一种基于arm的自组织塔吊防碰撞系统的制作方法

专利名称:一种基于arm的自组织塔吊防碰撞系统的制作方法
【专利摘要】一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞系统，该系统的GPS定位模块、警示灯、无线wifi模块、控制按键、Length定位模块、Angle定位模块均连接在主控芯片的端口上；电池模块通过锂电池为主控芯片供电。GPS定位模块显示的塔吊高度、塔吊臂长通过控制按键输入；Length定位模块用以测量塔吊与钢丝绳的间距，Length定位模块通过电位器进行测量。本系统单独安装在塔吊驾驶室内，各个塔吊通过无线wifi模块进行交互；整个系统自动化程度高，检测简便，同时特别适用于现场的实施监测、跟踪、预警，提升了塔吊的安全性能水平。
【专利说明】
一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞系统
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞系统，属于建筑工程安全技术领域。
【背景技术】
[0002]塔吊又名塔式起重机，在建筑领域扮演着无法取代的重要角色。中国自90年代起有了自己的塔吊，但当时规模很小，一般是几座塔吊或十几座塔吊同时作业，塔吊司机足够谨慎便能避免塔吊碰撞事故。随着中国经济的高速发展和建筑业的蓬勃，塔吊的用量剧增，中国已发展为世界第一塔吊国。现在的建筑工地上常常是几百座塔吊同时作业，存在多个交叉工作区，塔吊碰撞事故频繁发生。而且中国的建筑工地为了追求高效，通常坚持夜间作业和长时间连续施工，在天气不好或夜晚来临导致能见度剧减的情况下，以及塔吊司机长时间连续工作变得疲惫时，事故发生率还会进一步上升。迄今为止已上演了多起因塔吊碰撞导致机毁人亡的惨剧。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞系统，以期实现对建筑施工的塔吊进行碰撞保护。塔吊防碰系统的主控制芯片为STM32，是一款内核为ARM 32位的Cortex-M3CPU。在使用时，每座塔吊均安装一套塔吊防碰产品于驾驶室内，将电源、相关传感器和天线接入相应接口，塔吊防碰产品能测出自己所在塔吊的各个坐标，由这些坐标可以确定塔吊的姿态。无线模块将这些坐标信息打包发送给周围的塔吊，同时也接收周围塔吊发送来的它们的坐标信息，主芯片(STM32)将自身的坐标信息与其他塔吊的坐标信息运算，由此判断出是否有相碰危险，若相碰即将发生，塔吊防碰仪器会发出LED灯闪烁和蜂鸣器鸣叫的双重警报，及时提醒塔吊司机，避免碰撞事故的发生。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞系统，该系统包括主控芯片1、GPS定位模块2、显示模块3、无线wifi模块4、控制按键5、Length定位模块6、Angle定位模块7、电池模块8。
[0005]GPS定位模块2、显示模块3、无线wif i模块4、控制按键5、Length定位模块6、Angle定位模块7均连接在主控芯片I的端口上；电池模块8通过锂电池为主控芯片I供电。
[0006]GPS定位模块2显示的塔吊高度、塔吊臂长通过控制按键5输入；
[OOO7 ] Length定位模块6用以测量塔吊与钢丝绳的间距，Length定位模块6通过电位器进行测量。
[0008]Angle定位模块7用以测量塔吊的臂长转角，Angle定位模块7通过电位器进行测量。
[0009]主控芯片I采用ARM32位的Cortex-M3 CPU0
[0010]与现有技术相比，本系统单独安装在塔吊驾驶室内，各个塔吊通过无线wifi模块进行交互;主芯片(STM32)将自身的坐标信息与其他塔吊的坐标信息运算，由此判断出是否有相碰危险，若相碰即将发生，塔吊防碰仪器会发出LED灯闪烁和蜂鸣器鸣叫的双重警报，及时提醒塔吊司机，避免碰撞事故的发生，整个系统自动化程度高，检测简便，同时特别适用于现场的实施监测、跟踪、预警，提升了塔吊的安全性能水平。
【附图说明】

[0011]图1为本系统的结构原理图。
[0012]图2为塔吊间的原理图。
[0013]图中:1、主控芯片，2、GPS定位模块，3、显示模块，4、无线wifi模块，5、控制按键，6、Length定位模块，7、Angle定位模块，8、电池模块。
