专利名称：一种塔吊监控系统的制作方法
技术领域：
一种塔吊监控系统技术领域[0001]本实用新型涉及起重机的控制技术领域，特别涉及一种塔吊监控系统。
技术背景[0002]随着建筑市场日趋活跃，建筑物的高度不断增加，因此，建筑施工时对塔吊的 依赖性也越来越大。目前，塔吊作为一种运输工具，已广泛应用于建筑、港口、铁路货 运等场合。由于建设环境的复杂性(比如塔吊间交叉作业频繁、高压楼宇等障碍物处 于工作区等)，如何保障塔吊运行时的安全性是目前亟待解决的问题。[0003]现有技术中，为了保障塔吊运行时的安全性，普遍采用的塔吊保护装置为“四 限位双保险”，即四限位为力矩、超高、变幅、行走限位装置；双保险为吊钩保 险和卷筒保险装置。具体的，在塔吊上安装能够采集塔吊运行时各物理参数的限位器， 比如吊重、小车高度、幅度、转角等限位器，然后分别判断采集到的各物理参数是否 超出预设范围，从而限定塔吊的运行。该装置主要缺点为人机交互性差，不方便塔吊操 作人员获取塔吊运行时的各参数。[0004]法国SM正公司研制的AC30塔吊监控系统，提高了人机交互水平，但该系统存 在的主要缺点为集成化成度低、各项设备数量较多，且安装复杂。因此导致成本较高。[0005]随着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。再有，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监控系统是非常有必要 的。实用新型内容[0006]针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提供一种塔吊监控系统。[0007]本实用新型提供的塔吊监控系统，包括电源和显示器，还包括主控制器、测重 传感器、变幅传感器、风速传感器、转角传感器和高度传感器，所述电源的电源信号输 出端分别与所述显示器的电源信号输入端和所述主控制器的电源信号输入端连接；所述 测重传感器的重量信号输出端与所述主控制器的重量信号输入端连接；所述变幅传感器 的幅度信号输出端与所述主控制器的幅度信号输入端连接；所述风速传感器的风速信号 输出端与所述主控制器的风速信号输入端连接；所述转角传感器的角度信号输出端与所 述主控制器的角度信号输入端连接；所述高度传感器的高度信号输出端与所述主控制器 的高度信号输入端连接；所述主控制器的信号输出端与所述显示器的信号输入端连接。[0008]优选的，还包括无线射频模块，所述无线射频模块的第一状态信号输入端与所 述主控制器的第一状态信号输出端连接。[0009]优选的，还包括远程无线通讯模块，所述远程无线通讯模块的第二状态信号输 入端与所述主控制器的第二状态信号输出端连接。[0010]优选的，所述测重传感器的型号为XJ-T13。[0011]优选的，所述变幅传感器的型号为DXZ。[0012]优选的，所述风速传感器的型号为HR002。[0013]优选的，所述转角传感器的型号为WBSZJ-I。[0014]优选的，所述高度传感器的型号为DXZ。[0015]优选的，所述主控制器的型号为WBST-A10。[0016]本实用新型的有益效果如下[0017]本实用新型具有数据处理能力强、操作方便、方便监控塔吊运行时的各物理参 数，从而可以有效降低塔吊运行时事故发生频率的优点。
[0018]图1为本实用新型实施例一提供的塔吊监控系统的结构示意图。[0019]图2为本实用新型实施例二提供的塔吊监控系统的结构示意图。[0020]图3为本实用新型实施例三提供的塔吊监控系统的结构示意图。
具体实施方式
[0021]
以下结合附图对本实用新型提供的塔吊监控系统进行说明。[0022]实施例一[0023]如图1所示，为本实用新型实施例一提供的塔吊监控系统的结构示意图，包 括电源、显示器，主控制器、测重传感器、变幅传感器、风速传感器、转角传感器、 高度传感器，所述电源的电源信号输出端分别与所述显示器的电源信号输入端和所述主 控制器的电源信号输入端连接；所述测重传感器的重量信号输出端与所述主控制器的重 量信号输入端连接；所述变幅传感器的幅度信号输出端与所述主控制器的幅度信号输入 端连接；所述风速传感器的风速信号输出端与所述主控制器的风速信号输入端连接；所 述转角传感器的角度信号输出端与所述主控制器的角度信号输入端连接；所述高度传感 器的高度信号输出端与所述主控制器的高度信号输入端连接；所述主控制器的信号输出 端与所述显示器的信号输入端连接。