一種基于arm的自組織塔吊防碰撞系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于ARM的自組織塔吊防碰撞系統(tǒng)，屬于建筑工程安全技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]塔吊又名塔式起重機(jī)，在建筑領(lǐng)域扮演著無法取代的重要角色。中國自90年代起有了自己的塔吊，但當(dāng)時(shí)規(guī)模很小，一般是幾座塔吊或十幾座塔吊同時(shí)作業(yè)，塔吊司機(jī)足夠謹(jǐn)慎便能避免塔吊碰撞事故。隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和建筑業(yè)的蓬勃，塔吊的用量劇增，中國已發(fā)展為世界第一塔吊國。現(xiàn)在的建筑工地上常常是幾百座塔吊同時(shí)作業(yè)，存在多個(gè)交叉工作區(qū)，塔吊碰撞事故頻繁發(fā)生。而且中國的建筑工地為了追求高效，通常堅(jiān)持夜間作業(yè)和長時(shí)間連續(xù)施工，在天氣不好或夜晚來臨導(dǎo)致能見度劇減的情況下，以及塔吊司機(jī)長時(shí)間連續(xù)工作變得疲憊時(shí)，事故發(fā)生率還會進(jìn)一步上升。迄今為止已上演了多起因塔吊碰撞導(dǎo)致機(jī)毀人亡的慘劇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于ARM的自組織塔吊防碰撞系統(tǒng)，以期實(shí)現(xiàn)對建筑施工的塔吊進(jìn)行碰撞保護(hù)。塔吊防碰系統(tǒng)的主控制芯片為STM32，是一款內(nèi)核為ARM 32位的Cortex-M3CPU。在使用時(shí)，每座塔吊均安裝一套塔吊防碰產(chǎn)品于駕駛室內(nèi)，將電源、相關(guān)傳感器和天線接入相應(yīng)接口，塔吊防碰產(chǎn)品能測出自己所在塔吊的各個(gè)坐標(biāo)，由這些坐標(biāo)可以確定塔吊的姿態(tài)。無線模塊將這些坐標(biāo)信息打包發(fā)送給周圍的塔吊，同時(shí)也接收周圍塔吊發(fā)送來的它們的坐標(biāo)信息，主芯片(STM32)將自身的坐標(biāo)信息與其他塔吊的坐標(biāo)信息運(yùn)算，由此判斷出是否有相碰危險(xiǎn)，若相碰即將發(fā)生，塔吊防碰儀器會發(fā)出LED燈閃爍和蜂鳴器鳴叫的雙重警報(bào)，及時(shí)提醒塔吊司機(jī)，避免碰撞事故的發(fā)生。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于ARM的自組織塔吊防碰撞系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括主控芯片1、6?3定位模塊2、顯示模塊3、無線《丨打模塊4、控制按鍵5、1^1^他定位模塊6、Angle定位模塊7、電池模塊8。
[0005]GPS定位模塊2、警示燈3、無線wif i模塊4、控制按鍵5、Length定位模塊6、Angle定位模塊7均連接在主控芯片I的端口上；電池模塊8通過鋰電池為主控芯片I供電。
[0006]GPS定位模塊2顯示的塔吊高度、塔吊臂長通過控制按鍵5輸入；
[OOO7 ] Length定位模塊6用以測量塔吊與鋼絲繩的間距，Length定位模塊6通過電位器進(jìn)行測量。
[0008]Angle定位模塊7用以測量塔吊的臂長轉(zhuǎn)角，Angle定位模塊7通過電位器進(jìn)行測量。
[0009]主控芯片I采用ARM32位的Cortex-M3CPU0
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本系統(tǒng)單獨(dú)安裝在塔吊駕駛室內(nèi)，各個(gè)塔吊通過無線wifi模塊進(jìn)行交互;主芯片(STM32)將自身的坐標(biāo)信息與其他塔吊的坐標(biāo)信息運(yùn)算，由此判斷出是否有相碰危險(xiǎn)，若相碰即將發(fā)生，塔吊防碰儀器會發(fā)出LED燈閃爍和蜂鳴器鳴叫的雙重警報(bào)，及時(shí)提醒塔吊司機(jī)，避免碰撞事故的發(fā)生，整個(gè)系統(tǒng)自動化程度高，檢測簡便，同時(shí)特別適用于現(xiàn)場的實(shí)施監(jiān)測、跟蹤、預(yù)警，提升了塔吊的安全性能水平。
【附圖說明】
[0011]圖1為本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0012]圖2為塔吊間的原理圖。
[0013]圖中:1、主控芯片，2、GPS定位模塊，3、顯示模塊，4、無線wifi模塊，5、控制按鍵，6、Length定位模塊，7、Angle定位模塊，8、電池模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1-2所示，X，Y為塔吊在建筑工地安裝平面上的直角坐標(biāo)，建筑公司會規(guī)劃和設(shè)定好各座塔吊安裝坐標(biāo)，因此Χ，Υ可不由傳感器測出，而由相關(guān)人員通過塔吊防碰產(chǎn)品操作面板上的矩陣鍵盤輸入。
[0015]H為塔身高度，也是已知值，由相關(guān)人員通過塔吊防碰產(chǎn)品操作面板上的矩陣鍵盤輸入。
