专利名称：塔式起重机数据记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种信息处理装置，特别涉及一种塔式起重机数据记 录仪。
背景技术：
塔式起重机是各类高层建筑和大型建设工程必不可少的施工机械，由 于起重作业多是高空、露天作业，容易受到各种因素的影响，是集复杂性、 特殊性、危险性于一身的生产活动，在机电、冶金、建筑、港务、铁路等
部门中，起重伤亡事故约占总伤亡事故的30%左右，起重事故比例高，且多 为重大伤亡事故。随着建筑业的迅速发展，对塔式起重机安全性能的要求 也随之增高，因此将电子计算机和测控技术应用于塔式起重机监控系统的 研究成为必要。
数据记录仪(俗称黑匣子)最早应用于航空领域，自20世纪40年代， 人们开始在飞机上安装放置在一个匣子里的简单记录器来记录飞机性能和 飞行状态，以备发生飞行事故后分析事故原因。随着电子技术的飞速发展， 使得数据记录仪技术进入更多、更广领域成为可能。在建筑施工行业特别 是在大型、超高层建筑施工的塔式起重机上应用该技术，具有重要意义 便于在使用和维护过程中快速准确地判明故障、性能及其变化趋势以确定 合理的维修周期和维修方案；便于在发生事故时分析事故原因；便于在实 验、使用过程中分析、排除故障并消除各种隐患；便于指导新型塔吊的设 计使其满足更高的安全、经济要求；为操纵工人的培训中提供评定标准并 确保培训质量。
然而，在塔式起重机上使用黑匣子存在如下技术困难
1、抗干扰问题由于塔式起重机工作环境复杂，干扰因素多，而传感 器是直接连接被控对象的电子设备，因此周围的干扰很容易导致控制系统的非正常运行，甚至发生严重后果。有效的抗千扰措施对保证并提高数据 和信号存储、传输的可靠性、准确性非常重要。
2、 远距离小信号的采集问题为了保证所采集数据的真实性，传感器 的安装位置与处理机距离较远，信号传输线较长，而传感器输出信号一般 较小，因此如何保证采集信号可靠不失真也是一难点。
3、 大容量存储的问题，塔式起重机监控过程中需采集多路信号，为进 行有效分析，需将数据保存较长时间，因此数据量较大，而单片机不支持 大容量硬盘，其他形式的处理方式(如PC-104、 PLC)则因成;M1高或体 积限制等因素也不适于使用。
4、 数据的远程传输为方便对多台塔式起重机进行监控，需要将塔式 起重机工作过程中的参数实时远距离传输，塔式起重机工作地域广，为确 保数据的实时、真实、可靠，必须采用合理的传输手段和方法。
5、 黑匣子与塔式起重机的兼容匹配塔式起重机型号种类多，工作方 式各异，且操作室内部空间有限，又存在多种干扰源，如何有效可靠地与 塔式起重机协同工作也必须予以周全的考虑。
现有的塔式起重机监控设备在结构与使用上不能有效地解决上述技术 难题，而亟待加以改进。相关领域技术人员致力于塔式起重机黑匣子的研 究，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切 的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何 能创设一种体积小、数据存储量大，信号、数据传输真实、可靠，抗干扰 能力强且与塔式起重机兼容匹配的塔式起重机黑匣子，实属当前重要研发 课题之一 ，亦成为当前业界极需改进的目标。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种塔式起重机数据记录仪，所要解决的 技术问题是使其抗干扰能力强，数据采集、存储、传输性能好，体积小且 可与塔式起重机较好兼容。
本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现 的。依据本实用新型提出的塔式起重机数据记录仪，包括主控微处理器、 FLASH存储模块、EEPROM(电子式可清除程序化只读存储器)存储模块、万年历模块、报警模块、数据传输模块、数据采集模块和显示模块，其中显 示模块连接于数据采集模块，主控微处理器连接电源、数据釆集模块及其 他模块。
本实用新型的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进 一步实现。
前述的塔式起重机数据记录仪，所述的主控微处理器，响应计算机的
控制、并控制数据采集类型；FLASH存储模块，实时存储数据，通过数据/ 地址插头和功能控制插头与主控微处理器的I/O (输入/输出)接口连接； EEPR0M存储模块，包括标定值存放EEPR0M和记录存储页数EEPR0M;报警 模块，为声控报警、三色灯报警或语音报警，或上述报警方式的结合使用； 数据传输模块，为有线传输模块和/或无线数据发射、接收模块；数据采集 模块，包括与主控微处理器的串口连接的数据采集微处理器和完成数据采 集、A/D转换(模拟数字转换)处理的数据采集电路；显示模块，为LCD(液 晶显示)显示终端，与数据采集微处理器连接。
前述的塔式起重机数据记录仪，所述的主控微处理器还连接一控制键盘。
前述的塔式起重机数据记录仪，所述的EEPROM模块、万年历模块、报 警模块通过I2C总线与主控微处理器连接。
