【摘要】：塔吊又名塔式起重機(jī)，是建筑工地上最為常用也是必不可少的起重設(shè)備。目前，在日益擴(kuò)大的城市建設(shè)規(guī)模中，特別是在高層建筑的建設(shè)中，可以說塔吊起了至關(guān)重要的作用。然而，隨著塔吊數(shù)量的增加，塔吊事故也在頻繁的出現(xiàn)，這不僅僅意味著物力財(cái)產(chǎn)的損失，還危及到塔吊操控人員以及周邊施工人員的人身安全。所以，提高塔吊的安全系數(shù)，減少塔吊安全事故的發(fā)生是非常有必要的。本文對(duì)塔吊的監(jiān)控系統(tǒng)展開研究，分析國(guó)內(nèi)外對(duì)塔吊監(jiān)控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并且完成該塔吊監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。 在對(duì)塔吊工作特點(diǎn)和安全監(jiān)測(cè)進(jìn)行了詳細(xì)的分析后，本文構(gòu)建了基于ARM的塔吊智能監(jiān)測(cè)與防護(hù)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，系統(tǒng)以ARM處理器為核心，采用485總線技術(shù)為紐帶，使得數(shù)據(jù)采集模塊與核心處理器實(shí)現(xiàn)無縫連接。本文設(shè)計(jì)的基于ARM的塔吊監(jiān)控系統(tǒng)通過各類型的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后通過485總線輸入核心處理器內(nèi)，數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算和處理后直觀的反饋在液晶屏上，使塔吊司機(jī)對(duì)塔吊當(dāng)前的工作狀況和周圍環(huán)境一目了然。系統(tǒng)中還集成了Zigbee模塊與3G模塊用于實(shí)現(xiàn)多塔機(jī)間的數(shù)據(jù)交換及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)反饋。 本文首先對(duì)塔吊的工作原理以及塔吊安全的重要性進(jìn)行闡述,并對(duì)塔吊監(jiān)控系統(tǒng)所需測(cè)量的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析；其次，簡(jiǎn)要介紹了本文所用到的幾種關(guān)鍵技術(shù)，包括嵌入式處理器、Linux操作系統(tǒng)、傳感器技術(shù)、ARM嵌入式技術(shù)；再次，詳細(xì)的展示了基于ARM的塔吊監(jiān)控系統(tǒng)硬件的各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，講解了各個(gè)模塊在設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)所需要注意的問題；然后，介紹了本監(jiān)控系統(tǒng)的軟件調(diào)試平臺(tái)；最后，對(duì)整機(jī)運(yùn)行進(jìn)行測(cè)試。 本硬件系統(tǒng)的特點(diǎn)是，采用ARM cortex-A8構(gòu)架處理器，具有處理速度快、高性能，高效率、接口資源豐富等特點(diǎn)，采用多種傳感器對(duì)塔吊正常工作時(shí)的吊重、風(fēng)速、傾角、起升高度、回轉(zhuǎn)角度等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行采集并處理，最后直觀的反饋在液晶屏上。在設(shè)計(jì)硬件電路的過程中，采用了濾波技術(shù)、接地技術(shù)、去耦技術(shù)、看門狗技術(shù)、屏蔽技術(shù)等讓整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定更加可靠。本裝置還有完善的軟件系統(tǒng)，以及人性化的人機(jī)界面，更加方便塔吊司機(jī)觀察實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，及時(shí)的做出相應(yīng)的操作。在本監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)完成后，還到建筑工地進(jìn)行了檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)傳感器的精度和性能進(jìn)行檢測(cè)，將所有的誤差都控制在了允許范圍內(nèi)，檢測(cè)結(jié)果達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。目前，該塔吊監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在建筑工地上投入使用。
【圖文】：

圖 1-1 塔吊實(shí)物圖就是塔吊的根基，由于塔吊是靠伸長(zhǎng)出去的吊臂來起重，由于是靠吊重物，所以塔吊工作對(duì)根基的要求非常高。是可以升高的，也就是塔吊的軀干部分，它是組成塔吊的主體部分頂部的巨大壓力，壓力途經(jīng)底架作用到塔吊基礎(chǔ)上，塔身還要承受力。塔身大多由三角鋼材焊接而來，少數(shù)塔身由圓圈形或方形的鋼來說，首次安裝塔吊時(shí)，按照塔吊的大小可以確定一個(gè)大概的高度的空距會(huì)隨著高層建筑物的逐漸升高而相應(yīng)的減少，，當(dāng)空距小于影響到塔吊的正常吊運(yùn)工作了。目前的塔吊大多是自升式的，所們需要將塔吊再度升起一定的高度，這就叫做頂升[5]。是為了能夠使塔吊的上半部分水平轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，塔吊的回轉(zhuǎn)部分由器、剎車、變速器和若干齒輪等構(gòu)成。

最常見的就是采用旋轉(zhuǎn)編碼器類的傳感器，其原理如（圖1-2）所示。它的中心有一個(gè)由透明區(qū)域和非透明區(qū)域組成的光電碼盤，光電碼盤的一邊有一個(gè)固定光源，另一邊則是光敏傳感器，當(dāng)光電碼盤隨中心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光敏傳感器間斷的收到光信號(hào)，得到不斷更替的光電勢(shì)能，由此獲得跟中心轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度成線性比例的脈沖電信號(hào)[10]�？紤]到塔吊特殊的工作環(huán)境，當(dāng)塔吊停止使用的時(shí)候，塔吊的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不應(yīng)該進(jìn)行制動(dòng)處理，這樣塔吊的吊臂就能在風(fēng)力的作用下任意的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而避免因風(fēng)力太大造成塔吊傾覆的危險(xiǎn)，這時(shí)塔吊上所有的電子電器裝置均為掉電狀態(tài)，無法對(duì)回轉(zhuǎn)角度這一參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。所以，我們選擇的回轉(zhuǎn)角度傳感器必須具備初始角度記憶功能[11]。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH213.3;TP277

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2522785