專利名稱：塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于防止多臺(tái)塔機(jī)間相互碰撞和區(qū)域及邊界保護(hù)的保 護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前已有的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)采用的技術(shù)方案均是在各
臺(tái)塔機(jī)上安裝單片機(jī)或者是ARM程控系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸線相連，實(shí)時(shí)判斷有 無碰撞危險(xiǎn)或是否逼近保護(hù)區(qū)域以及是否超出邊界范圍，必要時(shí)通過塔機(jī)電控 系統(tǒng)限制這重運(yùn)行的繼續(xù)，從而起到安全防護(hù)的作用。由于機(jī)構(gòu)獲取信號(hào)的裝 置是模擬傳感器，通過電流或電壓放大后傳輸至單片機(jī)者是ARM程控系統(tǒng)進(jìn)行 綜合處理，準(zhǔn)確性和可靠性不高，模擬信號(hào)的穩(wěn)定性不好，受溫度、濕度、電 源波動(dòng)等因素的影響時(shí)及易出現(xiàn)漂移，需要經(jīng)常進(jìn)行調(diào)校處理。各臺(tái)塔機(jī)之間 的數(shù)據(jù)通訊采用電纜連接，由于施工工地上環(huán)境比較復(fù)雜，用電纜連接存在許 多不穩(wěn)定的因素。使用過程中，塔機(jī)參數(shù)改變時(shí)，必須由維護(hù)人員上塔機(jī)進(jìn)行 修改設(shè)定，工作量大。綜上，現(xiàn)有的塔機(jī)群的保護(hù)系統(tǒng)還存在著諸多缺點(diǎn)，本 實(shí)用新型就是針對(duì)上述問題而提出的解決方案。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種傳感器信號(hào)準(zhǔn)確、可靠，其安裝無特定安裝 比例要求，機(jī)構(gòu)適應(yīng)性好、安裝調(diào)試簡(jiǎn)便，采用無線通訊，顯示直觀，控制準(zhǔn) 確的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)。
為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是提供一種塔機(jī)群防互撞 及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，包括設(shè)置在各個(gè)塔機(jī)司機(jī)室1內(nèi)的控制箱2、顯示屏3和無線通訊設(shè)備4;其特征在于還包括安裝在各個(gè)塔機(jī)回轉(zhuǎn)限位器上的數(shù)字傳 感器SE1和安裝在各個(gè)塔機(jī)的幅度限位器內(nèi)的電位計(jì)SE2;所述數(shù)字傳感器SE1 通過齒輪與塔機(jī)回轉(zhuǎn)限位器的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接；所述控制箱2內(nèi)設(shè)有電源模塊、數(shù) 據(jù)采集模塊、輸入輸出控制模塊、計(jì)算機(jī)主板、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、直流繼電器、 計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)和聲光4艮警模塊；各個(gè)所述塔機(jī)之間通過設(shè)置在塔機(jī)司機(jī)室內(nèi) 的無線通訊設(shè)備4建立數(shù)據(jù)通訊通道。
按照本實(shí)用新型所提供的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征在 于所述SE1為DC10-30V絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)光電編碼器，屬于數(shù)字型傳感器，安裝在 塔機(jī)回轉(zhuǎn)限位器上，通過齒輪與限位器的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接。
按照本實(shí)用新型所提供的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征在 于所述SE2為電位計(jì)，安裝在塔機(jī)的幅度限位器內(nèi)。
按照本實(shí)用新型所提供的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征在 于所述數(shù)據(jù)采集模塊采用IS0813工業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)釆集卡。
按照本實(shí)用新型所提供的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征在 于所述輸入輸出控制模塊采用P16R16工業(yè)級(jí)輸入輸出控制控制卡。
按照本實(shí)用新型所提供的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征在 于所述計(jì)算才幾主板為HSC-1711CLD電腦主板。
按照本實(shí)用新型所提供的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征在 于所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為安裝在計(jì)算機(jī)主板上的CF數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡。