前述的塔式起重机数据记录仪，所述的显示模块通过RS-232接口与数 据采集微处理器连接。
前述的塔式起重机数据记录仪，所述的数据采集电路与塔式起重机上 的起重量传感器、起升高度传感器、变幅位置传感器和回转角度传感器电 路连接。
前述的塔式起重机数据记录仪，所述的标定值存放EEPR0M具有一写/ 锁开关。
前述的塔式起重机数据记录仪，所述的数据传输模块将主控微处理器 采集的数据传输到本地计算机上。
前述的塔式起重机数据记录仪，所述的本地计算机通过网络连接到网 络计算机。
本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和明显效果，并具有产业上的广泛实用^K直，其至少具有下列优点
1、 本实用新型塔式起重机数据记录仪，将各重要模块整合，并完成数 据分析、显示、报警、传输、操作提示、分析等功能，最大可能地避免了 工作环境的干扰因素，信号采集的安全、可靠。
2、 本实用新型塔式起重机数据记录仪所记录的数据，是先将塔机运行 参数由传感器变换为电信号后，传送至数据釆集电路并进行A/D转换、滤 波，并由数据采集微处理器(单片机)进行相应的处理，可以保证采集信 号、数据的真实性。
3、 本实用新型塔式起重机数据记录仪在塔机监控过程中采集多路信号 并进行存储，除了在微处理器上的短时间存储外，还将数据发送到本地计 算机进行长期存储，解决了数据大容量存储的问题，为后续分析提供了依 据。
4、 本地计算机通过本实用新型塔式起重机数据记录仪所采集的数据， 可以通过网络传输到网络计算机，实现了对多台塔式起重机的实时监控，便 于有关机构和部门进行相关分析和统筹调度。
5、 本实用新型塔式起重机数据记录仪将微处理器、存储模块、报警模 块、数据采集模块、数据传输模块、电源模块进行整合，并与安装在塔机 上的传感器配合工作，适用于各种型号的塔式起重机。
综上所述，本实用新型塔式起重机数据记录仪，抗干扰能力强，数据 采集、存储、传输性能好，体积小且可与塔式起重机较好兼容。本实用新 型具有上述诸多优点及实用价值，其不论在装置结构或功能上皆有较大的 改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的 塔式起重才几监控装置具有增进的突出多项功效，从而更加适于实用，并具 有产业化的价值。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能更清楚了解本实用 新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本实用新型 的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并 配合附图，详细i兌明如下。
图l是本实用新型塔式起重机数据记录仪的系统框架图。图2是本实用新型塔式起重机数据记录仪的部分硬件原理框图。
图3是本实用新型塔式起重机数据记录仪的数据采集模块硬件原理框图。
图4是本实用新型塔式起重机数据记录仪的数据采集处理流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及 功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的塔式起重机 数据记录仪其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图l、图2、图3所示，本实用新型塔式起重机数据记录仪主要 由主控微处理器、FLASH存储模块、EEPR0M存储模块、万年历模块、报警 模块、数据传输模块、数据采集模块和显示模块组成。
其中主控微处理器1连接220V电源线及其他模块，响应计算机的控制， 并控制数据采集类型。
FLASH存储模块，实时存储数据，通过数据/地址插头和功能控制插头 与主控微处理器的1/0接口连接，存储容量可根据需要选择32M、 64M甚至 更大，也可以如图2所示多个FLASH存储器2同时使用。
EEPROM存储模块，包括标定值存放EEPROM 31和记录存储页数EEPROM 32，选用EEPROM存储器是因其接口方便、体积小、数据掉电不丟失，适于 存储设定参数，尤其可为标定值存放EEPROM 31配置一写/锁开关，进一步 提高本实用新型在应用中的安全性。
报警模块，为声控报警、三色灯报警或语音报警，或上述报警方式的 结合使用，例如，先初始化的报警限，当采样值小于报警下限表明为正常 工作状态，报警灯显示为绿色；大于下限并小于上限，报警灯显示为黄色 并蜂鸣响；当采样值大于上限，显示模块的显示值闪烁、报警灯显示为红 色同时蜂鸣响。
万年历模块4，与EEPROM模块、报警模块通过I2C总线与主控微处理 器1连接，It总线占用空间小、管脚数量少、互联成本低、可筒单有效的 实现器件间信息传送。数据传输模块，为有线传输模块和/或无线数据发射、接收模块，通过
RS-232或无线传输将微处理器采集的^t据传输到本地计算机9上，本地计 算机9对数据进行分类并存入数据库，对数据进行分析、转化、处理，还 可通过网络与网络计算机通讯并执行相应的指令。此外，本地计算机9还 可以对主控^t处理器1进行编程逻辑控制，通过行程开关或继电器设定、 控制塔式起重机数据记录仪的极限报警和塔机各工作机构动作。
