專利名稱：一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塔式起重機(jī)安全監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
塔式起重機(jī)(簡(jiǎn)稱塔機(jī))屬于一類特種機(jī)械設(shè)備，主要用于建筑工地上的吊裝作業(yè)。目前，我國(guó)擁有300多個(gè)塔機(jī)生產(chǎn)廠家，年產(chǎn)塔機(jī)數(shù)量接近2萬臺(tái)，其中80噸米以下的中小型塔機(jī)占80%以上。塔機(jī)工作范圍大，工況復(fù)雜，組成塔機(jī)的大型鋼構(gòu)件常年暴露在外界環(huán)境中。由于偶爾撞擊、氣候突變、材料老化和地基沉陷等因素的作用，這些大型鋼構(gòu)件容易產(chǎn)生形變，導(dǎo)致塔機(jī)發(fā)生傾斜，甚至導(dǎo)致失穩(wěn)事故的發(fā)生。塔機(jī)的穩(wěn)定性一直是行業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)，同時(shí)塔機(jī)的穩(wěn)定性也在制約著塔機(jī)的發(fā)展。在塔機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范中，塔機(jī)的穩(wěn)定性驗(yàn)算是塔機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的重要指標(biāo)。對(duì)于塔機(jī)的設(shè)計(jì)，塔機(jī)合力矩計(jì)算具有明顯的指導(dǎo)作用。但是在實(shí)際工作中，直接監(jiān)測(cè)塔機(jī)的合力矩幾乎是不可能的。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方案是通過監(jiān)測(cè)塔機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，獲取塔機(jī)的各部分工作狀態(tài)信息，依靠司機(jī)進(jìn)行整體狀態(tài)判斷。這種監(jiān)測(cè)方法不僅監(jiān)測(cè)量多，同時(shí)增加了塔機(jī)司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度。申請(qǐng)日為2009年04月20日、申請(qǐng)?zhí)枮?00910022111.1的中國(guó)專利公開了一種基于超聲傳感網(wǎng)絡(luò)的塔式起重機(jī)失穩(wěn)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)及方法，提出了采用多超聲傳感器融合技術(shù)進(jìn)行塔機(jī)上部結(jié)構(gòu)的擺動(dòng)和扭動(dòng)監(jiān)測(cè)。其特點(diǎn)是固定超聲探頭，利用參考點(diǎn)與多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的超聲距離測(cè)量，進(jìn)行塔機(jī)形變動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。但是，由于遠(yuǎn)距離作用時(shí)，超聲傳感器具有較強(qiáng)的指向性，當(dāng)塔機(jī)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生大形變時(shí)，該系統(tǒng)及方法的距離測(cè)量可能存在失效問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、實(shí)現(xiàn)方便、安裝布設(shè)方便、工作可靠性高的塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括設(shè)置在塔式起重機(jī)頂升套架上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊、設(shè)置在塔式起重機(jī)下方且與所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊無線連接并通信的三維超聲掃描模塊和與所述三維超聲掃描模塊無線連接并通信的主控制臺(tái)模塊，所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊包括第一微處理器模塊和為監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊中各用電模塊供電的第一電源模塊，以及與所述第一微處理器模塊相接的第一無線通信模塊和超聲波驅(qū)動(dòng)電路模塊，所述超聲波驅(qū)動(dòng)電路模塊的輸出端接有超聲波發(fā)射傳感器模塊；所述三維超聲掃描模塊包括第二微處理器模塊和為三維超聲掃描模塊中各用電模塊供電的第二電源模塊，以及與所述第二微處理器模塊相接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊、云臺(tái)伺服控制器模塊和與第一無線通信模塊無線連接并通信的第二無線通信模塊，所述第二微處理器模塊的輸入端接有溫度傳感器模塊和信號(hào)調(diào)理電路模塊，所述信號(hào)調(diào)理電路模塊的輸入端接有超聲波接收傳感器模塊，所述云臺(tái)伺服控制器模塊上接有三維云臺(tái)，所述超聲波接收傳感器模塊安裝在所述三維云臺(tái)上；所述主控制臺(tái)模塊包括微型計(jì)算機(jī)和與所述微型計(jì)算機(jī)相接且與所述第二無線通信模塊無線連接并通信的第三無線通信模塊。上述的一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊的數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)。上述的一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述第一無線通信模塊、第二無線通信模塊和第三無線通信模塊均為ZIGBEE無線通信模塊。上述的一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述第一微處理器模塊為ARM微處理器。上述的一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述ARM微處理器為芯片LPC1114。上述的一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述第二微處理器模塊為FPGA微處理器。上述的一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述FPGA微處理器為芯片 CY7C68013。