按照本實(shí)用新型所提供的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征在 于所述聲光報(bào)警模塊包括接電常鳴式DC5V蜂鳴器R和LCD顯示器。
按照本實(shí)用新型所提供的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征在 于所述直流繼電器包括控制塔機(jī)左右回轉(zhuǎn)電路的繼電器J3、 Jl,控制回轉(zhuǎn)制動(dòng)電路的繼電器J2，控制塔機(jī)小車向內(nèi)、外高速限制電路的繼電器J7、 J4,控 制塔機(jī)小車向內(nèi)、外運(yùn)行限制電路的繼電器J6、 J5。
按照本實(shí)用新型所提供的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征在 于所述直流繼電器均為DC12V直流繼電器，具有常開/常閉觸點(diǎn)。
本實(shí)用新型由分別位于若干個(gè)塔機(jī)主控箱中的若干個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算裝置通過在 塔機(jī)司機(jī)室內(nèi)的無線通訊設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、采用工控機(jī)進(jìn)行計(jì)算及控制，運(yùn)算速度快， 實(shí)時(shí)性好，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，控制可靠；2、采用液晶顯示器進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示塔機(jī)的 大臂的回轉(zhuǎn)角度、小車幅度、塔機(jī)的位置及相臨塔機(jī)的位置，圖形化顯示保護(hù) 區(qū)域及邊界范圍，以文字注明塔機(jī)的參數(shù)，包括高度、大臂長度、平衡臂長度， 顯示直觀；3、當(dāng)塔機(jī)有危險(xiǎn)情況發(fā)生是，系統(tǒng)進(jìn)行聲光報(bào)警預(yù)警時(shí)顯示黃色 并有間隙蜂鳴器聲音，報(bào)警時(shí)顯示紅色并有持續(xù)蜂鳴器聲音，系統(tǒng)自動(dòng)記錄當(dāng) 前各種參數(shù)，并永久保存，以便今后查閱；4、釆用專用的無線通訊設(shè)備進(jìn)行塔 機(jī)間的數(shù)據(jù)通訊，減少了電纜的連接；5、通過無線通訊設(shè)備，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行 遠(yuǎn)程監(jiān)控，當(dāng)塔機(jī)參數(shù)改變時(shí)，可以在辦公室對(duì)塔機(jī)參數(shù)進(jìn)行更改，不需要維 護(hù)人員上塔機(jī)進(jìn)行修改設(shè)定，維護(hù)筒便；6、在遠(yuǎn)程監(jiān)控界面上，以動(dòng)態(tài)圖形方 式顯示連網(wǎng)耀4幾的大臂方位和吊運(yùn)小車的運(yùn)行情況。監(jiān)控界面上以色塊形式顯 示保護(hù)區(qū)域和障礙區(qū)域，以線條形式顯示邊界范圍，文字注明各臺(tái)塔機(jī)的高度 和最大幅度；7、控制方面，只需將幾根控制線串接入塔機(jī)電控箱的左/右回轉(zhuǎn) 限位電路、控制電路及小車機(jī)構(gòu)正/反運(yùn)動(dòng)的減速/限位電路中即可，安裝筒便； 8、聯(lián)網(wǎng)正常工作時(shí)起到安全防護(hù)作用，不工作時(shí)(未開機(jī))時(shí)與未安裝本實(shí)用 新型時(shí)無異，不影響塔機(jī)正常使用；9、具有動(dòng)臂式和平臂式塔機(jī)混合使用的塔 機(jī)群聯(lián)網(wǎng)控制功能，適應(yīng)性強(qiáng)；10、遇到突然停電和關(guān)機(jī)時(shí)，本實(shí)用新型將自動(dòng)保存當(dāng)前的有用數(shù)據(jù)，下次運(yùn)行時(shí)自動(dòng)提??；11、傳感器的傳動(dòng)不需要特定
的傳動(dòng)比，才幾構(gòu)適應(yīng)性好。
附圖及其說明


圖1為單個(gè)塔機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
圖2為多個(gè)塔機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)的連接方式簡(jiǎn)圖。
圖3為本實(shí)用新型的硬件系統(tǒng)框圖。
圖4為本實(shí)用新型的軟件流程圖。
圖5為等高兩纟荅才幾回轉(zhuǎn)運(yùn)行控制示意圖。
圖6為不等高兩i荅才幾回轉(zhuǎn)運(yùn)行控制示意圖。
