专利名称：一种塔吊安全监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种塔吊监控系统。
背景技术：
随着建筑市场日趋活跃，建筑物的高度越来越高，建筑施工对于塔吊的依赖性也 大大增加，为追求建设效率，塔吊间交叉作业频繁，由于建设环境复杂，高压线楼宇等障碍 处于工作区在所难免。因此，塔吊的安全运行显得尤为突出，国内现有的一些塔吊保护装 置，还只停留在“四限位双保险阶段”，即力矩、超高、变幅、行走限位，吊钩、卷筒保险，也就 是采集最原始的货重、小车高度、幅度、转角等限位器，然后分别判断他们是否超出预定范 围，从而限定塔吊的运行，国外在塔吊安全监控领域有着较多的研究成果，目前在该技术上 领先的是法国SMIE公司的AC30系统，但该系统还有集成化成度不高，各项设备过多，安装 复杂；采用PLC技术，处理速度不高，人机交互性差，监控容量小，成本高等缺点，很难适应 国内的塔吊。另一点，建筑塔吊应用越来越多，建筑物也越来越密集，大型建筑工地塔机布 设密度越来越大，塔机之间的碰撞以及塔机与周边建筑物碰撞的频率也随之增高，随时都 有事故发生。同时，为了便于建筑施工工程公司、工程监理部门、安全监理部门、施工安检人 员等能够监视到塔吊的适时运行状态，因此，设计一种基于无线网络通信的、数据处理能力 强、具有多测控任务、安全可靠、操作方便，具有在塔吊群交叉干涉作业时能够防止塔吊相 互碰撞，同时具有远程监视塔吊运行状态的塔吊安全监控系统是非常有必要的。
实用新型内容本实用新型是为了解决现有的塔吊安全监控在塔吊群交叉干涉作业时的安全监 控效果差问题，从而提供一种塔吊安全监控系统。一种塔吊安全监控系统，它包括测重传感器、变幅传感器、风速传感器和转角传感 器；它还包括主控制器和无线射频模块，测重传感器的重量信号输出端与主控制器的重量 信号输入端连接；变幅传感器的幅度信号输出端与主控制器的幅度信号输入端连接；风速 传感器的风速信号输出端与主控制器的风速信号输入端连接；转角传感器的角度信号输出 端与主控制器的角度信号输入端连接；所述无线射频模块的第一状态信号输入端与主控制 器的第一状态信号输出端连接。有益效果本实用新型通过监测单机塔吊的运行状态，然后通过无线射频模块在 塔群内形成监控网络，实时交互信息，从而在塔吊群交叉干涉作业时防止塔吊相互碰撞，确 保塔吊安全运行；本实用新型的监测效果好、处理速度高。
图1是本实用新型的结构示意图，图2是具体实施方式
三的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一、结合图1说明本具体实施方式
，一种塔吊安全监控系统，它包括 测重传感器2、变幅传感器3、风速传感器4和转角传感器5 ；它还包括主控制器1和无线射 频模块8，测重传感器2的重量信号输出端与主控制器1的重量信号输入端连接；变幅传感 器3的幅度信号输出端与主控制器1的幅度信号输入端连接；风速传感器4的风速信号输 出端与主控制器1的风速信号输入端连接；转角传感器5的角度信号输出端与主控制器1 的角度信号输入端连接；所述无线射频模块8的第一状态信号输入端与主控制器1的第一 状态信号输出端连接。本实用新型的安全监控系统依靠传感技术将塔吊运行时的物理参数吊重、小车 变幅、高度、回转角度、风速等物理量转换成相应的电信号，然后电信号经过电缆的传输到 主控制器1上，利用数据采集技术将相应的电信号采集成数字信号，依靠嵌入式技术，将相 应的塔吊安全监控系统软件运行，系统软件对数据进行融合和处理，将采集到的数据进行 相应的处理、判断、计算、存储、转化，然后在显示器上显示相应的塔吊运行参数及相关的塔 吊运行状态，并有预警和报警时进行相应的声光预警和声光报警。塔吊运行时主要的参数有起重重量(吊重)、起重力矩，小车变幅、回转角度、风 速。塔吊安全监控系统通过测重传感器2精确测量塔吊起重重量，然后进行判断，判断是否 超过额定起重重量，从而决定是否发出报警，当塔吊起重重量达到额定起重重量的90%时， 即G额> G重> 90% G额，主控制器1发出预警信号，当塔吊起重重量达到额定起重重量 时，即6重> G额，主控制器1发出报警信号。起重力矩是起重重量和小车变蝠的乘积，由于 额定起重力矩是一定的，那么小车在不同的位置对应的额定起重重量不同，当小车在不同 的位置时，所吊的物体重量和对应小车变幅乘积得到起重力矩，在和相应的额定起重力矩 比较，从而判断是否超过额定起重力矩，如果超过额定起重力矩的90% (M额>11实>90% M额)将发出预警信号，如果超过额定起重力矩^实>11额)将发出报警信号。