上述的一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊為RAM存儲(chǔ)器模塊。本發(fā)明還提供了一種數(shù)據(jù)處理速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、工作可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)的塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)方法，其特征在于該方法包括以下步驟:步驟一、系統(tǒng)初始化:所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊、三維超聲掃描模塊和主控制臺(tái)模塊開機(jī)初始化；步驟二、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊與三維超聲掃描模塊之間距離數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊的方位數(shù)據(jù)的采集與傳輸，其具體過程為:步驟201、所述主控制臺(tái)模塊通過第三無線通信模塊向三維超聲掃描模塊發(fā)送指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊監(jiān)測(cè)指令；步驟202、所述三維超聲掃描模塊通過第二無線通信模塊無線接收到主控制臺(tái)模塊發(fā)送的指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊監(jiān)測(cè)指令后，所述第二微處理器模塊對(duì)其接收到的指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊監(jiān)測(cè)指令進(jìn)行分析處理，得到需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊的編碼并通過第二無線通信模塊向具有相應(yīng)編碼的監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊發(fā)送監(jiān)測(cè)開始指令；同時(shí)，所述第二微處理器模塊通過云臺(tái)伺服控制器模塊控制三維云臺(tái)在設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述三維云臺(tái)帶動(dòng)超聲波接收傳感器器模塊進(jìn)行三維超聲掃描；步驟203、所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊通過第一無線通信模塊無線接收到三維超聲掃描模塊發(fā)送的監(jiān)測(cè)開始指令后，首先，所述第一微處理器模塊通過第一無線通信模塊向三維超聲掃描模塊發(fā)送同步距離檢測(cè)信號(hào)；然后，所述第一微處理器模塊通過超聲波驅(qū)動(dòng)電路模塊驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射傳感器模塊發(fā)射超聲波信號(hào)；步驟204、所述三維超聲掃描模塊通過第二無線通信模塊無線接收到所述第一微處理器模塊發(fā)送的同步距離檢測(cè)信號(hào)后，所述第二微處理器模塊采集經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路模塊調(diào)理后的超聲波接收傳感器模塊接收到的信號(hào)，并對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊的距離信息；同時(shí)，所述第二微處理器模塊采集云臺(tái)伺服控制器模塊反饋回的三維云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)過的角度信號(hào)，并對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊的方位信息；然后，所述第二微處理器模塊將其得到的指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊的距離信息和方位信息通過第二無線通信電路模塊傳輸給主控制臺(tái)模塊；步驟三、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊與三維超聲掃描模塊之間距離數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊的方位數(shù)據(jù)的分析處理及分析處理結(jié)果的顯示:所述主控制臺(tái)模塊通過第三無線通信模塊無線接收到所述第二微處理器模塊發(fā)送的指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊的距離信息和方位信息后，首先，所述微型計(jì)算機(jī)調(diào)用三維形變位移信息轉(zhuǎn)換模塊將指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊的距離信息和方位信息轉(zhuǎn)換成指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊的三維形變位移信息，并調(diào)用塔式起重機(jī)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模塊對(duì)塔式起重機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)得到的三維形變位移信息和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示；然后，所述微型計(jì)算機(jī)將得到的三維形變位移信息與預(yù)先設(shè)定的風(fēng)險(xiǎn)三維形變位移閾值相比對(duì)，當(dāng)?shù)玫降娜S形變位移信息超過預(yù)先設(shè)定的風(fēng)險(xiǎn)三維形變位移閾值時(shí)，所述微型計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警提示，提示工作人員及時(shí)采取相應(yīng)措施。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用了集成化、模塊化的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)方便。