其中，1、塔機(jī)司機(jī)室；2、控制箱；3、顯示屏；4、無線通訊設(shè)備；SE1、 數(shù)字型傳感器；SE2、電位計(jì)。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。 圖1為單個(gè)塔機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖2為多個(gè)塔機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)的連接方式簡(jiǎn)圖。 如圖所示，本實(shí)用新型正常聯(lián)網(wǎng)工作時(shí)，各臺(tái)單機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡不間斷的接收 來至小車運(yùn)行和回轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)的軟件通過數(shù)據(jù)計(jì)算出實(shí)時(shí)的塔機(jī)位置和 小車幅度，并通過無線通訊設(shè)備將此數(shù)據(jù)發(fā)給本系統(tǒng)中聯(lián)網(wǎng)的其他塔機(jī)，與此 同時(shí)接收其他塔機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過以上數(shù)據(jù)計(jì)算是否可能出現(xiàn)千擾互碰或靠 近禁止釣鉤(或大臂)跨越的保護(hù)區(qū)域，如街道、校園、鐵路、高速路、電網(wǎng) 等等時(shí)，或者釣鉤超出邊界時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出指令，先對(duì)塔機(jī)操作者發(fā)出聲光預(yù)警 提示，直至控制塔機(jī)的電控裝置動(dòng)作，自動(dòng)限位這種操作的繼續(xù)，而反方向的 操作不秉任何影響。
本實(shí)用新型對(duì)本塔機(jī)運(yùn)行的智能控制包括如下內(nèi)容1、；荅機(jī)左、右回轉(zhuǎn)的停車限位；2、塔機(jī)回轉(zhuǎn)制動(dòng)器的動(dòng)作；3、水平臂式塔機(jī)小車向前、后運(yùn)行 的減速和停車；4、動(dòng)臂變幅式塔機(jī)大臂俯、仰角運(yùn)行的停車限位。 下面以3個(gè)典型實(shí)際工況為例對(duì)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行控制過程作詳細(xì)說明
① 等高兩塔機(jī)回轉(zhuǎn)運(yùn)行控制
當(dāng)兩臺(tái)安裝距離小于兩大臂長度之和時(shí)，在兩大臂回轉(zhuǎn)接近時(shí)必須及時(shí)停 車和必要時(shí)進(jìn)行制動(dòng)，否則將可能發(fā)生大臂碰撞事故。
如圖5所示，A右轉(zhuǎn)B靜止或右轉(zhuǎn)；Dl-兩大臂間的最小垂直距離，是動(dòng)態(tài) 變化值；D2-系統(tǒng)輸入的安全預(yù)警距離；D3-系統(tǒng)輸入的安全(停車斷電)距離； D4-系統(tǒng)輸入的制動(dòng)距離(最小安全距離)。
系統(tǒng)程序首先判斷高度及安裝距離條件是否成立，再連續(xù)不斷的計(jì)算D1值 并將其與D2、 D3、 D4值進(jìn)行比較，分別產(chǎn)生以下幾種控制
a、 D2》D1》D3時(shí)，A塔機(jī)上的系統(tǒng)作出右轉(zhuǎn)預(yù)警操作顯示器上顯示的右
轉(zhuǎn)指示箭頭由綠變黃，并伴有R的間斷鳴響。
b、 D1《D3時(shí)，A塔機(jī)上的系統(tǒng)作出右轉(zhuǎn)報(bào)警操作顯示器上顯示的右轉(zhuǎn)指
示箭頭由黃變紅，并伴有R的持續(xù)鳴響，繼電器Jl由常閉變?yōu)槌ｉ_。
c、 大臂由于慣性將繼續(xù)滑行減速。當(dāng)D1《D4， A塔機(jī)上的系統(tǒng)作出右轉(zhuǎn)制 動(dòng)操作顯示器上顯示的右轉(zhuǎn)指示箭為紅色，并伴有R的持續(xù)鳴響，繼電器J2 動(dòng)作，觸點(diǎn)由常閉變?yōu)槌ｉ_。
② 不等高兩塔機(jī)回轉(zhuǎn)運(yùn)行控制
碰撞將發(fā)生在高塔釣鉤與低塔大臂之間，即保證高塔小車不跨越低塔大臂。 見圖5,設(shè)A高B低，A轉(zhuǎn)B靜止或右轉(zhuǎn)；Dl-B大臂和A小車間的最小距離，是 動(dòng)態(tài)變化值；D2-系統(tǒng)輸入的安全預(yù)警距離；D3-系統(tǒng)輸入的安全(停車斷電) 距離；D4-系統(tǒng)輸入的制動(dòng)距離(最小安全距離)；L-B塔實(shí)體到A塔回轉(zhuǎn)中心的
8最小距離，是動(dòng)態(tài)變化值；RA-A塔的實(shí)際小車幅度。
系統(tǒng)程序首先判斷高度及安裝距離條件是否成立，如成立則比較判斷RA和 L值，當(dāng)RA》L時(shí)再連續(xù)不斷的計(jì)算D1值并將其與D2、 D3、 D4值進(jìn)行比較，其 控制內(nèi)容同①的a、 b、 c項(xiàng)。
(D高低塔大臂交叉時(shí)小車運(yùn)行控制
控制目標(biāo)是保證高塔小車(吊鉤)不跨越低塔上空。
如圖6所示，設(shè)A高B低，A小車向外運(yùn)行；Ll-高塔小車沿運(yùn)行方向至交 叉點(diǎn)的距離，是動(dòng)態(tài)變化值；L2-系統(tǒng)輸入的小車減速(斷高速)預(yù)警距離；L3-系統(tǒng)輸入的小車安全停車距離。
系統(tǒng)程序首先判斷高度及安裝距離條件是否成立，以及是否處于交叉狀態(tài)， 若已處于交叉狀態(tài)，系統(tǒng)程序連續(xù)不斷的計(jì)算Ll值并將其與L2、 L3值進(jìn)行比 較，分別產(chǎn)生以下幾種控制
a 、 Ll > L2時(shí)系統(tǒng)無任何控制操作。
b、 L1《L2時(shí)，A塔機(jī)上的系統(tǒng)作出小車向外運(yùn)行減速操作顯示器上顯示 的向外運(yùn)行指示箭由綠變黃，并伴有R的間斷鳴響，繼電器J6動(dòng)作，觸點(diǎn)由常 閉變?yōu)槌ｉ_。
C、 Ll-L2時(shí)，A塔機(jī)上的系統(tǒng)作出小車向外運(yùn)行限制操作顯示器上顯示 的向外運(yùn)行指示箭由黃變紅，并伴有R的持續(xù)鳴響，繼電器J5動(dòng)作，觸點(diǎn)由常閉 變?yōu)槌ｉ_。
