在塔机所吊重物的高度的情况，若是，执行步骤六；否则，执行步骤八； 步骤六微处理器(I)逐一判断其所在塔机变幅小车的最大幅值所在位置与步骤五中所有判断结果为是的其它塔机吊臂的末端之间的距离是否存在小于安全距离的情况，若是，执行步骤七； 否则，执行步骤八； 步骤七报警；然后，执行步骤八； 步骤八结束。
全文摘要
塔群防撞监控系统及监控方法，属于城市基础建设中塔机安全技术领域。它解决了多台塔机群体交叉工作中存在作业碰撞的问题。监控系统包括多个防撞监控子系统，每个防撞监控子系统分别设置在塔群内的每个塔机上，每个防撞监控子系统包括微处理器、时钟、传感器单元、无线传输单元、键盘、显示器和报警电路；监控方法为每台塔机的防撞监控子系统都能收到塔群内其它塔机的运行信息，然后经过防撞算法的计算，确定塔机运行是否安全，进而决定是否发出报警信号。本发明适用于塔群防撞监控。
文档编号B66C23/88GK102659042SQ20121013109
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者刘晓胜, 郑检 申请人:哈尔滨东建机械制造有限公司