2、本發(fā)明監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊、三維超聲掃描模塊和主控制臺(tái)模塊的安裝布設(shè)方便，由于三維超聲掃描模塊中的超聲波接收傳感器模塊能夠在三維云臺(tái)的帶動(dòng)下三維轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，使用時(shí)，只需一個(gè)三維超聲掃描模塊，且只需將三維超聲掃描模塊放置在塔式起重機(jī)的下方即可；而且，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊中只需要一個(gè)超聲波發(fā)射傳感器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有效地減少了超聲波傳感器的數(shù)量。3、本發(fā)明第一微處理器模塊為ARM微處理器,第二微處理器模塊為FPGA微處理器，主控制臺(tái)模塊采用了微型計(jì)算機(jī)，使得整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理速度快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。4、本發(fā)明塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，能夠判斷得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊安裝位置處塔式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形變信息，解決了塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)大形變監(jiān)測(cè)這一難題。5、本發(fā)明工作可靠性高，由于三維超聲掃描模塊能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊發(fā)出的超聲波信號(hào)進(jìn)行三維掃描，因此即使超聲傳感器具有較強(qiáng)的指向性，也不存在失效問題。6、本發(fā)明的實(shí)用性強(qiáng)，能夠有效降低塔式起重機(jī)司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了塔式起重機(jī)的形變監(jiān)測(cè)有效性，能夠降低塔式起重機(jī)傾覆事故的發(fā)生，使塔式起重機(jī)安全、高效運(yùn)行，使用效果好，便于推廣使用。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)方便，實(shí)時(shí)性能好，工作可靠性高，實(shí)用性強(qiáng)，能夠降低塔式起重機(jī)傾覆事故的發(fā)生，使塔式起重機(jī)安全、高效運(yùn)行，使用效果好，便于推廣使用。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊、三維超聲掃描模塊和主控制臺(tái)模塊的布置示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊、三維超聲掃描模塊和主控制臺(tái)模塊的布置示意圖。圖3為本發(fā)明塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電路原理框圖。圖4為本發(fā)明塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)方法的方法流程圖。附圖標(biāo)記 說明:I一監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊； 1-1一第一微處理器模塊； 1-2—第一電源模塊；1-3一第一無線通彳目模塊；1-4一超聲波驅(qū)動(dòng)電路模塊；1-5一超聲波發(fā)射傳感器模塊；2—三維超聲掃描模塊；2-1—第二微處理器模塊；2-2—第二電源模塊；2-3—數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊；2-4—云臺(tái)伺服控制器模塊；2-5—第二無線通信模塊；2-6—溫度傳感器模塊；2-7—信號(hào)調(diào)理電路模塊；2-8—超聲波接收傳感器模塊；2-9—三維云臺(tái)；3—主控制臺(tái)模塊；3-1—微型計(jì)算機(jī)；3~2 一第二無線通/[目模塊。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1和圖3所示，本發(fā)明所述的塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括設(shè)置在塔式起重機(jī)頂升套架上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊1、設(shè)置在塔式起重機(jī)下方且與所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I無線連接并通信的三維超聲掃描模塊2和與所述三維超聲掃描模塊2無線連接并通信的主控制臺(tái)模塊3，所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I包括第一微處理器模塊1-1和為監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I中各用電模塊供電的第一電源模塊1-2,以及與所述第一微處理器模塊1-1相接的第一無線通信模塊1-3和超聲波驅(qū)動(dòng)電路模塊1-4，所述超聲波驅(qū)動(dòng)電路模塊1-4的輸出端接有超聲波發(fā)射傳感器模塊1-5 ;所述三維超聲掃描模塊2包括第二微處理器模塊2-1和為三維超聲掃描模塊2中各用電模塊供電的第二電源模塊2-2，以及與所述第二微處理器模塊2-1相接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊2-3、云臺(tái)伺服控制器模塊2-4和與第一無線通信模塊1-3無線連接并通信的第二無線通信模塊2-5，所述第二微處理器模塊2-1的輸入端接有溫度傳感器模塊2-6和信號(hào)調(diào)理電路模塊2-7，所述信號(hào)調(diào)理電路模塊2-7的輸入端接有超聲波接收傳感器模塊2-8，所述云臺(tái)伺服控制器模塊2-4上接有三維云臺(tái)2-9，所述超聲波接收傳感器模塊2-8安裝在所述三維云臺(tái)2-9上；所述主控制臺(tái)模塊3包括微型計(jì)算機(jī)3-1和與所述微型計(jì)算機(jī)3-1相接且與所述第二無線通信模塊2-5無線連接并通信的第三無線通信模塊3-2。本實(shí)施例中，所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I的數(shù)量為多個(gè)。所述第一無線通信模塊1-3、第二無線通信模塊2-5和第三無線通信模塊3-2均為ZIGBEE無線通信模塊，具有自組網(wǎng)功能。所述第一微處理器模塊1-1為ARM微處理器。所述ARM微處理器為芯片LPC1114。所述第二微處理器模塊2-1為FPGA微處理器。