專利名稱：基于ZigBee的塔機(jī)自動(dòng)安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法
基于ZigBee的塔機(jī)自動(dòng)安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法技術(shù)領(lǐng)域本技術(shù)涉及一種塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種基于ZigBee技術(shù)的塔式起重 機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及方法。
技術(shù)背景目前市面上所出現(xiàn)的各種塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，主要是采用面向單機(jī)工作的運(yùn)行 模式，僅僅針對(duì)單臺(tái)塔機(jī)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，而隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及對(duì) 基礎(chǔ)設(shè)施要求的不斷增長(zhǎng)，現(xiàn)在的塔機(jī)使用常常是處于多機(jī)化的工作模式之下， 即在一個(gè)基建工地現(xiàn)場(chǎng)并存著多臺(tái)塔機(jī)同時(shí)或者分時(shí)工作以提高工作效率、及 工程進(jìn)度，但其施工難度大、危險(xiǎn)性高，這就要求多臺(tái)塔機(jī)都能夠進(jìn)行對(duì)其運(yùn) 行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，而且，為了更好的掌握以及控制這些信息，還要求具備多 臺(tái)塔機(jī)之間能夠進(jìn)行組網(wǎng)聯(lián)系、多臺(tái)塔機(jī)和上位機(jī)之間能夠進(jìn)行組網(wǎng)聯(lián)系等功 能，所以僅僅面向單機(jī)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)便難以適應(yīng)這種新變化。也有一些塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)嘗試采用一些簡(jiǎn)單的組網(wǎng)方式，使各臺(tái)塔機(jī)之間可 以進(jìn)行信息的交流，比如說采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)傳電臺(tái)組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)等，但是環(huán)狀 網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)的通信可靠性較低、 一般的數(shù)傳電臺(tái)其數(shù)據(jù)傳輸速率不高，而且其可 以組成的網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)較少，不便于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，不便于大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，例 如傳輸實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻等。這樣，既不便于根據(jù)需要改變網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)的形狀，也不 便于增強(qiáng)塔機(jī)監(jiān)控的其他手段，限制了塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用及其進(jìn)一步增強(qiáng)功 能的演進(jìn)。ZigBee是一種嶄新的，專注于低功耗、低成本、低復(fù)雜度、低速率的近程 無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。和其他無線傳輸技術(shù)相比較，ZigBee網(wǎng)絡(luò)在功耗以及成本 方面都有優(yōu)勢(shì)，特別地ZigBee技術(shù)還免去了協(xié)議專利費(fèi)，并且ZigBee運(yùn)行在 國(guó)際上免執(zhí)照的ISM頻段，有利于終端應(yīng)用。ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有星型、網(wǎng)狀型等 多種網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)，用戶可以自行選擇組建，其網(wǎng)絡(luò)容量最多可達(dá)65000個(gè)節(jié)點(diǎn)， 在增強(qiáng)了 RF的發(fā)射功率后，覆蓋范圍能達(dá)到lkm左右，ZigBee傳輸時(shí)延較短， 接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)延相較于Bluetooth的3 10秒、WiFi的3s， ZigBee只需要30ms，間，同時(shí)ZigBee還具有三級(jí)安全模式，用戶可以根據(jù)需要選擇，有利于防止非法獲取無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)以上問題的提出，而研制一種使用和擴(kuò)展方便，組網(wǎng)方式靈活， 具數(shù)據(jù)信息安全性高的基于ZigBee的塔機(jī)自動(dòng)安全監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明所使用的 技術(shù)手段如下一種基于ZigBee的塔機(jī)自動(dòng)安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)，通過各種傳感單元對(duì)塔機(jī)的工作信息及狀態(tài)信息進(jìn)行采集， 并對(duì)這些信息進(jìn)行分析、存儲(chǔ)處理，還可對(duì)塔機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制； 其特征在于在所述塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)上還設(shè)有ZigBee通信單元，用于塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)與塔機(jī) 