[发明专利]塔机智能监控系统

说明书

技术领域

本技术涉及一种塔机安全监控装置，是一种适用于各种型号塔机、无需程序员参与的通用型塔机安全智能监控装置。

背景技术

为监测塔机的运行信息，目前市场上已出现了多种塔机监测仪。而且这些塔机监测仪在核心程序中都嵌入了特定塔机的几何参数、报警极限参数、起重力矩特性等，因此某台塔机监测仪只能使用于某特定型号的塔机，缺乏通用性和可扩展性。

而且，在已出现的塔机监测仪中，大都是用单片机、可编程控制器或嵌入式系统配置相应数据采集通道，输出控制装置也由导线连到控制器，这样仪器线路比较复杂，也不便于功能扩展。

塔机是一种流动作业的工程机械，环境温度变化大，在这一环境中监测精度高，在另一环境中则性能显著变坏。

发明内容

针对现有塔机监控仪缺乏通用性、可扩展性的缺陷，本发明公布了一套高精度、模块化的通用型塔机监控装置，实现对塔式起重机的高精度、高可靠性的监测与控制。消除传感器的温漂和蠕变的影响，提高监测精度。

本技术涉及一种通用型塔式起重机智能监控系统，该系统包括控制盒1、显示屏2、高度传感器3、幅度传感器4、重量传感器5，其中控制盒及显示屏安装在塔机驾驶室控制室中，高度传感器安装在起升机构上，幅度传感器安装在变幅机构上，重量传感器安装在塔机测力环轴中，各传感器通过电缆与控制盒连接。

该系统采用模块化设计，包括：嵌入式主板模块、传感器模块、信号隔离调理模块、数据采集模块、电源模块、输出控制模块、显示屏及触摸屏模块。嵌入式主板模块是通用型塔式起重机智能监控装置的核心，该模块采用嵌入式微处理器ARM 9作为MCU，板载SDRAM和NAND Flash，内存大小可根据用户需求调整，SDRAM用于启动程序及缓存数据，NAND Flash用于存放嵌入式操作系统Linux、应用程序及塔机运行数据。另系统可扩展1G的CF卡，该卡可用来备份塔机运行过程中的所有数据，在嵌入式系统上不提供这些数据的查询功能，但通过PC机可以读出该卡数据，并进行相应的处理和分析。板载带充电电池的实时时钟，能提供年、月、日、小时、分钟、秒时间信息，该模块可给实时采集的状态数据供时间标签。通过插针，在嵌入式主板上引出了ARM大部分功能的接口，包括：JTAG、I/O、RS232、RS485、USB、LCD、音频、触摸屏接口，所有接口和外围设备的连接都采用插拔式，这不仅使系统具备较强的抗震功能，而且便于实现系统的灵活配置。为了提高系统的稳定性，嵌入式主板上设计了看门狗电路，使得系统在因干扰死机、程序“跑飞”或者进入死循坏后能够自动复位到正常状态。为了在断电瞬间保存塔机的实时运行数据，在嵌入式主板上设计了掉电保护电路，使得系统能在事后再现事故的发生过程，为塔机结构优化，认定事故责任提供依据。

传感器模块根据影响塔机安全的主要参数确定，影响塔机安全的主要参数有起重力、起重力矩、起升高度、回转角度、风速、塔机倾角、平臂及平头臂塔机的小车变幅、动臂塔机的塔臂仰角。起重信息的采集选用销轴式称重传感器、塔臂回转角度的采集选用绝对式光电编码器或多功能限位器所带的电位器，小车变幅和起升高度信息的采集选用增量式编码器或多功能限位器所带电位器，风速信息的采集选用光电型风速传感器，塔机倾角采用绝对值角度型传感器。任一类型的传感器均可采用0～5V或4～20mA输出的模拟信号，或采用RS485总线输出的数字信号，系统会根据信号的输入类型，选择相应的信号处理方法。这增加了用户在传感器选择上的灵活性，也便于用户扩展监控对象。若采集的信号为模拟信号，则将该信号通过信号隔离调理模块，对信号进行滤波、隔离、抗干扰处理，然后输送到A/D模块，对信号进行采集，并转换为相应的物理量。按照MODBUS协议，通过通信协议转换装置将其转化为RS485信号，连接到RS485总线上。若采集的信号为RS485总线输出的数字信号，则直接连接到RS485总线上。所采集的信号最后均通过RS485总线发送给嵌入式主板进行数据处理。根据系统设定，所采集的模拟信号不多于8路，在0～8路的情况下，系统结构不需要进行任何改变，只需将传感器连接到相应通道上即可，这便于用户根据需求选择监控对象。对于RS485总线输出的数字传感器，最多可达到256路，易于实现系统的柔性扩展。

嵌入式主板的数采控制模块通过RS485总线与数据采集模块相连，并通过应用程序在一定的时间间隔内对各通道的智能传感器进行巡测，实现塔机工作数据的采集与存储。为了消除一些奇异信号的干扰，采用中值滤波技术，对其进行处理。在ARM平台上实现数据采集、数据分析和预处理后保存在数据库中。