所述FPGA微處理器為芯片CY7C68013，片上開發(fā)了uCLinux操作系統(tǒng)。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊2-3為RAM存儲(chǔ)器模塊。如圖4所示，本發(fā)明所述的塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟:步驟一、系統(tǒng)初始化:所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊1、三維超聲掃描模塊2和主控制臺(tái)模塊3開機(jī)初始化；步驟二、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I與三維超聲掃描模塊2之間距離數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I的方位數(shù)據(jù)的采集與傳輸，其具體過程為:步驟201、所述主控制臺(tái)模塊3通過第三無線通信模塊3-2向三維超聲掃描模塊2發(fā)送指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊監(jiān)測(cè)指令；步驟202、所述三維超聲掃描模塊2通過第二無線通信模塊2-5無線接收到主控制臺(tái)模塊3發(fā)送的指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊監(jiān)測(cè)指令后，所述第二微處理器模塊2-1對(duì)其接收到的指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊監(jiān)測(cè)指令進(jìn)行分析處理，得到需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I的編碼并通過第二無線通信模塊2-5向具有相應(yīng)編碼的監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I發(fā)送監(jiān)測(cè)開始指令；同時(shí)，所述第二微處理器模塊2-1通過云臺(tái)伺服控制器模塊2-4控制三維云臺(tái)2-9在設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述三維云臺(tái)2-9帶動(dòng)超聲波接收傳感器器模塊2-8進(jìn)行三維超聲掃描；步驟203、所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I通過第一無線通信模塊1-3無線接收到三維超聲掃描模塊2發(fā)送的監(jiān)測(cè)開始指令后，首先，所述第一微處理器模塊1-1通過第一無線通信模塊1-3向三維超聲掃描模塊2發(fā)送同步距離檢測(cè)信號(hào)；然后，所述第一微處理器模塊1-1通過超聲波驅(qū)動(dòng)電路模塊1-4驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射傳感器模塊1-5發(fā)射超聲波信號(hào)；步驟204、所述三維超聲掃描模塊2通過第二無線通信模塊2-5無線接收到所述第一微處理器模塊1-1發(fā)送的同步距離檢測(cè)信號(hào)后，所述第二微處理器模塊2-1采集經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路模塊2-7調(diào)理后的超聲波接收傳感器模塊2-8接收到的信號(hào)，并對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I的距離信息；同時(shí)，所述第二微處理器模塊2-1采集云臺(tái)伺服控制器模塊2-4反饋回的三維云臺(tái)2-9轉(zhuǎn)動(dòng)過的角度信號(hào)，并對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I的方位信息；然后，所述第二微處理器模塊2-1將其得到的指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I的距離信息和方位信息通過第二無線通信電路模塊傳輸給主控制臺(tái)模塊3 ;具體實(shí)施時(shí)，所述第二微處理器模塊2-1采集經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路模塊2-7調(diào)理后的超聲波接收傳感器模塊2-8接收到的信號(hào)，并對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理時(shí)，所述第二微處理器模塊2-1還采集溫度傳感器模塊2-6檢測(cè)到的溫度信號(hào)，根據(jù)溫度傳感器模塊2-6檢測(cè)到的溫度信號(hào)對(duì)超聲波接收傳感器模塊2-8接收到的信號(hào)進(jìn)行溫度補(bǔ)償；步驟三、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I與三維超聲掃描模塊2之間距離數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I的方位數(shù)據(jù)的分析處理及分析處理結(jié)果的顯示:所述主控制臺(tái)模塊3通過第三無線通信模塊3-2無線接收到所述第二微處理器模塊2-1發(fā)送的指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I的距離信息和方位信息后，首先，所述微型計(jì)算機(jī)3-1調(diào)用三維形變位移信息轉(zhuǎn)換模塊將指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I的距離信息和方位信息轉(zhuǎn)換成指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I的三維形變位移信息，并調(diào)用塔式起重機(jī)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模塊對(duì)塔式起重機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)得到的三維形變位移信息和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示；然后，所述微型計(jì)算機(jī)3-1將得到的三維形變位移信息與預(yù)先設(shè)定的風(fēng)險(xiǎn)三維形變位移閾值相比對(duì)，當(dāng)?shù)玫降娜S形變位移信息超過預(yù)先設(shè)定的風(fēng)險(xiǎn)三維形變位移閾值時(shí)，所述微型計(jì)算機(jī)3-1發(fā)出報(bào)警提示，提示工作人員及時(shí)采取相應(yīng)措施。