側(cè)控制臺(tái)之間的塔機(jī)工作狀態(tài)信息的傳送，或塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)與控制室側(cè)控制臺(tái) 之間的塔機(jī)工作狀態(tài)信息及控制信息的傳送；所述控制室側(cè)控制臺(tái)包括ZigBee通信單元和上位機(jī)，通過ZigBee通信單 元對(duì)塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)發(fā)出的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行接收，并將實(shí)時(shí)信息傳送到上位機(jī)上進(jìn) 行處理，完成數(shù)據(jù)備份和塔機(jī)工作狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控；控制室側(cè)控制臺(tái)還可 通過ZigBee通信單元將上位機(jī)的控制指令發(fā)送到所述塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)。所述塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)包括環(huán)境監(jiān)測(cè)單元、起重信息監(jiān)測(cè)單元、塔身基礎(chǔ)監(jiān) 測(cè)單元、小車信息監(jiān)測(cè)單元、信息采集隔離整理單元、主控單元、存儲(chǔ)單元、 輸出控制單元、顯示單元和ZigBee通信單元；其中環(huán)境監(jiān)測(cè)單元、起重信息監(jiān) 測(cè)單元、塔身基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)單元和小車信息監(jiān)測(cè)單元中所包含的傳感器采集塔機(jī)的 各種工作信息，并通過信息采集隔離整理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后送到主控單 元中處理，后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元中，并通過輸出控制單元輸出控制量對(duì)塔 機(jī)進(jìn)行反控制；主控單元可將處理后的數(shù)據(jù)通過ZigBee通信單元傳送到控制室 側(cè)控制臺(tái)；塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)還可通過顯示單元可擴(kuò)展的鍵盤顯示接口實(shí)現(xiàn)采集數(shù) 據(jù)的實(shí)時(shí)顯示以及各種數(shù)據(jù)的錄入；所述主控單元使用RS232/485接口將數(shù)據(jù) 送到ZigBee通信單元上。一種基于ZigBee的塔機(jī)自動(dòng)安全監(jiān)控方法，其特征在于包括如下步驟a、 塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)和控制室側(cè)控制臺(tái)開機(jī)初始化；b、 塔機(jī)側(cè)與控制室分別獨(dú)立運(yùn)作，塔機(jī)側(cè)的塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)通過安裝在塔機(jī)上的各種信息采集裝置對(duì)塔機(jī)的工作狀態(tài)信息進(jìn)行采集；同時(shí)控制室通過控制 室側(cè)控制臺(tái)中的ZigBee通信單元處于開啟等待狀態(tài)，等待塔機(jī)工作狀態(tài)信息的 傳入；c、 塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)對(duì)采集的信息進(jìn)行處理后，同塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)內(nèi)存儲(chǔ)單元存 儲(chǔ)的塔機(jī)設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比對(duì)分析，并根據(jù)情況發(fā)出相應(yīng)的控制指令對(duì)塔機(jī)進(jìn)行 反控制；同時(shí)通過ZigBee通信單元將采集的塔機(jī)工作狀態(tài)信息實(shí)時(shí)向控制室傳 送；d、 控制室接收到塔機(jī)工狀態(tài)信息后，由上位機(jī)進(jìn)行備份和通過顯示裝置進(jìn) 行塔機(jī)工作狀態(tài)信息實(shí)時(shí)顯示。包括控制室側(cè)控制臺(tái)向塔機(jī)發(fā)送塔機(jī)控制指令，對(duì)塔機(jī)實(shí)行遠(yuǎn)程控制的步 驟，塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)和控制室側(cè)控制臺(tái)通過ZigBee通信單元形成信令交互，各種 初始化數(shù)據(jù)也可以經(jīng)由ZigBee網(wǎng)絡(luò)上傳到塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)。本發(fā)明的基于ZigBee無線傳輸單元的塔機(jī)安全自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，具有省電、 可靠(采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙， 避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突，節(jié)點(diǎn)模塊之間具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的功能，信 息在整個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)中通過自動(dòng)路由的方式進(jìn)行傳輸，從而保證了信息傳輸?shù)?可靠性)、時(shí)延短、網(wǎng)絡(luò)容量大和高保密性的特點(diǎn)，完全可以滿足塔機(jī)安全監(jiān)控 系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定的組網(wǎng)要求。