權(quán)利要求1、一種塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，包括設(shè)置在各個(gè)塔機(jī)司機(jī)室(1)內(nèi)的控制箱(2)、顯示屏(3)和無線通訊設(shè)備(4)；其特征在于還包括安裝在各個(gè)塔機(jī)回轉(zhuǎn)限位器上的數(shù)字傳感器(SE1)和安裝在各個(gè)塔機(jī)的幅度限位器內(nèi)的電位計(jì)(SE2)；所述數(shù)字傳感器(SE1)通過齒輪與塔機(jī)回轉(zhuǎn)限位器的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接；所述控制箱(2)內(nèi)設(shè)有電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、輸入輸出控制模塊、計(jì)算機(jī)主板、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、直流繼電器、計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)和聲光報(bào)警模塊；各個(gè)所述塔機(jī)之間通過設(shè)置在塔機(jī)司機(jī)室(1)內(nèi)的無線通訊設(shè)備(4)建立數(shù)據(jù)通訊通道。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征 在于所述SE1為DC10-30V絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)光電編碼器，屬于數(shù)字型傳感器，安裝 在塔機(jī)回轉(zhuǎn)限位器上，通過齒輪與限位器的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征 在于所述SE2為電位計(jì)，安裝在塔機(jī)的幅度限位器內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征 在于所述數(shù)據(jù)采集模塊采用IS0813工業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)釆集卡。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征 在于所述輸入輸出控制模塊釆用P16R16工業(yè)級(jí)輸入輸出控制控制卡。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征 在于所述計(jì)算機(jī)主板為HSC-1711CLD電腦主板。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征 在于所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為安裝在計(jì)算機(jī)主板上的CF數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征 在于所述聲光報(bào)警模塊包括接電常鳴式DC5V蜂鳴器R和LCD顯示器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特征 在于所述直流繼電器包括控制塔機(jī)左右回轉(zhuǎn)電路的繼電器J3、 Jl,控制回轉(zhuǎn) 制動(dòng)電路的繼電器J2，控制塔機(jī)小車向內(nèi)、外高速限制電路的繼電器J7、 J4， 控制塔機(jī)小車向內(nèi)、外運(yùn)行限制電路的繼電器J6、 J5。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，其特 征在于所述直流繼電器均為DC12V直流繼電器，具有常開/常閉觸點(diǎn)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種塔機(jī)群防互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)系統(tǒng)，包括設(shè)置在各個(gè)塔機(jī)司機(jī)室內(nèi)的控制箱、顯示屏和無線通訊設(shè)備；其特征在于還包括安裝在各個(gè)塔機(jī)回轉(zhuǎn)限位器上的數(shù)字傳感器和安裝在各個(gè)塔機(jī)的幅度限位器內(nèi)的電位計(jì)；所述數(shù)字傳感器通過齒輪與塔機(jī)回轉(zhuǎn)限位器的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接；所述控制箱內(nèi)設(shè)有電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、輸入輸出控制模塊、計(jì)算機(jī)主板、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、直流繼電器、計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)和聲光報(bào)警模塊；各個(gè)所述塔機(jī)之間通過設(shè)置在塔機(jī)司機(jī)室內(nèi)的無線通訊設(shè)備建立數(shù)據(jù)通訊通道。本系統(tǒng)信號(hào)準(zhǔn)確，機(jī)構(gòu)適應(yīng)性好，安裝、調(diào)試簡(jiǎn)便，顯示直觀，控制塔機(jī)互撞及區(qū)域和邊界保護(hù)可靠。
文檔編號(hào)B66C23/94GK201321356SQ20082022387
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者洪 趙 申請(qǐng)人:洪 趙