實(shí)施例2如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是:所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I的數(shù)量為一個(gè)。其余結(jié)構(gòu)及方法均與實(shí)施例1相同。具體實(shí)施時(shí)，所述主控制臺(tái)模塊3可以以人工或自動(dòng)兩種方式實(shí)時(shí)無線接收所述第二微處理器模塊2-1發(fā)送的指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I的距離信息和方位信息。綜上所述，所述三維超聲掃描模塊2采用三維掃描方式獲取塔式起重機(jī)頂升套架上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I與三維超聲掃描模塊2之間的距離數(shù)據(jù)，并根據(jù)云臺(tái)伺服控制器模塊2-4反饋回的三維云臺(tái)2-9轉(zhuǎn)動(dòng)過的角度信號(hào)得到指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I的方位信息，主控制臺(tái)模塊3根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I與三維超聲掃描模塊2之間距離數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I的方位數(shù)據(jù)能夠判斷得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I安裝位置處塔式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形變信息，解決了塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)大形變監(jiān)測(cè)這一難題，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊I中只需要一個(gè)超聲波發(fā)射傳感器1-5，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有效地減少了超聲波傳感器的數(shù)量。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括設(shè)置在塔式起重機(jī)頂升套架上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)、設(shè)置在塔式起重機(jī)下方且與所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)無線連接并通信的三維超聲掃描模塊(2)和與所述三維超聲掃描模塊(2)無線連接并通信的主控制臺(tái)模塊(3)，所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)包括第一微處理器模塊(1-1)和為監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)中各用電模塊供電的第一電源模塊(1-2)，以及與所述第一微處理器模塊(1-1)相接的第一無線通信模塊(1-3)和超聲波驅(qū)動(dòng)電路模塊(1-4)，所述超聲波驅(qū)動(dòng)電路模塊(1-4)的輸出端接有超聲波發(fā)射傳感器模塊(1-5);所述三維超聲掃描模塊(2)包括第二微處理器模塊(2-1)和為三維超聲掃描模塊(2)中各用電模塊供電的第二電源模塊(2-2),以及與所述第二微處理器模塊(2-1)相接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊(2-3 )、云臺(tái)伺服控制器模塊(2-4 )和與第一無線通信模塊(1-3 )無線連接并通信的第二無線通信模塊(2-5 )，所述第二微處理器模塊(2-1)的輸入端接有溫度傳感器模塊(2-6 )和信號(hào)調(diào)理電路模塊(2-7 )，所述信號(hào)調(diào)理電路模塊(2-7 )的輸入端接有超聲波接收傳感器模塊(2-8)，所述云臺(tái)伺服控制器模塊(2-4)上接有三維云臺(tái)(2-9 )，所述超聲波接收傳感器模塊(2-8 )安裝在所述三維云臺(tái)(2-9 )上；所述主控制臺(tái)模塊(3)包括微 型計(jì)算機(jī)(3-1)和與所述微型計(jì)算機(jī)(3-1)相接且與所述第二無線通信模塊(2-5 )無線連接并通信的第三無線通信模塊(3-2 )。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)的數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述第一無線通信模塊(1-3)、第二無線通信模塊(2-5)和第三無線通信模塊(3-2)均為ZIGBEE無線通信模塊。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述第一微處理器模塊(1-1)為ARM微處理器。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述ARM微處理器為芯片LPCl 114。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述第二微處理器模塊(2-1)為FPGA微處理器。
7.按照權(quán)利要求6所述的一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述FPGA微處理器為芯片CY7C68013。
8.按照權(quán)利要求1所述的一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊(2-3)為RAM存儲(chǔ)器模塊。
9.一種利用如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟一、系統(tǒng)初始化:所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)、三維超聲掃描模塊(2)和主控制臺(tái)模塊(3)開機(jī)初始化； 步驟二、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)與三維超聲掃描模塊(2)之間距離數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)的方位數(shù)據(jù)的采集與傳輸，其具體過程為: 步驟201、所述主控制臺(tái)模塊(3)通過第三無線通信模塊(3-2)向三維超聲掃描模塊(2)發(fā)送指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊監(jiān)測(cè)指令； 步驟202、所述三維超聲掃描模塊(2 )通過第二無線通信模塊(2-5 )無線接收到主控制臺(tái)模塊(3)發(fā)送的指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊監(jiān)測(cè)指令后，所述第二微處理器模塊(2-1)對(duì)其接收到的指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊監(jiān)測(cè)指令進(jìn)行分析處理，得到需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)的編碼并通過第二無線通信模塊(2-5)向具有相應(yīng)編碼的監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)發(fā)送監(jiān)測(cè)開始指令；同時(shí)，所述第二微處理器模塊(2-1)通過云臺(tái)伺服控制器模塊(2-4)控制三維云臺(tái)(2-9)在設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述三維云臺(tái)(2-9)帶動(dòng)超聲波接收傳感器器模塊(2-8)進(jìn)行三維超聲掃描； 步驟203、所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)通過第一無線通信模塊(1-3)無線接收到三維超聲掃描模塊(2)發(fā)送的監(jiān)測(cè)開始指令后，首先，所述第一微處理器模塊(1-1)通過第一無線通信模塊(1-3)向三維超聲掃描模塊(2)發(fā)送同步距離檢測(cè)信號(hào)；然后，所述第一微處理器模塊(1-1)通過超聲波驅(qū)動(dòng)電路模塊(1-4)驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射傳感器模塊(1-5)發(fā)射超聲波信號(hào)； 步驟204、所述三維超聲掃描模塊(2)通過第二無線通信模塊(2-5)無線接收到所述第一微處理器模塊(1-1)發(fā)送的同步距離檢測(cè)信號(hào)后，所述第二微處理器模塊(2-1)采集經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路模塊(2-7)調(diào)理后的超聲波接收傳感器模塊(2-8)接收到的信號(hào)，并對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)的距離信息；同時(shí)，所述第二微處理器模塊(2-1)采集云臺(tái)伺服控制器模塊(2-4)反饋回的三維云臺(tái)(2-9)轉(zhuǎn)動(dòng)過的角度信號(hào)，并對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)的方位信息；然后，所述第二微處理器模塊(2-1)將其得到的指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)的距離信息和方位信息通過第二無線通信電路模塊傳輸給主控制臺(tái)模塊(3)； 步驟三、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)與三維超聲掃描模塊(2)之間距離數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)的方位數(shù)據(jù)的分析處理及分析處理結(jié)果的顯示:所述主控制臺(tái)模塊(3)通過第三無線通信模塊(3-2)無線接收到所述第二微處理器模塊(2-1)發(fā)送的指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)的距離信息和方位信息后，首先，所述微型計(jì)算機(jī)(3-1)調(diào)用三維形變位移信息轉(zhuǎn)換模塊將指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)的距離信息和方位信息轉(zhuǎn)換成指定監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊(I)的三維形變位移信息，并調(diào)用塔式起重機(jī)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模塊對(duì)塔式起重機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)得到的三維形變位移信息和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)和 顯示；然后，所述微型計(jì)算機(jī)(3-1)將得到的三維形變位移信息與預(yù)先設(shè)定的風(fēng)險(xiǎn)三維形變位移閾值相比對(duì)，當(dāng)?shù)玫降娜S形變位移信息超過預(yù)先設(shè)定的風(fēng)險(xiǎn)三維形變位移閾值時(shí)，所述微型計(jì)算機(jī)(3-1)發(fā)出報(bào)警提示，提示工作人員及時(shí)采取相應(yīng)措施。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，其系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊、三維超聲掃描模塊和主控制臺(tái)模塊，監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊包括第一微處理器模塊、第一無線通信模塊和超聲波發(fā)射傳感器模塊；三維超聲掃描模塊包括第二微處理器模塊、云臺(tái)伺服控制器模塊、第二無線通信模塊、溫度傳感器模塊、信號(hào)調(diào)理電路模塊、超聲波接收傳感器模塊和三維云臺(tái)；主控制臺(tái)模塊包括微型計(jì)算機(jī)和第三無線通信模塊；其方法包括步驟一、系統(tǒng)初始化，二、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊與三維超聲掃描模塊之間距離數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模塊的方位數(shù)據(jù)的采集與傳輸，三、數(shù)據(jù)分析處理及分析處理結(jié)果顯示。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，實(shí)時(shí)性能好，工作可靠性高，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
文檔編號(hào)B66C23/88GK103204442SQ20131009046
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者閆小樂 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)