圖l為本發(fā)明的單機(jī)監(jiān)控框圖；圖2為本發(fā)明的多機(jī)聯(lián)控框圖；圖3為本發(fā)明的塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)組成框圖；圖4為本發(fā)明的控制室側(cè)控制臺(tái)組成框圖；圖5為本發(fā)明的塔機(jī)自動(dòng)安全監(jiān)控系統(tǒng)描述框圖；圖6為本發(fā)明的塔機(jī)側(cè)工作流程；圖7為本發(fā)明的控制室側(cè)工作流程；圖8為本發(fā)明的塔機(jī)側(cè)平臺(tái)處理流程；圖9為本發(fā)明的ZigBee無線傳輸單元框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1 圖8所示，本發(fā)明中的塔機(jī)自動(dòng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)和控制室側(cè)功能控制臺(tái)組成，系統(tǒng)可以是單塔機(jī)與控制室組成單機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱 單機(jī)監(jiān)控)，或者是多塔機(jī)組網(wǎng)與控制室進(jìn)行多機(jī)聯(lián)合監(jiān)控系統(tǒng)(多機(jī)聯(lián)控)。單機(jī)監(jiān)控如圖l所示，包括塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)、ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)及控制室側(cè)控制臺(tái)， 其中塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)與控制室側(cè)控制臺(tái)之間通過基于ZigBee無線傳輸技術(shù)的無線 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。多機(jī)聯(lián)控如圖2所示，系統(tǒng)中有N個(gè)塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)，通過 ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)同控制室側(cè)控制臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或多個(gè)塔機(jī)側(cè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳 輸(其中各塔機(jī)之間的信息交互，可以根據(jù)塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)定而選擇和 自己通信的塔機(jī)，比如說在多塔機(jī)作業(yè)中，兩個(gè)物理距離上相隔較近的塔機(jī)之 間可以相互交流，從而避免發(fā)生互碰危險(xiǎn)，其它在物理上距離較遠(yuǎn)的塔機(jī)，則 可能不需要進(jìn)行相互間的聯(lián)系，只是保持了相互之間的路由信息，待需要時(shí)進(jìn) 行通信即可)。塔機(jī)的各種工作信息是通過塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)進(jìn)行采集、分析、存儲(chǔ)，并通過 ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂剖覀?cè)控制臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的備份存儲(chǔ)，以及后續(xù)的各 種處理。如圖3、圖5、圖6和圖8所示塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)由環(huán)境監(jiān)測(cè)單元4、起重 信息監(jiān)測(cè)單元5、塔身基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)單元6、小車信息監(jiān)測(cè)單元7、信息采集隔離整 理單元8、主控單元9、存儲(chǔ)單元IO、輸出控制單元ll、顯示單元12和ZigBee 通信單元13組成。塔機(jī)通過環(huán)境監(jiān)測(cè)單元4、起重信息監(jiān)測(cè)單元5、塔身基礎(chǔ) 監(jiān)測(cè)單元6和小車信息監(jiān)測(cè)單元7這四個(gè)單元中所包含的傳感器采集塔機(jī)的各 種工作信息，通過信息采集隔離整理單元8進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后送到主控單元9 中處理，并且將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元10中，根據(jù)需要可以通過輸出控制單元ll 輸出控制量對(duì)塔機(jī)進(jìn)行反控制，使塔機(jī)工作在本監(jiān)控系統(tǒng)之下，保障其安全性， 顯示單元12可以通過可擴(kuò)展的鍵盤顯示接口實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示以及各種 數(shù)據(jù)的錄入，為了保證歷史數(shù)據(jù)的可靠性以及滿足數(shù)據(jù)的各種后續(xù)處理，為日 后提供有力的數(shù)據(jù)保障，塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)通過主控單元9，使用RS232/485接口將 數(shù)據(jù)送到ZigBee通信單元13中，通過無線傳輸單元13進(jìn)行基于ZigBee無線 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸，再通過控制室側(cè)控制臺(tái)的ZigBee通信單元14進(jìn)行接收，使 得數(shù)據(jù)同時(shí)在控制室側(cè)備份，這樣大大提高了歷史數(shù)據(jù)的可靠性與安全性，并 且，通過控制室側(cè)的上位機(jī)15可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種設(shè)定的處理，提高數(shù)據(jù)的利 用效能。如圖4所示控制室側(cè)控制臺(tái)由ZigBee通信單元14和上位機(jī)15組成，ZigBee通信單元14實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)哪康?，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳 輸來的數(shù)據(jù)在ZigBee通信單元14中被接收，并且通過RS232/485接口傳輸?shù)?