动臂式塔机运行状态监测与实时防护系统研究

摘要

塔式起重机在工程施工中已得到广泛应用。由于操作不当及视线不清等原因,塔机安全事故时有发生,造成重大经济及社会损失。论文以研制动臂式塔机运行状态监测与实时防护系统为目标,对塔机的状态监测技术、无线通讯技术、运行控制技术进行了深入研究。
　　 通过比较集中式控制与分布式控制的优劣,提出并采用集合分布式与集中式优点的混合式控制模式,保证了系统的实时性。
　　 采用模块化设计方法,设计了传感器模块、数据采集模块、人机交互模块、无线通讯模块、中央处理模块,并集成为对塔机运行状态进行监测和控制、对违规操作及超限超载数据进行实时存贮的个体控制器。
　　 针对塔机的防碰撞问题,采用齐次变换理论,建立动臂式塔机防碰模型。运用主动防碰思想,提出了一套可防止动臂塔机各种碰撞情况的防碰控制算法,在同一坐标系下实现了区域内塔机的统一防碰决策。
　　 为交互个体控制器与监控中心之间的实时信息,设计了星型拓扑结构的无线组网方式。在该方式中,采用队列轮询算法,循环调用查询、控制及等待这三种通讯过程,保障了半双工无线电台数据通讯的稳定性与实时性。
　　 综合以上研究成果,研制了融感知、分析、推理、控制于一体的动臂式塔机运行状态监测与实时防护系统,现场试验表明:该系统稳定可靠,能实时监测塔机运行状态,规避事故风险,防止塔机安全事故发生。