基于高速工業(yè)數(shù)據(jù)總線的塔機(jī)工作參數(shù)遠(yuǎn)端數(shù)字采樣裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于高速工業(yè)數(shù)據(jù)總線的塔機(jī)工作參數(shù)遠(yuǎn)端數(shù)字采樣裝置，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺、各種傳感器和變換器、塔機(jī)主控單元、顯示屏和電源，其中各傳感器分別與各自的變換器連接；各變換器的輸出端均掛接于485總線上，通過485總線與塔機(jī)主控單元連接；塔機(jī)主控單元通過GPRS傳輸網(wǎng)將其獲得的信號發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，塔機(jī)主控單元還通過線纜與顯示屏連接；電源給各模塊供電。本發(fā)明安裝調(diào)試簡便，測量精度高。
【專利說明】基于高速工業(yè)數(shù)據(jù)總線的塔機(jī)工作參數(shù)遠(yuǎn)端數(shù)字采樣裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于塔機(jī)安全監(jiān)測領(lǐng)域，具體是一種基于高速工業(yè)數(shù)據(jù)總線的塔機(jī)工作參數(shù)遠(yuǎn)端數(shù)字采樣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，塔機(jī)以其高效率的垂直運輸能力，在建筑行業(yè)得到大量應(yīng)用。國內(nèi)建筑工地的塔機(jī)約70萬臺，并以每年3萬臺的數(shù)量增加，重慶地區(qū)擁有I萬多臺塔機(jī)，有較大的保有量和制造能力。但各類塔機(jī)運行安全事故頻發(fā)，占工地重特大安全事故的30%，造成了巨大的安全隱患和生命財產(chǎn)損失。為避免此類事故的發(fā)生，塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運而生，塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)相對于常規(guī)的塔吊安全檢測，大量應(yīng)用了傳感器，此類系統(tǒng)可實時采集塔吊的載重、變幅、高度、風(fēng)速等重要信息，并將采集到的傳感器數(shù)據(jù)傳輸至微處理器，進(jìn)一步對塔吊承受力矩進(jìn)行分析，對危險動作進(jìn)行預(yù)判，提供聲光報警信息，提醒駕駛員及時調(diào)整動作，避免事故發(fā)生。但現(xiàn)有的塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)安裝調(diào)試繁瑣，現(xiàn)場布線復(fù)雜，測量精度差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種安裝簡便，運行穩(wěn)定可靠的塔機(jī)運行參數(shù)遠(yuǎn)程數(shù)字采集
>J-U ρ?α 裝直。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:基于高速工業(yè)數(shù)據(jù)總線的塔機(jī)工作參數(shù)遠(yuǎn)端數(shù)字采樣裝置，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺、風(fēng)速傳感器、風(fēng)速變換器、重量傳感器、重量變換器、轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)角變換器、高度傳感器、高度變換器、變幅傳感器、變幅變換器、塔機(jī)主控單元、顯示屏和電源，其中所述風(fēng)速傳感器的信號輸出端與風(fēng)速變換器的輸入端連接，重量傳感器的信號輸出端與重量變換器的輸入端連接，轉(zhuǎn)角傳感器的信號輸出端與轉(zhuǎn)角變換器的輸入端連接，高度傳感器的信號輸出端與高度變換器的輸入端連接，變幅傳感器的信號輸出端與變幅變換器的輸入端連接；各變換器模塊對原始傳感器模擬信號進(jìn)行前端轉(zhuǎn)換，將傳感器模擬信號變換為數(shù)字信號，然后通過485工業(yè)總線進(jìn)行數(shù)字信號的傳輸，供后續(xù)處理器處理。即風(fēng)速變換器的輸出端、重量變換器的輸出端、轉(zhuǎn)角變換器的輸出端、高度變換器的輸出端和變幅變換器的輸出端均掛接于485總線上，通過485總線與塔機(jī)主控單元連接；塔機(jī)主控單元通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊將其獲得的信號發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，塔機(jī)主控單元還通過線纜與顯示屏連接；電源給各模塊供電。
[0005]具體地，上述風(fēng)速變換器、重量變換器、轉(zhuǎn)角變換器、高度變換器和變幅變換器每個變換器都是由信號變換電路、Α/D轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)構(gòu)成的，其中信號變換電路接收傳感器采集的模擬信號，經(jīng)Α/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，輸入單片機(jī)。
[0006]為了更好地實施本發(fā)明，塔機(jī)主控單元和顯示屏安裝于塔機(jī)的駕駛艙內(nèi)。