【具体实施方式】
[0014]如图1-2所示，X，Y为塔吊在建筑工地安装平面上的直角坐标，建筑公司会规划和设定好各座塔吊安装坐标，因此Χ，Υ可不由传感器测出，而由相关人员通过塔吊防碰产品操作面板上的矩阵键盘输入。
[0015]H为塔身高度，也是已知值，由相关人员通过塔吊防碰产品操作面板上的矩阵键盘输入。
[0016]理论上X，Y，H也可由GPS模块测出，但考虑到其测出的位置信息为经度，玮度和海拔高度而非直角坐标系中的Χ，γ和H，因此还有一些开发工作尚未完成。理论上GPS模块的精度是满足实际需求的，若确定移动物体的位置，GPS会存在一定误差，但塔吊有其特殊性:塔吊伫立在一个地方后，短期内不会变更位置，那么GPS可以对其反复测量，将多组数据运用滤波算法后得出的最终坐标值的误差将会很小，小到不足以影响实际应用。
[0017]塔吊防碰产品带有纽扣电池，程序将用户输入的坐标写入STM32的后备寄存器，在主电源切断后由纽扣电池继续供电，防止已输入的坐标值丢失。重新接通主电源后无需重新输入X，Y和H。
[0018]Length为塔身与钢丝绳的间距。塔吊的各个滑轮处均有电位器与其啮合，钢丝绳沿着塔臂前后移动(Length改变)需依靠滑轮转动，而滑轮转动带动电位器转轴旋转，导致电位器输出的电压值改变，通过航空插头将该电压值输入塔吊防碰产品，STM32通过ADC读取电压值后转换即可得到Length，并通过面板的上排数码管显示出来。
[0019]Angle为塔臂转角。塔臂转轴处也有电位器与其啮合，塔臂转动(Angle改变)带动电位器转轴旋转，导致电位器输出的电压值变化，通过航空插头将该电压值输入塔吊防碰产品，STM32通过ADC读取电压值后转换即可得到Angle，并通过面板的下排数码管显示出来。
[0020]STM32的ADC为12位的高精度，能满足实际需求。STM32的UART4连接无线模块，不断将当前自身5个坐标值打包发送给周围塔吊，同时接收周围塔吊发来的它们的坐标信息。无线模块的传输距离为1800米(9600波特率开阔地可视距离)，塔吊的塔臂全长为30米至80米，有碰撞可能的两座塔吊间距小于160米，传输不会有任何问题。
【主权项】
1.一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞系统，其特征在于:该系统包括主控芯片(I)、GPS定位模块(2)、显示模块(3)、无线wif i模块(4)、控制按键(5)、Length定位模块(6)、Angle定位模块(7)、电池模块(8); GPS定位模块(2)、显示模块(3)、无线wifi模块(4)、控制按键(5)、Length定位模块(6)、Angle定位模块(7)均连接在主控芯片(I)的端口上；电池模块(8)通过锂电池为主控芯片(I)供电。2.根据权利要求1所述的一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞系统，其特征在于:GPS定位模块(2)显示的塔吊高度、塔吊臂长通过控制按键(5)输入。3.根据权利要求1所述的一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞系统，其特征在于:Length定位模块(6)用以测量塔吊与钢丝绳的间距，Length定位模块(6)通过电位器进行测量。4.根据权利要求1所述的一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞系统，其特征在于:Angle定位模块(7)用以测量塔吊的臂长转角，Angle定位模块(7)通过电位器进行测量。5.根据权利要求1所述的一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞系统，其特征在于:主控芯片(I)采用ARM 32位的Cortex-M3CPU0
【文档编号】B66C15/04GK205709545SQ201620169414
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】赵旭, 程维虎, 姬庆庆, 杨祎, 陈楠, 郑慧馨, 丁与
【申请人】北京工业大学