上位機(jī)15中，完成數(shù)據(jù)的備份以及后續(xù)處理功能；相反地，各種控制信息也可 以從控制室側(cè)控制臺(tái)通過ZigBee通信單元發(fā)送，在塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)的ZigBee通 信單元13進(jìn)行接收，并將所接收的信息傳送到主控單元9中進(jìn)行處理，以便實(shí) 現(xiàn)從控制室側(cè)對(duì)塔機(jī)側(cè)的遠(yuǎn)程控制。其中的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)由可多到65000個(gè)無線數(shù)傳模塊組成的一 個(gè)無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，十分類似現(xiàn)有的移動(dòng)通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個(gè) Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間 可以進(jìn)行相互通信；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴(kuò)展后的幾 百米，甚至幾公里；另外整個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。 例如，你可以通過互聯(lián)網(wǎng)在北京監(jiān)控云南某地的一個(gè)Zigbee控制網(wǎng)絡(luò)。不同的是，Zigbee網(wǎng)絡(luò)主要是為自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，而移動(dòng)通信 網(wǎng)主要是為語音通信而建立；每個(gè)移動(dòng)基站價(jià)值一般都在百萬元人民幣以上， 而每個(gè)Zigbee "基站"卻非常低廉；每個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅本身可以與監(jiān)控 對(duì)象，例如傳感器、人員連接直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，它還可以自動(dòng)中轉(zhuǎn)別 的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳過來的數(shù)據(jù)資料；除此之外，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(FFD)還 可在自己信號(hào)覆蓋的范圍內(nèi)，和多個(gè)不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點(diǎn) (RFD)無線連接。每個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(FFD和RFD)可以可支持多到31個(gè) 的傳感器和受控設(shè)備，每一個(gè)傳感器和受控設(shè)備終可以有8種不同的接口方式， 可以采集和傳輸數(shù)字量和模擬量。如圖9所示它們均由RS232/485接口單元、ZigBee (S0C)芯片以及電源單 元組成，其中所采用的ZigBee (S0C)芯片大致是由CPU core、時(shí)鐘單元、看 門狗、電源單元、接口模塊、DMA控制器、RAM、 FLASH、基帶數(shù)據(jù)處理單元、RF 處理傳輸單元等子單元組成?；赯igBee的通信單元的發(fā)送是通過RS232/485接口從塔機(jī)側(cè)或控制室側(cè) 獲取所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在CPU core的控制下，進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元RAM或FLASH, 并進(jìn)入基帶處理單元中逐步進(jìn)行基帶處理，處理過后的數(shù)據(jù)送入RF處理傳輸動(dòng) 員進(jìn)行射頻處理，以提供適合無線傳輸?shù)腞F信號(hào)，RF處理傳輸單元中并且將該 RF信號(hào)通過RF天線發(fā)送出去；基于ZigBee的通信單元13接收過程就是上述的反過程。WDT看門狗是為了保證程序不會(huì)跑飛而設(shè)置的；電源單元、時(shí)鐘單元分 別提供所需的電源以及時(shí)鐘時(shí)序；為了減輕CPU的負(fù)擔(dān)，所采用的ZigBee (S0C) 芯片內(nèi)置了DMA控制器，可以不經(jīng)過CPU，而直接進(jìn)行芯片內(nèi)外數(shù)據(jù)的交互，提 高了系統(tǒng)的性能。
結(jié)合圖6、圖7和圖8將系統(tǒng)的工作情況描述如下，不管是單機(jī)監(jiān)控還是多 機(jī)聯(lián)控，系統(tǒng)操作總是從塔機(jī)側(cè)、控制室臺(tái)側(cè)開機(jī)初始化開始，然后，塔機(jī)側(cè) 與控制室分別獨(dú)立運(yùn)作，塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)控制安裝在塔機(jī)上的各種信息采集裝置， 當(dāng)需要時(shí)，兩者之間通過ZigBee進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。安裝在塔機(jī)上的各種信息采集 裝置自動(dòng)或者在塔機(jī)側(cè)的控制下對(duì)塔機(jī)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，采集到的數(shù)據(jù)送入 塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)、以及各種數(shù)據(jù)處理，并且可以在程序、或控制室側(cè)控 制臺(tái)控制下向控制室側(cè)發(fā)送塔機(jī)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，或者交互信令；控制室側(cè)控 制臺(tái)工作時(shí)，運(yùn)行本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的控制臺(tái)軟件，根據(jù)塔機(jī)側(cè)所傳過來的數(shù)據(jù)， 顯示各種軟件功能，為控制室人員提供塔機(jī)實(shí)時(shí)工作的各種狀態(tài)信息，控制室 側(cè)亦可以通過ZigBee向塔機(jī)側(cè)傳輸數(shù)據(jù)，或者進(jìn)行信令交互。