[0024]在实际使用过程中，本实施例提供的塔吊监控系统首先依靠各传感器(即测 重传感器、变幅传感器、风速传感器、转角传感器、高度传感器)的传感功能将塔吊运 行时的各物理参数(即吊重、小车变幅、风速、回转角度、高度)对应的物理量转换 成相应的电信号，然后通过电缆将电信号传输到主控制器中；主控制器首先通过数据采 集技术将接收到的电信号采集成数字信号，然后依靠嵌入式技术，运行塔吊监控系统软 件，对各数字信号进行相应的处理、判断、计算、存储、转化等操作，最终在显示器上 显示塔吊运行时的各物理参数及塔吊的运行状态。并且，本塔吊监控系统还具有声光预 警和声光报警功能。[0025]以下对各功能模块的具体功能进行详细介绍[0026]主控制器用于连接各传感器，并把各传感器输送来的电信号采集转换为数字量信号，并进行相应的处理、判断、计算、存储、转化等，然后在显示器上显示塔吊运 行参数及塔吊的运行状态，并且，当满足预警或报警条件时，可以进行声光预警和声光 报警；同时可以通过远程无线传输技术将塔吊的运行参数传输给远程监控平台。[0027]主控制器主要包括开关电源、主处理器、采集卡等，其中，开关电源用于 将交流电源转换成直流电源，从而为各传感器、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。[0028]传感器的作用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。[0029]测重传感器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士0.01mV/V，工作温度_20°C _+80°C，线性度0.2% F.S。[0030]变幅传感器采用测距传感器，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O-IOV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。[0031]风速传感器采用风速传感器，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O-IOV电压，用于测量塔吊顶部环境的风速，量程 50m/s，响应时间<&，精度士0.5%，工作温度-25°C _+55°C。[0032]转角传感器采用角度传感器，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。[0033]高度传感器高度是塔吊运行时的重要参数，在吊钩距离大臂0.8米处设有高度 限制器，当吊钩接近限定位置时，主控制器将发出预警信号，超过或达到限定位置时， 主控制器发出报警信号。[0034]显示器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。[0035]下面对塔吊具有的报警和预警功能进行介绍[0036]本实施例提供的塔吊监控系统对塔吊运行时的下述参数具有报警和预警功能 起重重量(吊重)、起重力矩，小车变幅、回转角度、风速。[0037]具体的，对于吊重，塔吊监控系统通过测重传感器精确测量塔吊起重重量，然 后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%，即G额>0重^90%0额时，主控制器发出预警信号；当塔吊起重重量达 到额定起重重量，即G重^G额时，主控制器发出报警信号。[0038]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，那则小 车在不同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，再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 >厘实^90%1^额)，将发出预警信号； 如果超过额定起重力矩(M实^M额)，将发出报警信号。[0039]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，主控制器将发出预警信号，超过限定位置时，主控制器发 出报警信号。[0040]风速的判断，当测量风速接近设定风速限值的90%时，即S额> S实2 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2 S额，主控制器发出报警信号。[0041]本实施例提供的塔吊监控系统，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。[0042]实施例二[0043]本实施例与实施例一的区别在于，塔吊监控系统还包括无线射频模块，如图2 所示，为本实用新型实施例提供的塔吊监控系统的结构示意图，该无线射频模块的信号 输入端与主控制器的信号输出端连接。