塔机空间模型的建立和远程监控平台系统的开发

摘要

塔机以其独有的功能在工程建设中有着无法替代的作用。塔机事故一旦发生则会造成重大的人员伤亡和严重的财产损失。为此,防止塔机事故发生,实现塔机安全运行具有重大实际意义。本文以多塔机协同作业的空间避障及塔机远程监控为背景,建立了塔机空间位姿模型和运动模型,研究了多塔机协同作业的主动避障控制,在此基础上,开发了塔机安全远程监控系统。该研究具有重要的实际工程应用价值。针对塔机空间避障问题,本文运用机器人运动学模型的方法,建立了适用于各种机型的塔机空间位姿模型和运动模型,在此基础上,运用主动避障思想,提出了一套规范的可适用于各种机型的塔机空间避障控制算法,它可以完整描述实际工程中各种碰撞情况,并给出了算法流程,结合平臂与动臂塔机之间的碰撞为例加以分析和说明。加强监管是提高建筑施工安全的一项重要措施,考虑塔机实际工况,本文研究了塔机安全远程监控系统。首先分析了塔机安全远程监控系统的功能需求,设计了系统构架,并对其中的远程监控平台系统中一些重要问题进行了讨论。然后从具体细节出发,详细介绍了远程监控平台系统的实现,包括监控系统后台服务器的硬件组成和软件流程,以及安全监控系统终端与远程监控平台的协议规约等。工程应用证明,本文所建立的塔机空间模型应用到防碰撞计算中,可以完整的描述各种碰撞问题,同时,研究的塔机安全远程监控系统已经开始应用到实际工程。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 远程监控技术

1.2.1 远程监控技术的现状及发展

1.2.2 远程监控技术在安全监管方面的应用

1.3 本文的研究与工作

2 塔机作业的空间避障模型

2.1 塔机空间模型概述

2.1.1 模型简化

2.1.2 坐标系的选择原则

2.2 平臂塔机的空间位置模型

2.2.1 平臂塔机的空间模型

2.2.2 平臂塔机的运动模型

2.3 斜臂塔机的空间位置模型

2.3.1 斜臂塔机的空间模型

2.3.2 斜臂塔机的运动模型

2.4 本章小结

3 多塔机协同作业的主动避障控制

3.1 主动避障思想

3.2 多塔机空间防碰撞算法

3.2.1 平面内点与线段

3.2.2 平面内线段与线段的交点

3.2.3 平面内点的Z坐标

3.3 塔机碰撞情况讨论

3.3.1 平臂塔机之间的碰撞情况

3.3.2 斜臂塔机之间的碰撞情况

3.4 本章小结

4 塔机安全远程监控系统构架

4.1 塔机安全远程监控系统分析

4.1.1 安全监控系统的功能需求

4.1.2 远程监控平台功能分析

4.1.3 系统的网络构架

4.2 服务器架构选择

4.3 传输途径选择

4.3.1 GPRS网络

4.3.2 3G网络

4.4 服务器异步I/O端口模型

4.4.1 套接字和I/O模型的基本概念

4.4.2 几种异步I/O端口模型的比较

4.5 应用程序与数据库的连接方式

4.5.1 数据访问组件层次

4.5.2 应用程序层次

4.6 本章小结

5 塔机远程监控平台系统的实现

5.1 远程监控平台系统整体构架图

5.2 系统客户终端

5.2.1 终端硬件

5.2.2 客户端软件

5.2.3 DTU建立连接过程

5.3 塔机安全远程监控系统的后台服务器

5.3.1 远程平台服务器功能

5.3.2 服务器流程图

5.4 塔机安全远程监控系统中的协议规约

5.4.1 协议报文格式

5.4.2 功能代码表

5.4.3 CurrentIP表

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

在校期间所发表的论文、专利、获奖