本系統(tǒng)利用Zigbee主要考慮其在工業(yè)無線傳輸中的能力，其網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)可以 是對(duì)等型(即無中心網(wǎng)絡(luò))也可是非對(duì)等型(存在網(wǎng)絡(luò)中心)。對(duì)等型網(wǎng)絡(luò)適用 于塔機(jī)之間的信息交互，也就是說各個(gè)塔機(jī)之間的關(guān)系是對(duì)等的，它們之間的 信息交互，可以根據(jù)塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)定而選擇和自己通信的塔機(jī)，比如 說在多塔機(jī)作業(yè)中，兩個(gè)物理距離上相隔較近的塔機(jī)之間可以相互交流，從而 避免發(fā)生互碰危險(xiǎn)，其它在物理上距離較遠(yuǎn)的塔機(jī)，則可能不需要進(jìn)行相互間 的聯(lián)系，只是保持了相互之間的路由信息，待需要時(shí)進(jìn)行通信即可。非對(duì)等型 網(wǎng)絡(luò)則是存在網(wǎng)絡(luò)中心的時(shí)候，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中心可以是工作現(xiàn)場(chǎng)地面上設(shè)置的控 制室，也可以是整個(gè)城市內(nèi)由塔機(jī)監(jiān)管部門設(shè)立的統(tǒng)一監(jiān)管中心，這時(shí)，監(jiān)管 中心作為中心，和各個(gè)塔機(jī)進(jìn)行聯(lián)系，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，也可傳輸控制信令， 以實(shí)現(xiàn)塔機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控目標(biāo)，在邏輯上，各個(gè)塔機(jī)和控制室是星形的網(wǎng)絡(luò)，然 而由于Zigbee組網(wǎng)靈活的特點(diǎn)，各個(gè)塔機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)型狀卻可以有許多選擇， 比如說環(huán)型、總線型、網(wǎng)狀等，由于網(wǎng)狀多跳網(wǎng)絡(luò)最能體現(xiàn)Zigbee組網(wǎng)靈活的 特點(diǎn)，在應(yīng)用中使用較多，還可以和Wimax配合使用。
實(shí)際應(yīng)用中，塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)安裝于塔機(jī)上控制室內(nèi)，各種信息采集裝置安 裝在塔機(jī)各個(gè)測(cè)量位置，信息采集裝置采集回來的數(shù)據(jù)通過塔機(jī)側(cè)控制室的ZigBee收發(fā)裝置，向控制室側(cè)控制臺(tái)發(fā)送，控制室側(cè)收到這些信號(hào)后，在所編 制的軟件程序中，監(jiān)控這些數(shù)據(jù)；控制室一般安裝在工地地面的管理室內(nèi)，由 現(xiàn)場(chǎng)操作員操作，平時(shí)一般接收來自塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)的各種塔機(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息， 在需要時(shí)發(fā)出控制命令，通過ZigBee收發(fā)裝置與;t荅機(jī)側(cè)進(jìn)行信令交互，各種初 始化數(shù)據(jù)也可以經(jīng)由無線局域網(wǎng)上傳到塔機(jī)側(cè)控帝U臺(tái)中。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局 限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本 發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種基于ZigBee的塔機(jī)自動(dòng)安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)，通過各種傳感單元對(duì)塔機(jī)的工作信息及狀態(tài)信息進(jìn)行采集，并對(duì)這些信息進(jìn)行分析、存儲(chǔ)處理，還可對(duì)塔機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制；其特征在于在所述塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)上還設(shè)有ZigBee通信單元，用于塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)與塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)之間的塔機(jī)工作狀態(tài)信息的傳送，或塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)與控制室側(cè)控制臺(tái)之間的塔機(jī)工作狀態(tài)信息及控制信息的傳送；所述控制室側(cè)控制臺(tái)包括ZigBee通信單元和上位機(jī)，通過ZigBee通信單元對(duì)塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)發(fā)出的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行接收，并將實(shí)時(shí)信息傳送到上位機(jī)上進(jìn)行處理，完成數(shù)據(jù)備份和塔機(jī)工作狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控；控制室側(cè)控制臺(tái)還可通過ZigBee通信單元將上位機(jī)的控制指令發(fā)送到所述塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee的塔機(jī)自動(dòng)安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征 在于所述塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)包括環(huán)境監(jiān)測(cè)單元(4)、起重信息監(jiān)測(cè)單元(5)、塔 身基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)單元(6)、小車信息監(jiān)測(cè)單元(7)、信息采集隔離整理單元(8)、 主控單元(9)、存儲(chǔ)單元(10)、輸出控制單元(11)、顯示單元(12)和ZigBee 