[0044]本实施方式依靠无线射频通讯Sgbee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，塔吊监控系统能够预防塔吊之间的相互碰撞，即塔吊监控系统具有群塔作业防碰 撞功能。[0045]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。[0046]实施例三[0047]本实施例与实施例一和实施例二的区别在于，还包括远程无线通讯模块，该远 程无线通讯模块的信号输入端与主控制器的信号输出端连接。其中，如图3所示，为在 实施例二的基础上添加无线通讯模块的结构示意图。[0048]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。[0049]本实用新型中的主控制器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。[0050]本实用新型的远程无线通讯模块，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。[0051]实施例四[0052]本实施例与实施例三提供的塔吊监控系统，测重传感器是型号为XI-T13的测重 传感器。[0053]实施例五[0054]本实施例与实施例一、二或四提供的塔吊监控系统中，变幅传感器是型号为 DXZ的变幅传感器。[0055]实施例六[0056]本实施例与实施例五提供的塔吊监控系统中，风速传感器是型号为HR002的风 速传感器。[0057]实施例七[0058]本实施例与实施例一、二、四或六提供的塔吊监控系统中，转角传感器是型号 为WBSZJ-I的转角传感器。[0059]实施例八[0060]本实施例与实施例一提供的塔吊监控系统中，高度传感器的型号为DXZ。[0061]实施例九[0062]本实施例与实施例七提供的塔吊监控系统中，主控制器是型号为WBST-AlO的 主控制器。
权利要求1.一种塔吊监控系统，包括电源和显示器，其特征在于还包括主控制器、测重传 感器、变幅传感器、风速传感器、转角传感器和高度传感器，所述电源的电源信号输出 端分别与所述显示器的电源信号输入端和所述主控制器的电源信号输入端连接；所述测 重传感器的重量信号输出端与所述主控制器的重量信号输入端连接；所述变幅传感器的 幅度信号输出端与所述主控制器的幅度信号输入端连接；所述风速传感器的风速信号输 出端与所述主控制器的风速信号输入端连接；所述转角传感器的角度信号输出端与所述 主控制器的角度信号输入端连接；所述高度传感器的高度信号输出端与所述主控制器的 高度信号输入端连接；所述主控制器的信号输出端与所述显示器的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的塔吊监控系统，其特征在于还包括无线射频模块，所述 无线射频模块的第一状态信号输入端与所述主控制器的第一状态信号输出端连接。
3.根据权利要求1或2所述的塔吊监控系统，其特征在于还包括远程无线通讯模 块，所述远程无线通讯模块的第二状态信号输入端与所述主控制器的第二状态信号输出 端连接。
4.根据权利要求3所述的塔吊监控系统，其特征在于所述测重传感器的型号为 XJ-T13 O
5.根据权利要求1、2或4所述的塔吊监控系统，其特征在于所述变幅传感器的型 号为DXZ。
6.根据权利要求5所述的塔吊监控系统，其特征在于所述风速传感器的型号为 HR002。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的塔吊监控系统，其特征在于所述转角传感器的 型号为WBSZJ-I。
8.根据权利要求1所述的塔吊监控系统，其特征在于所述高度传感器的型号为 DXZ。
9.根据权利要求7所述的塔吊监控系统，其特征在于所述主控制器的型号为 WBST-AlO。
专利摘要本实用新型涉及一种塔吊监控系统，包括电源、显示器，主控制器、测重传感器、变幅传感器、风速传感器、转角传感器和高度传感器，所述电源分别与所述显示器和所述主控制器连接；所述测重传感器的重量信号输出端与所述主控制器连接；所述变幅传感器的幅度信号输出端与所述主控制器连接；所述风速传感器的风速信号输出端与所述主控制器的风速信号输入端连接；所述转角传感器的角度信号输出端与所述主控制器的角度信号输入端连接；所述高度传感器的高度信号输出端与所述主控制器的高度信号输入端连接；所述主控制器的信号输出端与所述显示器的信号输入端连接。本实用新型方便监控塔吊运行时各物理参数，从而有效降低塔吊运行时事故发生频率。
文档编号B66C13/22GK201809087SQ20102054728
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者贾志清 申请人:贾志清