[发明专利]基于AHRS的塔吊防撞监控系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种塔吊防撞监控系统，具体地说，是涉及一种基于AHRS的塔吊防撞监控系统及其实现方法。

背景技术

塔吊也称塔式起重机，是建筑工地上最常用的一种起重设备，被广泛用于吊施工用的钢筋、木楞、脚手管等施工原材料，是建筑施工中一种必不可少的设备。塔吊应用较为方便，但若发生撞击则会引发严重的安全事故，给人民的生命财产造成极大危害，因而多种塔吊防撞监控系统被研发出来，然而，现有的塔吊防撞监控系统大都采用机械式传感器，基于齿轮的转动来计算塔吊的当前位置，并使用GPRS技术实现塔吊姿态数据的传输，这种监控方式在一定程度上实现了塔吊的防撞功能，但其成本较高，需与塔吊一体安装，不便于随时拆卸安装到其他塔吊上使用，使用灵活性较差；而且，系统姿态数据传输的稳定性严重受制于移动运营商的GPRS网络，传输延迟不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于AHRS的塔吊防撞监控系统及其实现方法，主要解决现有技术中存在的塔吊防撞监控系统的成本较高、使用灵活性较差，数据传输稳定性不高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于AHRS的塔吊防撞监控系统，包括数据处理中心，输出端与数据处理中心相连的姿态数据采集模块，输入端分别与数据处理中心相连的防撞预警模块和用户接口，以及与数据处理中心双向连接的通信模块。

具体地说，所述姿态数据采集模块包括输出端分别与数据处理中心相连的两个以上微处理器，输出端与微处理器相连的AHRS传感器组，所述微处理器与AHRS传感器组一对一相连。

进一步地，所述AHRS传感器组包括输出端分别与微处理器相连的陀螺仪、加速度计和磁力计。

本发明中，还提供了一种基于AHRS的塔吊防撞监控系统的实现方法，包括以下步骤：

（1）在本塔吊和与本塔吊相邻的塔吊上分别安装集成有相互连接的AHRS传感器组和微处理器的姿态数据采集模块，并分别设置与各塔吊的微处理器相连、且连接有通信模块、防撞预警模块和用户接口的数据处理中心；

（2）各塔吊上的姿态数据采集模块使用AHRS传感器组对塔吊的原始数据进行采集，并通过微处理器将采集到的原始数据解算为塔吊的姿态数据，之后将解算的姿态数据传递至各自的数据处理中心；

（3）各塔吊的数据处理中心通过通信模块将自身的姿态数据发送出去，并通过通信模块接收相邻塔吊的姿态数据；

（4）各塔吊的数据处理中心根据该时刻本塔吊的姿态数据和相邻塔吊该时刻的姿态数据对本塔吊的运行状况进行评估，并驱动用户接口和防撞预警模块，之后返回步骤（2），对下一时刻的塔吊运行状况进行监控。

具体地说，所述步骤（2）中，AHRS传感器组为两组以上，每组均由分别与微处理器相连的陀螺仪、加速度计和磁力计构成，相应地，微处理器解算并传递至数据处理中心的姿态数据为两组以上，各塔吊的最终姿态数据由该两组以上姿态数据融合而成。

所述步骤（2）中，各塔吊的最终姿态数据由以下步骤得出：

（2a）两组以上AHRS传感器组分别对本塔吊的角速度、加速度和磁场强度信息进行采集，并将采集到的信息分别传递至与该组AHRS传感器组相连的微处理器；

（2b）两个以上微处理器分别将各自接收到的信息解算为姿态数据，并分别将解算的姿态数据传递至数据处理中心；

（2c）设定AHRS传感器组的设备故障阈值，数据处理中心对接收到的两组以上姿态数据进行接收，并计算它们的均值和方差，若方差大于设备故障阈值，数据处理中心控制防撞报警模块发出报警信息，提示AHRS传感器组存在设备故障，否则将均值作为该时刻该塔吊的最终姿态数据。

所述步骤（4）具体包括以下步骤：

将处于以本塔吊转轴为圆心，半径为200米的圆形区域内的塔吊定义为本塔吊的相邻塔吊；

（4a）根据本塔吊与相邻塔吊的区域范围信息和相邻塔吊的最新姿态数据将本塔吊未与相邻塔吊相交的区域划分为“安全”区域；将本塔吊与相邻塔吊区域相交，且相邻塔吊不处于相交区域中的区域划分为“警告”区域；将本塔吊与相邻塔吊区域相交，且相邻塔吊处于相交区域中的区域划分为“危险”区域；