数据采集模块，包括与主控微处理器1的串口连接的数据采集微处理 器71和数据采集电路72，数据采集电路72与塔式起重机上的起重量传感 器、起升高度传感器、变幅位置传感器和回转角度传感器等电路连接，完 成数据采集和A/D转换处理。
显示模块8，为LCD显示终端，通过RS-232接口与数据采集微处理器 71连接，显示各传感器采集到的数据。
此外，主控微处理器1还可以再连接一键盘，以便对塔式起重机数据 记录仪程序编辑和控制。
再请参阅图4所示，本实用新型塔式起重机数据记录仪开机后先进行 自检，自检项目包括查看显示模块有无缺陷等；然后读取上一次旋转角度、 变幅距离和吊重高度，如有错误将出现错误提示；之后进入工作状态，根 据操作过程中出现的通讯、键盘控制、吊重、变幅、起升等操作指令作出 相应的数据处理，并且才艮据预设的通讯频率，例如每0.1秒将数据发送至 远程接收设备，即本地计算机；此外，在采集传感器的旋转角度、变幅距离、 吊重高度等脉冲数据同时，本实用新型塔式起重机数据记录仪还将数据转 化为实际角度、距离，并根据与报警限的比较结果作出相应报警处理，同 时将超过报警限的值通过数据传送上报至本地计算机和网络服务器。
本实用新型塔式起重机数据记录仪是将传感器、微电子、计算机与网 络技术结合，针对建筑施工中广泛应用的塔式起重机其安全运行的薄弱环 节和安全监控的特定需求，研制集数据采集、智能化处理、确保塔式起重 机操作安全、实时监控等功能为一体的系统。其对建筑行业安全生产和技 术进步具有重大的工程应用价值。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作 任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非 用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同 变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用 新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍 属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1、一种塔式起重机数据记录仪，其特征在于包括主控微处理器、FLASH存储模块、EEPROM存储模块、万年历模块、报警模块、数据传输模块、数据采集模块和显示模块，其中主控微处理器连接电源及其他模块，显示模块通过数据采集模块连接于主控微处理器。
2、 根据权利要求1所述的塔式起重机数据记录仪，其特征在于所述的主控微处理器，响应计算机的控制、并控制数据采集类型；FLASH存储模块，实时存储数据，通过数据/地址插头和功能控制插头 与主控微处理器的1/0接口连接；EEPR0M存储模块，包括标定值存放EEPR0M和记录存储页数EEPR0M;报警模块，为声控报警、三色灯报警或语音报警，或上述报警方式的 结合使用；数据传输模块，为有线传输模块和/或无线数据发射、接收模块；数据采集模块，包括与主控舉处理器的串口连接的数据釆集微处理器， 和完成数据采集、A/D转换处理的数据采集电路；显示模块，为LCD显示终端，与数据采集微处理器连接。
3、 根据权利要求2所述的塔式起重机数据记录仪，其特征在于所述的 主控微处理器还连接一控制键盘。
4、 根据权利要求2所述的塔式起重机数据记录仪，其特征在于所述的 EEPR0M模块、万年历模块、报警模块通过rc总线与主控微处理器连接。
5、 根据权利要求2所述的塔式起重机数据记录仪，其特征在于所述的 显示模块通过RS-232接口与数据采集微处理器连接。
6、 根据权利要求2所述的塔式起重机数据记录仪，其特征在于所述的 数据采集电路与塔式起重机上的起重量传感器、起升高度传感器、变幅位 置传感器和回转角度传感器电路连接。
7、 根据权利要求2所述的塔式起重机数据记录仪，其特征在于所述的 标定值存》文EEPR0M具有一写/锁开关。
8、 根据权利要求l-7中任一权利要求所述的塔式起重机数据记录仪， 其特征在于所述的数据传输模块将主控微处理器采集的数据传输到本地计 算机上。
9、 根据权利要求8所述的塔式起重机数据记录仪，其特征在于所述的 本地计算机通过网络连接到网络计算机。
专利摘要本实用新型是关于一种塔式起重机数据记录仪，包括主控微处理器、FLASH存储模块、EEPROM存储模块、万年历模块、报警模块、数据传输模块、数据采集模块和显示模块，其中显示模块连接于数据采集模块，主控微处理器连接电源、数据采集模块及其他模块。本实用新型塔式起重机数据记录仪，抗干扰能力强，数据采集、存储、传输性能好，体积小且可与塔式起重机电器控制较好兼容。
文档编号G07C3/00GK201240776SQ20082010900
公开日2009年5月20日 申请日期2008年7月2日 优先权日2008年7月2日
发明者付进廷 申请人:北京克瑞安邦技术有限公司