[0016]理論上X，Y，H也可由GPS模塊測出，但考慮到其測出的位置信息為經(jīng)度，瑋度和海拔高度而非直角坐標(biāo)系中的Χ，γ和H，因此還有一些開發(fā)工作尚未完成。理論上GPS模塊的精度是滿足實(shí)際需求的，若確定移動物體的位置，GPS會存在一定誤差，但塔吊有其特殊性:塔吊佇立在一個(gè)地方后，短期內(nèi)不會變更位置，那么GPS可以對其反復(fù)測量，將多組數(shù)據(jù)運(yùn)用濾波算法后得出的最終坐標(biāo)值的誤差將會很小，小到不足以影響實(shí)際應(yīng)用。
[0017]塔吊防碰產(chǎn)品帶有紐扣電池，程序?qū)⒂脩糨斎氲淖鴺?biāo)寫入STM32的后備寄存器，在主電源切斷后由紐扣電池繼續(xù)供電，防止已輸入的坐標(biāo)值丟失。重新接通主電源后無需重新輸入X，Y和H。
[0018]Length為塔身與鋼絲繩的間距。塔吊的各個(gè)滑輪處均有電位器與其嚙合，鋼絲繩沿著塔臂前后移動(Length改變)需依靠滑輪轉(zhuǎn)動，而滑輪轉(zhuǎn)動帶動電位器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電位器輸出的電壓值改變，通過航空插頭將該電壓值輸入塔吊防碰產(chǎn)品，STM32通過ADC讀取電壓值后轉(zhuǎn)換即可得到Length，并通過面板的上排數(shù)碼管顯示出來。
[0019]Angle為塔臂轉(zhuǎn)角。塔臂轉(zhuǎn)軸處也有電位器與其嚙合，塔臂轉(zhuǎn)動(Angle改變)帶動電位器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電位器輸出的電壓值變化，通過航空插頭將該電壓值輸入塔吊防碰產(chǎn)品，STM32通過ADC讀取電壓值后轉(zhuǎn)換即可得到Angle，并通過面板的下排數(shù)碼管顯示出來。
[0020]STM32的ADC為12位的高精度，能滿足實(shí)際需求。STM32的UART4連接無線模塊，不斷將當(dāng)前自身5個(gè)坐標(biāo)值打包發(fā)送給周圍塔吊，同時(shí)接收周圍塔吊發(fā)來的它們的坐標(biāo)信息。無線模塊的傳輸距離為1800米(9600波特率開闊地可視距離)，塔吊的塔臂全長為30米至80米，有碰撞可能的兩座塔吊間距小于160米，傳輸不會有任何問題。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于ARM的自組織塔吊防碰撞系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括主控芯片(I)、GPS定位模塊(2)、顯示模塊(3)、無線wif i模塊(4)、控制按鍵(5)、Length定位模塊(6)、Angle定位模塊(7)、電池模塊(8); GPS定位模塊(2)、警示燈(3)、無線wifi模塊(4)、控制按鍵(5)、Length定位模塊(6)、Angle定位模塊(7)均連接在主控芯片(I)的端口上；電池模塊(8)通過鋰電池為主控芯片(I)供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM的自組織塔吊防碰撞系統(tǒng)，其特征在于:GPS定位模塊(2)顯示的塔吊高度、塔吊臂長通過控制按鍵(5)輸入。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM的自組織塔吊防碰撞系統(tǒng)，其特征在于:Length定位模塊(6)用以測量塔吊與鋼絲繩的間距，Length定位模塊(6)通過電位器進(jìn)行測量。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM的自組織塔吊防碰撞系統(tǒng)，其特征在于:Angle定位模塊(7)用以測量塔吊的臂長轉(zhuǎn)角，Angle定位模塊(7)通過電位器進(jìn)行測量。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM的自組織塔吊防碰撞系統(tǒng)，其特征在于:主控芯片(I)采用ARM 32位的Cortex-M3CPU0
【專利摘要】一種基于ARM的自組織塔吊防碰撞系統(tǒng)，該系統(tǒng)的GPS定位模塊、警示燈、無線wifi模塊、控制按鍵、Length定位模塊、Angle定位模塊均連接在主控芯片的端口上；電池模塊通過鋰電池為主控芯片供電。GPS定位模塊顯示的塔吊高度、塔吊臂長通過控制按鍵輸入；Length定位模塊用以測量塔吊與鋼絲繩的間距，Length定位模塊通過電位器進(jìn)行測量。本系統(tǒng)單獨(dú)安裝在塔吊駕駛室內(nèi)，各個(gè)塔吊通過無線wifi模塊進(jìn)行交互；整個(gè)系統(tǒng)自動化程度高，檢測簡便，同時(shí)特別適用于現(xiàn)場的實(shí)施監(jiān)測、跟蹤、預(yù)警，提升了塔吊的安全性能水平。
【IPC分類】B66C15/04, B66C13/52, B66C15/06
【公開號】CN105540442
【申請?zhí)枴緾N201610125810
【發(fā)明人】趙旭, 程維虎, 姬慶慶, 楊祎, 陳楠, 鄭慧馨, 丁與
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年3月4日