基于arm塔机防倾翻监控仪探究和设计

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1、基于ARM塔机防倾翻监控仪探究和设计　　摘要：本塔机防倾翻监控仪主要是针对单台塔机，结合了嵌入式技术、传感器技术、无线通信技术和软硬件开发技术。重点对系统的嵌入式ARM处理器、数据采集单元、基于ZigBee的无线通讯单元和GPRS远程通讯模块、监控仪的软硬件进行设计。关键词：防倾翻；监控系统；无线传输中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）21-4968-03塔机容易发生倾翻事故，属于蕴藏危险因素多、事故发生率高的一种机械设备。为了防止塔机倾翻，降低事故发生率，提高工作效率，需

2、要对塔机的运行状态实时监控。塔机的安全监控日益成为了保障塔机可靠工作的重要手段和研究热点。1塔机监控仪的总体设计方案5本塔机防倾翻监控仪采用嵌入式处理器LM3S1138，通过无线收发模块实现对系统的数据采集单元（各个传感器）的数据采集，利用ZigBee技术实现对监控仪的额定参数设定，对采集的数据进行实时的超额判断并作出声光报警或断电等处理，将采集到的数据在驾驶室监控台实现实时显示及利用CH376数据转储技术实现数据外部存储，通过GPRS技术将监测数据及违规操作和危险动作及时传送到远程监控室终端。塔机防倾翻监控仪原

3、理框图如图1所示。2系统硬件组成本课题研究的塔机防倾翻监控仪的特点是数据处理量大，对实时性、准确性要求高，同时数据采集后的信息需要快速传输给微处理器进行相应的控制处理。该文选用LuminaryMicro公司生产的LM3S1138芯片作为整个控制系统的核心，确保监控仪运行、处理速度等性能指标的实现以及保证系统的性价比。本课题设计的塔机防倾翻监控仪采用模块化的设计，实质上就是在基于ARM的最小系统上扩展数据采集模块、无线收发模块、控制模块、液晶显示模块等。采用CC2530芯片实现传感器检测数据的无线传输和参数的无线设

4、置，利用GPRS技术实现参数及报警信息的远程传输。本系统于ARM的塔机防倾翻监控仪的硬件设计框架图如图2所示。3参数采集及传输的实现3.1信息采集单元5起重量传感器、起升高度传感器等共同构成塔机的信息采集模块，负责塔机参数信息的采集，输出信号为电流和二进制码；CC2530无线传输模块接受参数采集模块的输出信号，经标定后由路由器到达协调器；中央处理单元经网络路由器获取无线传输模块的信息后在监控仪操作室监控台显示；GPRS无线传输模块将检测数据及报警信息传送到远程监控中心。塔机防倾翻监控仪的数据处理流程如图3所示。3

5、.2基于ZigBee无线收发单元的硬件设计本文选用ZigBee新一代SOC芯片CC2530。CC2530的快闪记忆体多达256个字节，是理想ZigBee专业应用。信息采集单元各传感器对监测参数测定以后，我们利用无线通信模块CC2530将各传感器的检测号经标定以后发送到中央处理单元。传感器节点信息各参数的采集框图如图4所示。3.3GPRS无线传输模块设计本文设计的远程传输模块采用EP220PGPRS数据传输终端，实现塔机操作室与远程监控中心的数据通信。EP220PGPRS无线数传终端可以即插即用，可以满足客户对数据

6、无线传输的需求，为远程数据通讯提供无线接口。经过相关参数的设置就可实现将嵌入式系统与Internet的连接，实现网络信息的传输。EP220PGPRS无线数据终端具有客户机功能，可以主动连接远方服务器通信，支持GPRS/900/1800GSM系统，通信费用低廉。通过串行接口EP220PGPRS数据终端获得塔机状态参数后，打成IP包，通过GPRS空中接口连接到GPRS网络，经过各种网关和路由将数据发送到塔机远程监控中心。EP220PGPRS数据终端采用模块化设计，硬件结构如图5所示。5中央处理单元负责参数的设置、网络

7、连接设置、供电及缓存处理等，通信模块（EP220P）负责数据的打包处理。各个模块完成塔机数据的远程传输。4监控仪主程序的设计监控仪主控单元LM3S1138嵌入式系统的开发平台采用IAREmbeddedWorkbench。IAREmbeddedWorkbench是一套具有高精度、高性能的嵌入式应用程序开发工具。基于IAREmbeddedWorkbench的塔机监控仪主控板LM3S1138的主程序设计流程如图6所示。监控仪上电正常开机以后，ZigBee网络协调器自动组网检测路由节点消息，路由节点接收到协调器接收申请后

8、将信息打包传给协调器，最后传送给中央处理单元。中央处理单元LM3S1138对数据进行识别，并将各监测参数由液晶显示模块进行显示，参数经过分析与设定的额定限定值进行比较判断塔机是否有违规、危险操作，如果存在进行声光报警及相关的控制处理，最后将数据、报警信息进行存储，并利用GPRS技术传送到远程监控中心。5结论本文根据国内外塔式起重机安全监控系统的研究现状及发展趋势，结合嵌入