一種基于ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，包括安裝在相應(yīng)塔機(jī)駕駛室內(nèi)塔機(jī)監(jiān)測儀、監(jiān)控平臺，塔機(jī)監(jiān)測儀采集塔機(jī)的信號后傳輸給監(jiān)控平臺，其特征在于，所述塔機(jī)監(jiān)測儀包括ZigBee模塊、主控單元、信息采集單元，所述信息采集單元采集相關(guān)信號，并將信號經(jīng)過經(jīng)過信息處理單元處理后傳輸至主控單元，所述主控單元將信號處理后傳輸?shù)絑igBee模塊，所述ZigBee模塊從主控單元接受數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)打包后選擇路由路徑并按標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議傳輸，本發(fā)明基于ZigBee技術(shù)，通信距離可達(dá)1000米以上，穿透能力強(qiáng)，即使有大樓阻隔，也一樣通信正常。
【專利說明】—種基于ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及塔機(jī)安全監(jiān)控領(lǐng)域，具體為一種基于ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，為塔機(jī)操作人員提供多臺塔機(jī)同時(shí)作業(yè)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的研究不斷深入，各種研究報(bào)道和產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，一些產(chǎn)品還申請了相關(guān)的國家專利。大多數(shù)產(chǎn)品以PLC實(shí)現(xiàn)塔機(jī)電氣控制，用文本顯示器以數(shù)值方式在線顯示塔機(jī)運(yùn)行過程中的主要參數(shù)，當(dāng)測量值超過設(shè)定值時(shí)，自動報(bào)警并能切斷相應(yīng)控制電路。另外，提出可以通過上位機(jī)和PLC通信，通過軟件標(biāo)定塔機(jī)限制范圍，實(shí)現(xiàn)塔機(jī)與周遭環(huán)境以及塔機(jī)之間防碰撞。還有一些產(chǎn)品是基于工業(yè)計(jì)算機(jī)的塔機(jī)智能監(jiān)控和故障診斷系統(tǒng)，系統(tǒng)以CRT視頻監(jiān)控塔機(jī)工作狀態(tài)，以數(shù)字形式動態(tài)顯示塔機(jī)工作參數(shù)，除了能夠監(jiān)控塔機(jī)轉(zhuǎn)角、小車變幅、吊鉤高度、起重吊重信息之外，并且基于Agent技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多塔機(jī)防碰撞的功能。此外，從國內(nèi)研究現(xiàn)狀來分析，現(xiàn)存產(chǎn)品己能較好地完成單機(jī)監(jiān)控，比如說中國建筑科學(xué)院建筑機(jī)械化研究院的“塔式起重機(jī)安全作業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)”、山東富友集團(tuán)的“塔式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)”、長沙浦沉電子安全信息技術(shù)開發(fā)有限公司的“Aces系列起重力矩限制器”等；也有能實(shí)現(xiàn)簡單組網(wǎng)功能的西安智敏測控的“塔吊群智能防碰撞”及塔吊群協(xié)同作業(yè)安全監(jiān)控裝置等。從監(jiān)控塔機(jī)運(yùn)行各類參數(shù)而言，這些產(chǎn)品均基本能勝任，但就大多數(shù)產(chǎn)品而言，僅針對單機(jī)監(jiān)控，多機(jī)聯(lián)網(wǎng)協(xié)同監(jiān)控少。而現(xiàn)有的多機(jī)聯(lián)網(wǎng)也是基于簡單的網(wǎng)絡(luò)連接，無線電臺，存在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖?，通信質(zhì)量較差，組網(wǎng)不靈活等缺點(diǎn)，同時(shí)，由于產(chǎn)品面向的用戶不同，涉及到所采集塔機(jī)信息安全性的研究較少，也沒有針對不同的系統(tǒng)使用者進(jìn)行相應(yīng)的權(quán)限鑒別，容易造成塔機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)被篡改，給生產(chǎn)單位或者是相關(guān)監(jiān)管部門帶來了事故責(zé)任認(rèn)定困難的困擾。因此，深入研究塔機(jī)多機(jī)聯(lián)網(wǎng)以及提高信息安全性兩個課題是當(dāng)前塔機(jī)研究的迫切需求。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，主要是采用單機(jī)工作模式，僅僅是對單臺塔機(jī)進(jìn)行作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控。而隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，房地產(chǎn)項(xiàng)目的火熱，導(dǎo)致現(xiàn)在的塔機(jī)常常處于集群的工作模式下，就是說一個建筑工地上會有多臺塔機(jī)同時(shí)進(jìn)行作業(yè)，以提高工程進(jìn)度。但是，多臺塔機(jī)同時(shí)或分時(shí)作業(yè)就存在施工難度大、危險(xiǎn)性高的缺點(diǎn)；這就要求能夠?qū)Χ嗯_塔機(jī)同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。解決這一問題目前主要是通過將多臺塔機(jī)連接到一個控制器，由控制器掌握多臺塔機(jī)的作業(yè)狀態(tài)，反饋給操作人員。但是，當(dāng)控制器一旦出現(xiàn)故障，那將導(dǎo)致整個塔機(jī)群監(jiān)控處于失控狀態(tài)，危險(xiǎn)性提升。
[0004]目前也有些塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用GPRS的組網(wǎng)方式，但是它有著明顯的缺點(diǎn):
1.傳輸速率，因?yàn)镚PRS主要是依靠的電信運(yùn)營商提供，我們都知道GPRS的實(shí)際帶寬差不多是20Kbit/s，而且極易受到干擾，在偏遠(yuǎn)地區(qū)幾乎沒有信號。而ZigBee是2.4GHZ頻段的，速率相當(dāng)高，且不受制于運(yùn)營商的信號強(qiáng)弱，任何地區(qū)都可以使用。
[0005]2.通信特性，GPRS信號的穿透能力不足，抗干擾弱，在大城市高樓林立的施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜、電氣干擾嚴(yán)重很難保證信號的強(qiáng)度，就會導(dǎo)致通信的暫時(shí)隔斷，重連需要耗費(fèi)時(shí)間。這時(shí)如果發(fā)生事故，后果不堪設(shè)想。
[0006]3.成本問題，GPRS模塊的價(jià)格基本在1500左右，成本高昂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種基于ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)通過使用ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)使得塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以自行組網(wǎng)，省去了控制器這個環(huán)節(jié)，既使得塔機(jī)之間可以直接通信以及與服務(wù)器通信，又降低了成本。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種基于ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，包括安裝在相應(yīng)塔機(jī)駕駛室內(nèi)塔機(jī)監(jiān)測儀、監(jiān)控平臺，塔機(jī)監(jiān)測儀采集塔機(jī)的信號后傳輸給監(jiān)控平臺，其中，所述塔機(jī)監(jiān)測儀包括ZigBee模塊、主控單元、信息采集單元，所述信息采集單元采集相關(guān)信號，并將信號經(jīng)過經(jīng)過信息處理單元處理后傳輸至主控單元，所述主控單元將信號處理后傳輸?shù)絑igBee模塊，所述ZigBee模塊從主控單元接受數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)打包后選擇路由路徑并按標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議傳輸。
[0009]上述一種基于ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述主控單元上接有存儲器及鍵顯接口。
[0010]上述一種基于ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述信息采集單元包括重量傳感器、傾角傳感器、幅度傳感器、高度傳感器、風(fēng)速傳感器、回轉(zhuǎn)角度傳感器。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)是:
1、本發(fā)明基于ZigBee技術(shù)的自組網(wǎng)塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)簡單、組網(wǎng)靈活、功耗低、成本低廉、傳輸距離遠(yuǎn)、協(xié)議加密性好等。
[0012]2、本發(fā)明采用220V電源、安裝簡便，ZigBee模塊通信平均電流30mA，峰值電流<50mA,能耗〈40W。
[0013]3、本發(fā)明尋址方式采用64位IEEE地址,8位網(wǎng)絡(luò)地址，因此網(wǎng)絡(luò)容量大。
[0014]4、本發(fā)明通信協(xié)議符合IEEE 802.15.4國際標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定匹配性好。
[0015]5、本發(fā)明由于采用自組網(wǎng)方式提高了通信效率、減少了控制器的用量，降低了使用成本。