[0007]本發(fā)明能達(dá)到的有益技術(shù)效果是:本裝置安裝調(diào)試方便，可實時采集塔機(jī)的運行參數(shù)，對塔機(jī)的危險動作進(jìn)行預(yù)判，及時以聲光形式提醒駕駛員對危險動作進(jìn)行規(guī)避，可很好的避免塔機(jī)安全事故的發(fā)生，有效的保護(hù)了施工現(xiàn)場工人的生命和財產(chǎn)安全，起到積極的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。采用485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，可以大大減少現(xiàn)場的布線復(fù)雜度，從而使安裝簡單。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心對采集裝置上傳的塔機(jī)運行參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史存儲，可供事后查詢和分析，為相關(guān)安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]本發(fā)明的裝置可以通過附圖給出的非限定性實施例進(jìn)一步說明。
[0009]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖；
圖2為本發(fā)明中轉(zhuǎn)換器的原理框圖；
圖3為本發(fā)明中傳感器轉(zhuǎn)換器的電路圖；
圖4為本發(fā)明中塔機(jī)主控單元電路圖；
圖中:1.1-風(fēng)速傳感器；1.2-風(fēng)速變換器；2.1-重量傳感器；2.2-重量變換器；3.1-轉(zhuǎn)角傳感器；3.2-轉(zhuǎn)角變換器；4.1-高度傳感器；4.2-高度變換器；5.1_變幅傳感器；5.2-變幅變換器；6_塔機(jī)主控單元；7_顯示屏；8_電源；9_遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺；11_信號變換電路；12-A/D轉(zhuǎn)換電路；13_單片機(jī)。
【具體實施方式】
[0010]參見圖1，基于高速工業(yè)數(shù)據(jù)總線的塔機(jī)工作參數(shù)遠(yuǎn)端數(shù)字采樣裝置，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺9，風(fēng)速傳感器1.1、風(fēng)速變換器1.2、重量傳感器2.1、重量變換器2.2、轉(zhuǎn)角傳感器3.1、轉(zhuǎn)角變換器3.2、高度傳感器4.1、高度變換器4.2、變幅傳感器5.1、變幅變換器5.2、塔機(jī)主控單元6、顯示屏7和電源8，其中所述風(fēng)速傳感器1.1的信號輸出端與風(fēng)速變換器1.2的輸入端連接，重量傳感器2.1的信號輸出端與重量變換器2.2的輸入端連接，轉(zhuǎn)角傳感器3.1的信號輸出端與轉(zhuǎn)角變換器3.2的輸入端連接，高度傳感器4.1的信號輸出端與高度變換器4.2的輸入端連接，變幅傳感器5.1的信號輸出端與變幅變換器5.2的輸入端連接；風(fēng)速變換器1.2的輸出端、重量變換器2.2的輸出端、轉(zhuǎn)角變換器3.2的輸出端、高度變換器4.2的輸出端和變幅變換器5.2的輸出端均掛接于485總線上，通過485總線與塔機(jī)主控單元6連接；塔機(jī)主控單元6通過GPRS傳輸網(wǎng)將其獲得的信號發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺9，塔機(jī)主控單元6還通過線纜與顯示屏7連接；電源8 (采用芯片為LP3876-ADJ和/或NCV1117ST33T3G)給各模塊供電。
[0011]風(fēng)速變換器1.2、重量變換器2.2、轉(zhuǎn)角變換器3.2、高度變換器4.2和變幅變換器5.2每個變換器都是由信號變換電路11、A/D轉(zhuǎn)換電路12和單片機(jī)13構(gòu)成的，參見圖2，信號變換電路11接收各傳感器采集的信號，經(jīng)Α/D轉(zhuǎn)換電路12進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，輸入單片機(jī)13。
[0012]參見圖3，傳感器信號輸入儀表放大器INA126 (即信號變換電路11)，經(jīng)放大后接入串行A\D轉(zhuǎn)換器CS5511，轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，單片機(jī)STC12LE5604AD對串行數(shù)字信號采集，經(jīng)處理后得到對應(yīng)的被測量參數(shù)，單片機(jī)將串行數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的被測量數(shù)據(jù)。將具體被測量參數(shù)通過串口，經(jīng)TTL轉(zhuǎn)485 MAX3485ESA轉(zhuǎn)換為485信號，最終通過485總線傳輸至塔機(jī)主控單元6。
[0013]各個傳感器采用的信號如下:重力銷軸傳感器YHLX、變幅行程傳感器TZLX、高度行程傳感器TZLX、風(fēng)速三杯式風(fēng)速傳感器、轉(zhuǎn)角行程傳感器TZLX，各個傳感器采集模塊的數(shù)據(jù)經(jīng)485總線傳輸至塔機(jī)主控單元6 (參見圖4)，經(jīng)485轉(zhuǎn)TTL MAX3485ESA轉(zhuǎn)換為TTL信號，然后接入塔機(jī)主控單元核心處理器LPC2387的串口，處理器LPC2387對各個傳感器模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過串口控制GPRS模塊(NE0-M590)以TCP協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺9。塔機(jī)主控單元6還對數(shù)據(jù)分析做出危險預(yù)判和報警，通過串口控制語音模塊和顯示屏7向操作人員進(jìn)行警示，避免危險發(fā)生。
