抬吊作业安全监测系统设计

摘要

我国当下正处于经济高速发展时期，而这样的高速发展自然伴随着现代化工业的快速发展。尤其是在基础设施的建设方面，比如大型发电厂、核电站等复杂、高危施工项目越来越频繁。因此，怎样进行安全有效的作业就变成了一个急需解决的难题。在大型电厂的建设过程中，由于设施的高度、重量都超出了一般水平，所以对大型起重设备严重依赖，例如抬吊、塔吊、履带吊。为了满足要求，有时候不得不使用大型起重机或多台起重机同时作业，这种高危作业模式急需一套新型的安全监测系统，预防事故的发生，使得工作能够顺利完成。
　　本文主要对双机抬吊的工作原理和流程进行了仔细的分析和论证，按照甲方提出的技术指标进行控制系统的搭建，通过对钩绳偏离角度的实时监测实现预测和报警的功能。本课题在硬件方面选用STM32F103RCT6作为控制核心，并对控制电路、通信电路、电压监测电路、电源电路、蓝牙模块电路等进行了具体设计以及PCB制作，传感器选用AH100B航姿仪，之间使用MAX3232进行通信。蓝牙透传模块选用蜂汇B-0001来跟手机终端进行通信。软件方面采用C语言编写单片机控制程序，并结合卡尔曼滤波和坐标变换算法提高控制精度，最后采用Android程序设计手机app作为上位机显示终端。
　　完成系统搭建后，首先在实验室进行了系统硬件和软件方面的测试工作，之后还进行了施工现场的实地测试。系统通过对单机抬吊和双机抬吊两种模式的监测，操作人员可以通过智能终端显示得到钩绳的实时状态以及偏离的角度，控制精度小于0.1度。从而进行及时的调整，对事故的发生进行了有效的预测和报警，大大提高了施工的安全性。

目录

声明

摘要

1．1 课题来源

1．2 研究背景及意义

1．3 国内外研究现状

1．4 本文研究的主要内容

2．系统设计方案论证

2．1 项目概述

2．2 技术功能与指标

2．2．1 主要功能

2．2．2 性能指标

2．2．3 关键技术

2．3 总体设计方案

2．3．1 系统工作原理

2．3．2 系统工作流程

2．4 钩绳-铅垂线夹角测量原理

2．5 本章小结

3．硬件系统设计

3．1 结构设计

3．2 钩绳监测装置硬件组成

3．2．1 STM32F103RCT6最小系统

3．2．2 MAX3232

3．2．3 电压监测

3．2．4 无线模块

3．2．5 航姿仪

3．2．6 电源电路设计

3．2．7 开关稳压芯片

3．3 无线传输控制装置硬件组成

3．4 本章小结

4．软件系统设计

4．1 微处理器程序设计

4．2 Kalman滤波算法

4．3 Android终端软件设计

4．3．1 Android简介

4．3．2 软件界面与功能

4．4 本章小结

5．系统测试

5．1 设备安装

5．2 实时监测

5．3 本章小结

总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