[0016]6、本發(fā)明采用了基于ZigBee 2.4GHZ頻段的自組網(wǎng)，與其他通信方式比較，ZigBee組網(wǎng)靈活、功耗低、成本低廉、傳輸距離遠(yuǎn)、協(xié)議加密性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0017]7、本發(fā)明由于采用了 ZigBee技術(shù)，塔機(jī)與塔機(jī)之間可以直接通信，因此可以實(shí)現(xiàn)其他通信技術(shù)所不能實(shí)現(xiàn)的塔機(jī)群防碰撞功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的原理示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明中塔機(jī)監(jiān)測儀的原理示意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明中ZigBee模塊的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022]如圖所示，為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種基于ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，包括安裝在相應(yīng)塔機(jī)駕駛室內(nèi)塔機(jī)監(jiān)測儀I及監(jiān)控平臺2，塔機(jī)監(jiān)測儀I采集塔機(jī)的信號后傳輸給監(jiān)控平臺2，所述塔機(jī)監(jiān)測儀I包括ZigBee模塊11、主控單元12、信息采集單元13，所述信息采集單元13采集相關(guān)信號，并將信號經(jīng)過信息處理單元14處理后傳輸至主控單元12，所述主控單元12將信號處理后傳輸?shù)絑igBee模塊11，所述ZigBee模塊11從主控單元12接受數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)打包后選擇路由路徑并按標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議傳輸。信號處理單元14將信號采集模塊采集的信號值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號在傳給主控單元12，所述主控單元12上接有存儲器3及鍵顯接口 4。所述信息采集單元13包括重量傳感器131、傾角傳感器132、幅度傳感器133、高度傳感器134、風(fēng)速傳感器135、回轉(zhuǎn)角度傳感器136。所述ZigBee模塊11如圖3所示，電源、ZigBee射頻、水銀開關(guān)、接地點(diǎn)、銷毀數(shù)據(jù)信號、低電壓報(bào)警、串口組成。主控單元12為ARM9 CPU。
[0023]監(jiān)測儀主機(jī)安裝在塔機(jī)駕駛室內(nèi)，將傳感器采集的數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)測儀主機(jī)上；塔機(jī)群所有監(jiān)測儀主機(jī)通過無線信號，選擇合適的ZigBee路由算法自組織成網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行互相之間的數(shù)據(jù)傳輸和與監(jiān)控平臺通信。本發(fā)明基于ZigBee技術(shù)，通信距離可達(dá)1000米以上，穿透能力強(qiáng)，即使有大樓阻隔，也一樣通信正常。
【權(quán)利要求】
1.一種基于ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，包括安裝在相應(yīng)塔機(jī)駕駛室內(nèi)塔機(jī)監(jiān)測儀、監(jiān)控平臺，塔機(jī)監(jiān)測儀采集塔機(jī)的信號后傳輸給監(jiān)控平臺，其特征在于，所述塔機(jī)監(jiān)測儀包括ZigBee模塊、主控單元、信息采集單元，所述信息采集單元采集相關(guān)信號，并將信號經(jīng)過經(jīng)過信息處理單元處理后傳輸至主控單元，所述主控單元將信號處理后傳輸?shù)絑igBee模塊，所述ZigBee模塊從主控單元接受數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)打包后選擇路由路徑并按標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述一種基于ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述主控單元上接有存儲器及鍵顯接口。
3.如權(quán)利要求1或2所述一種基于ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述信息采集單元包括重量傳感器、傾角傳感器、幅度傳感器、高度傳感器、風(fēng)速傳感器、回轉(zhuǎn)角度傳感器。
【文檔編號】B66C23/88GK103754782SQ201310747337
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】王昌, 吳偉 申請人:江蘇有能電力自動化有限公司