[0014]本裝置中主控單元的具體工作控制過程如下:
1.上電后主控單元依次對485工業(yè)總線上掛載的重力變換器、高度變換器、變幅變換器、轉(zhuǎn)角變換器、風(fēng)速變換器進(jìn)行輪詢，采集各變換器采集到的數(shù)字信號，并控制屏幕實時顯示采集到的信息，同時通過GPRS網(wǎng)絡(luò)模塊以TCP協(xié)議鏈接遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，將采集到的信息實時上傳。
[0015]2.主控單元對采集到的重量信號進(jìn)行分析，如果超出塔機(jī)額定載重的90%/100%，主控單元控制語音模塊發(fā)出預(yù)警/報警聲音，提醒駕駛員注意，同時控制屏幕進(jìn)行載重預(yù)
警/報警顯示。
[0016]3.主控單元對采集到的塔機(jī)小車高度信號進(jìn)行分析，如果小于2m/lm，主控單元控制語音模塊發(fā)出預(yù)警/報警聲音，提醒駕駛員注意，同時控制屏幕進(jìn)行高度預(yù)警/報警顯
/Jn ο
[0017]4.主控單元對采集到的轉(zhuǎn)角信號進(jìn)行分析，如果小于-540°或大于540°，主控單元控制語音模塊發(fā)出預(yù)警/報警聲音，提醒駕駛員注意，同時控制屏幕進(jìn)行轉(zhuǎn)角預(yù)警/報警顯示。
[0018]5.主控單元對采集到的風(fēng)速信號進(jìn)行分析，如果超出15m/s，主控單元控制語音模塊發(fā)出報警聲音，提醒駕駛員注意，同時控制屏幕進(jìn)行風(fēng)速警顯示。
[0019]6.主控單元對采集到的塔機(jī)小車變幅信號進(jìn)行分析，如果距離額定變幅小于2m/lm，主控單元控制語音模塊發(fā)出預(yù)警/報警聲音，提醒駕駛員注意，同時控制屏幕進(jìn)行變幅預(yù)警/報警顯示。
[0020]7.主控單元根據(jù)采集到的重量信號和變幅信號進(jìn)行計算得出力矩信息，如果超出塔機(jī)額定力矩的90%/100%，主控單元控制語音模塊發(fā)出預(yù)警/報警聲音，提醒駕駛員注意，同時控制屏幕進(jìn)行力矩預(yù)警/報警顯示。
[0021]每次的預(yù)警報警信息主控單元都通過GPRS網(wǎng)絡(luò)模塊以TCP協(xié)議實時傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。
【權(quán)利要求】
1.基于高速工業(yè)數(shù)據(jù)總線的塔機(jī)工作參數(shù)遠(yuǎn)端數(shù)字采樣裝置，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(9)，其特征在于:還包括風(fēng)速傳感器(1.1)、風(fēng)速變換器(1.2)、重量傳感器(2.1)、重量變換器(2.2)、轉(zhuǎn)角傳感器(3.1)、轉(zhuǎn)角變換器(3.2)、高度傳感器(4.1)、高度變換器(4.2)、變幅傳感器(5.1)、變幅變換器(5.2)、塔機(jī)主控單元(6)、顯示屏(7)和電源(8)，其中所述風(fēng)速傳感器(1.1)的信號輸出端與風(fēng)速變換器(1.2)的輸入端連接,重量傳感器(2.1)的信號輸出端與重量變換器(2.2)的輸入端連接，轉(zhuǎn)角傳感器(3.1)的信號輸出端與轉(zhuǎn)角變換器(3.2)的輸入端連接，高度傳感器(4.1)的信號輸出端與高度變換器(4.2)的輸入端連接，變幅傳感器(5.1)的信號輸出端與變幅變換器(5.2)的輸入端連接；風(fēng)速變換器(1.2)的輸出端、重量變換器(2.2)的輸出端、轉(zhuǎn)角變換器(3.2)的輸出端、高度變換器(4.2)的輸出端和變幅變換器(5.2)的輸出端均掛接于485總線上，通過485總線與塔機(jī)主控單元(6)連接；塔機(jī)主控單元(6)通過GPRS傳輸網(wǎng)將其獲得的信號發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(9)，塔機(jī)主控單元(6 )還通過線纜與顯示屏(7 )連接；電源(8 )給各模塊供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于高速工業(yè)數(shù)據(jù)總線的塔機(jī)工作參數(shù)遠(yuǎn)端數(shù)字采樣裝置，其特征在于:所述風(fēng)速變換器(1.2)、重量變換器(2.2)、轉(zhuǎn)角變換器(3.2)、高度變換器(4.2)和變幅變換器(5.2)每個變換器都是由信號變換電路(11)、Α/D轉(zhuǎn)換電路(12)和單片機(jī)(13)構(gòu)成的，其中信號變換電路(11)接收傳感器采集的信號，經(jīng)Α/D轉(zhuǎn)換電路(12)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，輸入單片機(jī)(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于高速工業(yè)數(shù)據(jù)總線的塔機(jī)工作參數(shù)遠(yuǎn)端數(shù)字采樣裝置，其特征在于:所述塔機(jī)主控單元(6)和顯示屏(7)安裝于塔機(jī)的駕駛艙內(nèi)。
【文檔編號】B66C23/88GK104030177SQ201410205025
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】胡歡 申請人:重慶能工科技發(fā)展有限公司