[实用新型]一种基于AVR单片机的塔吊安全监控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及起重机的安全控制技术领域，特别涉及一种基于AVR单片机的塔吊安全监控系统。

背景技术

塔吊（又名塔式起重机）作为主要物料运输机械在建筑业得到了广泛应用。尤其近年来随着高层、超高层建筑的兴起，塔机在现代化建筑施工过程作用越来越大，并且不断向大型化、智能化方向发展。但目前在建筑施工过程中，由塔机事故引起的人员伤亡和设备损毁屡屡发生，重大事故发生率居高不下，塔机的安全性能已成为威胁建筑工人生命和企业财产的大问题。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。

导致塔机事故发生的原因主要有两个方面：一方面是由于操作工人不清楚塔机的当前状态；另一方面是一些操作工人为了追求工作“效率”使塔机超负荷工作，所以研究塔机运行状态在线实时监测仪刻不容缓。塔吊发生事故主要有以下几种情况：1）塔吊大臂碰撞其它物体；2）塔吊吊钩碰撞其它物体；3）高位塔吊吊钩碰撞低位塔吊大臂；4）低位塔吊大臂碰撞高位塔吊塔身。

目前国内塔机装配的一些简单控制仪表只能监控塔机力矩、重量、幅度等信息，还不具有单机防碰撞、群体防碰撞、实时性远程监控功能。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。

另外，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。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提供一种基于AVR单片机的塔吊安全监控系统，该监控系统数据处理能力强、易操作，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。

为达上述目的，本实用新型采取如下方案：

一种基于AVR单片机的塔吊安全监控系统，该系统包括主控芯片、信号采集模块、重量传感器、幅度传感器、高度传感器、回转传感器、风速风向传感器、显示模块、触摸屏模块、语音模块、电源模块，其特征在于：还包括无线通信模块、GPRS+GPS模块、控制模块和服务器；

电源模块，连接系统中的各个模块，为各个模块供电；

重量传感器、幅度传感器、高度传感器、回转传感器、风速风向传感器分别与信号采集模块的信号输入端连接，将塔吊运行时的各物理参数转化为数字信号；

信号采集模块，将转换后的数字信号发送至主控芯片；

显示模块，连接主控芯片的数据输出端，用于显示塔吊的状态信息；

触摸屏模块，连接主控芯片的数据输入端，将操作员输入的指令发送至主控芯片；

语音模块，从主控芯片接收数据进行预警和报警；

无线通信模块，连接主控芯片的数据输入端；

控制模块，接收来自主控芯片的控制命令，并向塔吊输出控制信号；

GPRS+GPS模块，连接主控芯片的数据输出端，并将接收到的数据发送给服务器；

服务器，通过网络接收GPRS+GPS模块发送的数据；

主控芯片，分别与信息采集模块、显示模块、触摸屏模块、语音模块、电源模块、无线通信模块、控制模块以及GPRS+GPS模块相连接。

优选的，所述主控芯片采用的是Atmel公司生产的8位AVR单片机主控芯片ATmega128。

优选的，所述信号采集模块采用TI公司的12位串行模数转换器TLC2543。

优选的，所述语音模块由WT588D语音单片机和W25Q16存储芯片组成。

优选的，所述无线通信模块采用的是CEL公司的ZigBee模块。

本实用新型具有以下优点和积极效果：

1）防止群塔作业时相互碰撞。依靠Zigbee无线传感网络技术，将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；