小车变幅 是起重力矩的重要组成参数，小车最远端和最近端分别设有限定位置，当小车接近限定位 置时，主控制器1将发出预警信号，超过限定位置时，主控制器1发出报警信号。风速的判 断，当测量风速接近设定风速限值的90%时，即3额> S实彡90% S额，主控制器发出预警 信号，当达到设定风速限值时，即S实> S额，主控制器发出报警信号。以下将各模块的功 能描述如下主控制器1 用于连接各传感器，并把各传感器输送来的电信号采集转换为数字 量数据，进行相应的处理、判断、计算、存储、转化，将塔吊运行状态通过远程无线传输技术 将塔吊的运行参数传给远程监控平台。同时可以通过主机实现预警和报警时进行相应的声 光预警和声光报警。主控制器主要包括开关电源、主处理器、采集卡等，开关电源用于将交流电源转 换成直流电源，为各传感器、采集卡、主处理器等提供电源。主处理器主要进行数据处理、 计算、判断、存储、发送等；采集卡将从传感器传输来的模拟数据通过采样转换成数字数 据。传感器主要是将塔吊的相关的重要物理参数进行传感，将物理量转化为相应 的电信号，并通过电缆把相应电信号传给主控制器。测重传感器2 采用旁压式测重传感 器，利用测量钢丝绳和柔性绳索的张力原理，来测量钢丝绳和柔性绳索所吊物体的重量，即主要用于测量塔吊所吊物体的重量，量程随具体塔吊而定，灵敏度2. 0+0.01mV/V，工作温 度-20°C -+80°C，线性度 0. 2% F. So变幅传感器3:采用测距传感器，为电位器型，采用测量变幅小车卷扬机的旋转圈 数，从而测出变幅小车卷扬机的钢丝绳的释放长度，钢丝绳的释放长度和电位器的阻值成 线性正比，再将阻值变化转变为0-10V变化的电压，即用于变幅小车位置的测量，总阻公差 士 10%，输出平滑度< 0. 05%，工作温度-25°c -+55°c。风速传感器4 采用风速传感器，采用脉冲量随环境风速的增大而增加的原理，然 后利用频压变送器将脉冲数转化为0-10V电压，用于测量塔吊顶部环境的风速，量程50m/ s，响应时间< 2s，精度士0.5%，工作温度-25°C -+55°C。转角传感器5:采用角度传感器，用塔吊的回转齿轮带动一个小齿轮，回转齿轮和 小齿轮的变比约为10 1，不同的塔吊有不同的变比，小齿轮带动编码器，编码器的输出 与回转齿轮的旋转角的成比例关系，从而能够测量塔吊回转角度，精度<0.4度，分辨率 2500P/R,工作温度-25 °C -+55 °C。本实施方式依靠Zigbee无线传感网络技术，在塔吊群作业时，塔吊与塔吊之间的 主控制器1进行相互通讯，这样在这个区域内的所有塔吊组成了一个无线网络，它们之间 相互通讯，当两台或多台塔吊之间有交叉作业时，由于无线通讯网络的存在，塔吊安全监控 系统能够预防塔吊之间的相互碰撞，即塔吊安全监控系统具有群塔作业防碰撞功能。本实施方式中无线射频通讯(Zigbee)采用无线射频技术，组成无线传感网络，用 于塔吊之间的数据传输。并配以处理软件用于数据采集、数据处理、根据塔吊运行参数判 断塔吊安全状态、塔吊运行状态的显示、塔吊运行状态参数和数据的传输的处理等。本实用新型采用嵌入式技术、数据采集技术、传感技术、数据融合和处理等先进技 术，用于塔吊的安全监控，监视塔吊运行时的关键参数，不但能够监视单台塔吊的运行，而 且在塔吊群交叉干涉作业时能够防止塔吊相互碰撞，在进行相关的数据处理和判断后，当 塔吊临近危险状况时能发出预警及报警信号，提示塔吊操作人员作出相应合理的操作，确 保塔吊安全运行。
具体实施方式
二、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的一种塔吊安全监控系 统的区别在于，它还包括远程无线通讯模块9，所述远程无线通讯模块9的信号输入端与主 控制器1的信号输出端连接。本实施方式运用远程无线传输(GPRS)、GIS、SMS等技术实现塔吊远程监控，并结 合地理信息系统和短息功能，在远程终端能够准确适时地反映塔吊运行时的参数、塔吊运 行状态、塔吊所处地理位置、塔吊属性等，并能够在报警时以短信形式通知相关安全人员， 以便及时处理，保证塔吊更安全、更稳定地运行。本实用新型中的主控制器1通过远程无线传输技术将塔吊的运行参数传给远程 监控平台，远程监控平台能达到远程监控塔吊的运行状态，依靠GIS技术，远程监控平台能 够对所在区域的所有塔吊进行地理信息标识、塔吊运行参数显示存储、塔吊报警显示、塔吊 报警短息告知。本实用新型的远程无线通讯模块9，采用远距离无线通信技术(GPRS)，用于塔吊 运行参数的远距离数据传输。并配以远程监控软件，采用先进的数据融合技术、地理信息系 统、短息服务技术，主要用于远距离监视塔吊的运行状态，并存储相应的数据。[0023]具体实施方式
