塔式起重机防碰撞技术与安全监控系统研究

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1、分类号:TH213.310710-2012125064硕士学位论文塔式起重机防碰撞技术与安全监控系统研究周飞虎导师姓名职称高子渝副教授申请学位级别硕士学科专业名称机械电子工程论文提交日期2015年6月3日论文答辩日期2015年6月13日学位授予单位长安大学Towercraneanti-collisiontechnologyandsafetymonitoringsystemresearchADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhouFeihuSupervisor：Prof.GaoZiyuChang’anUniversity,

2、Xi’an,China摘要塔式起重机作为一种重要的起重运输机械，在建筑施工中发挥着关键作用。目前，国内塔机的安全保护装置对预防碰撞的作用有限，时有事故发生，对社会造成了重大影响。因此，对塔机防碰撞安全监控系统的研究，对建筑施工安全有重要意义。本论文对塔式起重机的多参数监控和多机防碰撞技术进行了研究。针对现有的风险预估算法和实时动态位置计算的防碰撞算法的不足，基于塔机间通讯数据量小、算法简单的要求，提出了通过全程跟踪监控，利用向量计算塔机间距离的防碰撞算法，相较于经典方法比较简单、易于实现。根据塔机的动作差别和运动方向、速度的不同，在不同的碰撞工况下，给出了不同的报警距离计算方法，作为判断塔

3、机是否会发生碰撞的标准，避免了一些特殊的危险工况，同时提高了工作效率与可靠性，采用MATLAB，对塔机的5种碰撞工况进行仿真，验证了算法的可行性。采用西门子S7-200224XPCPU完成了系统的硬件设计，通过SMART700IE触摸屏显示塔机工作状态信息，采用Zigbee数传模块进行塔机之间防碰撞参数的传输，确定了监测塔机参数传感器的安装位置、标定方法和报警设置。基于STEP7-Micro/WIN的环境，对系统的主程序、信号采集、无线通信和防碰撞程序进行了开发。基于WinCCflexible组态软件，设计了触摸屏的主监控界面、传感器标定界面、多机防碰撞设置界面等操作界面。通过在实验室的模

4、拟试验，验证系统的可行性与有效性。关键词：塔式起重机，防碰撞，安全监控，Zigbee，PLCiAbstractTowercrane,asacrucialliftingandconveyingmachinery,performsasignificantroleforbuildingconstruction.Atpresent,securityprotectiondevicesofdomestictowercraneshavelimitedeffectivenessforpreventingcollision.Andthentheaccidentsoccuronoccasion,whichca

5、usesweightyinfluenceonthesociety.Therefore,thestudyonsafetymonitorandanti-collisionsystemoftowercraneisofgreatsignificanceforthesafetyofbuildingconstruction.Thisthesisfocusesonmulti-parametermonitorandanti-collisiontechnologyoftowercrane.Aimingattheshortageoftheexistingventureestimationmethodandre

6、al-timedynamicpositioncalculationalgorithmofanti-collision,basedonthesmallamountofcommunicativedataamongtowercranesandsimplealgorithm,thispaperproposestheanti-collisioncalculationbymonitoringcomprehensivelyandutilizingvectorstocalculatethedistanceoftowercranes,whichissimpleandeasytoimplement.Thedi

7、fferentcalculationmethodsofalarmdistanceprovidedinthestudyaccordingtothemotiondistinctions,differentmovementdirectionsandspeedoftowercranes,wereregardedasthecriteriatojudgewhetherthetowercranescollide.Thus,itcoul