通信單元(13);其中環(huán)境監(jiān)測(cè)單元(4)、起重信息監(jiān)測(cè)單元(5)、塔身基礎(chǔ)監(jiān) 測(cè)單元(6)和小車信息監(jiān)測(cè)單元(7)中所包含的傳感器采集塔機(jī)的各種工作 信息，并通過信息采集隔離整理單元(8)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后送到主控單元(9) 中處理，后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元(10)屮，并通過輸出控制單元(11)輸出 控制量對(duì)塔機(jī)進(jìn)行反控制；主控單元(9)可將處理后的數(shù)據(jù)通過ZigBee通信 單元(13)傳送到控制室側(cè)控制臺(tái)；塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)還可通過顯示單元(12)可 擴(kuò)展的鍵盤顯示接口實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示以及各種數(shù)據(jù)的錄入。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于ZigBee的塔機(jī)自動(dòng)安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征 在于所述主控單元(9)使用RS232/485接口將數(shù)據(jù)送到ZigBee通信單元(13) 上。
4、 一種基于ZigBee的塔機(jī)自動(dòng)安全監(jiān)控方法，其特征在于包括如下步驟a、 塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)和控制室側(cè)控制臺(tái)開機(jī)初始化；b、 塔機(jī)側(cè)與控制室分別獨(dú)立運(yùn)作，塔機(jī)側(cè)的塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)通過安裝在塔機(jī)上的各種信息采集裝置對(duì)塔機(jī)的工作狀態(tài)信息進(jìn)行采集；同時(shí)控制室通過控制 室側(cè)控制臺(tái)中的ZigBee通信單元處于開啟等待狀態(tài)，等待塔機(jī)工作狀態(tài)信息的 傳入；c、 塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)對(duì)采集的信息進(jìn)行處理后，同塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)內(nèi)存儲(chǔ)單元 (10)存儲(chǔ)的塔機(jī)設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比對(duì)分析，并根據(jù)情況發(fā)出相應(yīng)的控制指令對(duì)塔機(jī)進(jìn)行反控制；同時(shí)通過ZigBee通信單元將采集的塔機(jī)工作狀態(tài)信息實(shí)時(shí)向 控制室傳送；d、 控制室接收到塔機(jī)工狀態(tài)信息后，由上位機(jī)進(jìn)行備份和通過顯示裝置進(jìn) 行塔機(jī)工作狀態(tài)信息實(shí)時(shí)顯示。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于ZigBee的塔機(jī)自動(dòng)安全監(jiān)控方法，其特征 在于還包括控制室側(cè)控制臺(tái)向塔機(jī)發(fā)送塔機(jī)控制指令，對(duì)塔機(jī)實(shí)行遠(yuǎn)程控制的 步驟，塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)和控制室側(cè)控制臺(tái)通過ZigBee通信單元形成信令交互，各 種初始化數(shù)據(jù)也可以經(jīng)由ZigBee網(wǎng)絡(luò)上傳到塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于ZigBee的塔機(jī)自動(dòng)安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法，在傳統(tǒng)塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)上還設(shè)置ZigBee通信單元，用于塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)與塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)之或控制室側(cè)控制臺(tái)之間的信息傳送；控制室側(cè)控制臺(tái)包括ZigBee通信單元和上位機(jī)，對(duì)塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)發(fā)出的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行接收和處理；經(jīng)過開機(jī)初始化；塔機(jī)側(cè)與控制室分別獨(dú)立工作，塔機(jī)側(cè)對(duì)塔機(jī)的工作狀態(tài)信息進(jìn)行采集，控制室處于開啟等待接收；塔機(jī)側(cè)控制臺(tái)對(duì)采集的信息進(jìn)行處理后，可對(duì)塔機(jī)進(jìn)行反控制；控制室進(jìn)行備份和信息實(shí)時(shí)顯示。本發(fā)明具有組網(wǎng)靈活、多網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)等優(yōu)點(diǎn)，滿足塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定的組網(wǎng)要求，安全生產(chǎn)以及監(jiān)督生產(chǎn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，較適用于多塔機(jī)聯(lián)合工作場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H04L12/28GK101281405SQ200810011368
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月9日
發(fā)明者爽 吳, 宋利民, 浩 李, 陽 李, 王旭東, 王立軍, 魏玉玲 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)