三、本具体实施方式
与具体实施方式
一或二所述的一种塔吊安全监 控系统，其特征在于它还包括显示器7，所述与显示器7的信号输入端与主控制器1的信号 输出端连接。本实施方式中的显示器7主要用来显示塔吊的模拟图和塔吊运行的相关参数和 数据以及塔吊的运行状态。
具体实施方式
四、本具体实施方式
与具体实施方式
三所述的一种塔吊安全监控系 统，其特征在于测重传感器是型号为XJ-T13的测重传感器。
具体实施方式
五、本具体实施方式
与具体实施方式
一、二或四所述的一种塔吊安 全监控系统的区别在于，变幅传感器是型号为DXZ的变幅传感器。
具体实施方式
六、本具体实施方式
与具体实施方式
五所述的一种塔吊安全监控系 统的区别在于，风速传感器是型号为HR002的风速传感器。
具体实施方式
七、本具体实施方式
与具体实施方式
一、二、四或六所述的一种塔吊 安全监控系统的区别在于，转角传感器是型号为TBSZJ-I的转角传感器。
具体实施方式
八、本具体实施方式
与具体实施方式
七所述的一种塔吊安全监控系 统的区别在于，主控制器是芯片型号为PFM/540I的主控制器。
权利要求一种塔吊安全监控系统，它包括测重传感器(2)、变幅传感器(3)、风速传感器(4)和转角传感器(5)；其特征是它还包括主控制器(1)和无线射频模块(8)，测重传感器(2)的重量信号输出端与主控制器(1)的重量信号输入端连接；变幅传感器(3)的幅度信号输出端与主控制器(1)的幅度信号输入端连接；风速传感器(4)的风速信号输出端与主控制器(1)的风速信号输入端连接；转角传感器(5)的角度信号输出端与主控制器(1)的角度信号输入端连接；所述无线射频模块(8)的第一状态信号输入端与主控制器(1)的第一状态信号输出端连接。
2.根据权利要求1所述的一种塔吊安全监控系统，其特征在于它还包括远程无线通讯 模块(9)，所述远程无线通讯模块(9)的第二状态信号输入端与主控制器(1)的第二状态信 号输出端连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种塔吊安全监控系统，其特征在于它还包括显示器 (7)，所述与显示器(7)的信号输入端与主控制器(1)的信号输出端连接。
4.根据权利要求3所述的一种塔吊安全监控系统，其特征在于测重传感器是型号为 XJ-T13的测重传感器。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种塔吊安全监控系统，其特征在于变幅传感器是型 号为DXZ的变幅传感器。
6.根据权利要求5所述的一种塔吊安全监控系统，其特征在于风速传感器是型号为 HR002的风速传感器。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的一种塔吊安全监控系统，其特征在于转角传感器是 型号为TBSZJ-I的转角传感器。
8.根据权利要求7所述的一种塔吊安全监控系统，其特征在于主控制器是芯片型号为 PFM/540I的主控制器。
专利摘要一种塔吊安全监控系统，它涉及一种塔吊监控系统。它解决了现有的塔吊安全监测系统的监测效果差问题。它的测重传感器的重量信号输出端与主控制器的重量信号输入端连接；变幅传感器的幅度信号输出端与主控制器的幅度信号输入端连接；风速传感器的风速信号输出端与主控制器的风速信号输入端连接；转角传感器的角度信号输出端与主控制器的角度信号输入端连接；所述无线射频模块的第一状态信号输入端与主控制器的第一状态信号输出端连接。本实用新型适用于塔吊工作过程中。
文档编号B66C23/88GK201553569SQ200920244359
公开日2010年8月18日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者姜云涛, 崔海涛, 王少华, 白旭 申请人:黑龙江天物科技发展有限公司