【摘要】：塔吊又名塔式起重機，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。本文對塔吊的監(jiān)控系統(tǒng)展開研究，分析國內(nèi)外對塔吊監(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。 在對塔吊工作特點和安全監(jiān)測進行了詳細的分析后，本文構(gòu)建了基于ARM的塔吊智能監(jiān)測與防護系統(tǒng)總體方案設(shè)計，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現(xiàn)無縫連接。本文設(shè)計的基于ARM的塔吊監(jiān)控系統(tǒng)通過各類型的傳感器進行數(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)過計算和處理后直觀的反饋在液晶屏上，使塔吊司機對塔吊當(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模塊用于實現(xiàn)多塔機間的數(shù)據(jù)交換及遠程數(shù)據(jù)反饋。 本文首先對塔吊的工作原理以及塔吊安全的重要性進行闡述,并對塔吊監(jiān)控系統(tǒng)所需測量的關(guān)鍵參數(shù)進行分析；其次，簡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，詳細的展示了基于ARM的塔吊監(jiān)控系統(tǒng)硬件的各個模塊的設(shè)計，講解了各個模塊在設(shè)計和調(diào)試時所需要注意的問題；然后，介紹了本監(jiān)控系統(tǒng)的軟件調(diào)試平臺；最后，對整機運行進行測試。 本硬件系統(tǒng)的特點是，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，采用多種傳感器對塔吊正常工作時的吊重、風(fēng)速、傾角、起升高度、回轉(zhuǎn)角度等相關(guān)參數(shù)進行采集并處理，最后直觀的反饋在液晶屏上。在設(shè)計硬件電路的過程中，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)，以及人性化的人機界面，更加方便塔吊司機觀察實時數(shù)據(jù)，及時的做出相應(yīng)的操作。在本監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)完成后，還到建筑工地進行了檢測實驗，對傳感器的精度和性能進行檢測，將所有的誤差都控制在了允許范圍內(nèi)，檢測結(jié)果達到了預(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 塔吊實物圖就是塔吊的根基，由于塔吊是靠伸長出去的吊臂來起重，由于是靠吊重物，所以塔吊工作對根基的要求非常高。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，按照塔吊的大小可以確定一個大概的高度的空距會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)動的機構(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)動時，光敏傳感器間斷的收到光信號，得到不斷更替的光電勢能，由此獲得跟中心轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動速度成線性比例的脈沖電信號[10]�？紤]到塔吊特殊的工作環(huán)境，當(dāng)塔吊停止使用的時候，塔吊的回轉(zhuǎn)機構(gòu)不應(yīng)該進行制動處理，這樣塔吊的吊臂就能在風(fēng)力的作用下任意的轉(zhuǎn)動，從而避免因風(fēng)力太大造成塔吊傾覆的危險，這時塔吊上所有的電子電器裝置均為掉電狀態(tài)，無法對回轉(zhuǎn)角度這一參數(shù)進行測量。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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH213.3;TP277

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 莊飚,李過房,劉佳彬,李利平,王立民,艾鋼;鐵電存儲器在柴油機測控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];柴油機;2005年05期

2 譚紅;李世松;賀青;李正坤;陳樂;高堅;;一種用于擺動天平系統(tǒng)的位移傳感器設(shè)計[J];電測與儀表;2012年03期

3 梁培鈞;趙軍;;基于嵌入式Linux的視頻采集系統(tǒng)設(shè)計[J];電腦知識與技術(shù);2009年11期

4 王宜懷;;嵌入式系統(tǒng)的知識體系、學(xué)習(xí)誤區(qū)及學(xué)習(xí)建議[J];單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2009年08期

5 閆紅超;;嵌入式系統(tǒng)中I~2S總線數(shù)據(jù)通信的軟件模擬[J];單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2010年08期

6 陳乃超;黃錦杰;劉言;梁磊;;非易失性存儲器在測試儀器中的應(yīng)用[J];上海電力學(xué)院學(xué)報;2007年01期

7 董進;;用引進技術(shù)生產(chǎn)的塔機存在的幾個問題[J];工程機械;2007年11期

8 韓超;王可人;;基于DM9000的嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計與實現(xiàn)[J];工業(yè)控制計算機;2007年04期

9 劉嘯濱;郭兵;沈艷;朱建;王繼禾;伍元勝;;基于ARM處理器的嵌入式軟件能耗統(tǒng)計模型[J];電子科技大學(xué)學(xué)報;2012年05期

10 陳玉平;;塔吊全過程遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J];計算機光盤軟件與應(yīng)用;2013年15期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉正坤;變柵距光柵位移傳感器的若干問題研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

本文編號：2522785