专利名称：一种塔吊安全监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及起重机的控制技术领域，特别涉及一种塔吊安全监控系统。
背景技术：
随着建筑市场日趋活跃，建筑物的高度不断增加，因此，建筑施工时对塔吊的依赖 性也越来越大。目前，塔吊作为一种运输工具，已广泛应用于建筑、港口、铁路货运等场合。 由于建设环境的复杂性(比如塔吊间交叉作业频繁、高压楼宇等障碍物处于工作区等)， 如何保障塔吊运行时的安全性是目前亟待解决的问题。现有技术中，为了保障塔吊运行时的安全性，普遍采用的塔吊保护装置为“四限位 双保险”，即四限位为力矩、超高、变幅、行走限位装置；双保险为吊钩保险和卷筒保险 装置。具体的，在塔吊上安装能够采集塔吊运行时各物理参数的限位器，比如吊重、小车高 度、幅度、转角等限位器，然后分别判断采集到的各物理参数是否超出预设范围，从而限定 塔吊的运行。该装置主要缺点为人机交互性差，不方便塔吊操作人员获取塔吊运行时的各 参数。另外，大型建筑工地塔机布设密度越来越大，塔机之间的碰撞以及塔机与周边建 筑物碰撞的频率也随之增高，随时都有事故发生。再有，为了便于建筑施工工程公司、工程 监理部门、安全监理部门、施工安检人员等能够监视到塔吊的适时运行状态，因此，设计一 种基于无线网络通信的、数据处理能力强、具有多测控任务、安全可靠、操作方便，具有在塔 吊群交叉干涉作业时能够防止塔吊相互碰撞，同时具有远程监视塔吊运行状态的塔吊监控 系统是非常有必要的。
实用新型内容针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提供一种塔吊安全监控系统。本实用新型提供的塔吊安全监控系统，包括第一电源(7)、第二电源(8)和显示单 元(9)；还包括监控主机(1)、测重传感器O)、变幅传感器(3)、风速传感器0)、转角传感 器(5)和高度传感器(6)，所述第一电源(7)的电源信号输出端与所述显示单元(9)的电源 信号输入端连接；所述第二电源(8)的电源信号输出端与所述监控主机(1)的电源信号输 入端连接；所述测重传感器O)的重量信号输出端与所述监控主机(1)的重量信号输入端 连接；所述变幅传感器C3)的位置信号输出端与所述监控主机(1)的位置信号输入端连接； 所述风速传感器(4)的风速信号输出端与所述监控主机(1)的风速信号输入端连接；所述 转角传感器(5)的角度信号输出端与所述监控主机(1)的角度信号输入端连接；所述高度 传感器(6)的高度信号输出端与所述监控主机(1)的高度信号输入端连接；所述监控主机 (1)的信号输出端与所述显示单元(9)的信号输入端连接。优选的，还包括近程无线通信模块(10)，所述近程无线通信模块(10)的第一状态 信号输入端与所述监控主机(1)的第一状态信号输出端连接。优选的，还包括远程无线通信模块(11)，所述远程无线通信模块(11)的第二状态信号输入端与所述监控主机(1)的第二状态信号输出端连接。优选的，所述测重传感器(2)是型号为XJ-T13的测重传感器。优选的，所述变幅传感器( 是型号为D)(Z的变幅传感器。优选的，所述风速传感器(4)是型号为HR002的风速传感器。优选的，所述转角传感器( 是型号为GBSZJ-I的转角传感器。优选的，所述监控主机(1)是型号为GBST-100的监控主机。本实用新型的有益效果如下本实用新型具有数据处理能力强、操作方便、方便监控塔吊运行时的各物理参数， 从而可以有效降低塔吊运行时事故发生频率的优点。
图1为本实用新型实施例一提供的塔吊安全监控系统的结构示意图。图2为本实用新型实施例二提供的塔吊安全监控系统的结构示意图。图3为本实用新型实施例三提供的塔吊安全监控系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型提供的塔吊安全监控系统进行说明。实施例一如图1所示，为本实用新型实施例一提供的塔吊安全监控系统的结构示意图，包 括第一电源7、第二电源8、显示单元9，监控主机1、测重传感器2、变幅传感器3、风速传感 器4、转角传感器5和高度传感器6，所述第一电源7的电源信号输出端与所述显示单元9 的电源信号输入端连接；所述第二电源8的电源信号输出端与所述监控主机1的电源信号 输入端连接；所述测重传感器2的重量信号输出端与所述监控主机1的重量信号输入端连 接；所述变幅传感器3的位置信号输出端与所述监控主机1的位置信号输入端连接；所述 风速传感器4的风速信号输出端与所述监控主机1的风速信号输入端连接；所述转角传感 器5的角度信号输出端与所述监控主机1的角度信号输入端连接；所述高度传感器6的高 度信号输出端与所述监控主机1的高度信号输入端连接；所述监控主机1的信号输出端与 所述显示单元9的信号输入端连接。其中，第一电源7和第二电源8均可以为220V电源。在实际使用过程中，本实施例提供的塔吊安全监控系统首先依靠各传感器(即 测重传感器、变幅传感器、风速传感器、转角传感器、高度传感器)的传感功能将塔吊运行 时的各物理参数(即吊重、小车变幅、风速、回转角度、高度)对应的物理量转换成相应的 电信号，然后通过电缆将电信号传输到监控主机1中；监控主机1通过数据采集技术将接收 到的电信号采集成数字信号，然后依靠嵌入式技术，运行塔吊安全监控系统软件，系统软件 对数据进行融合和处理，将采集到的各数字信号进行相应的处理、判断、计算、存储、转化等 操作，最终在显示单元9上显示塔吊运行时的各物理参数及塔吊的运行状态。并且，本塔吊 安全监控系统还具有声光预警和声光报警功能。以下对各功能模块的具体功能进行详细介绍监控主机1 用于连接各传感器，并把各传感器输送来的电信号采集转换为数字 量信号，并进行相应的处理、判断、计算、存储、转化等，然后在显示单元9上显示塔吊运行参数及塔吊的运行状态，并且，当满足预警或报警条件时，可以进行声光预警和声光报警； 同时可以通过远程无线传输技术将塔吊的运行参数传输给远程监控平台。监控主机1主要包括开关电源、主处理器、采集卡等，其中，开关电源用于将交 流电源转换成直流电源，从而为各传感器、采集卡、主处理器等提供电源；主处理器主要 进行数据处理、计算、判断、存储、发送等；采集卡将从传感器传输来的模拟数据通过采样 转换成数字数据。传感器主要作用是将塔吊的相关的重要物理参数进行传感，将物理量转化为相 应的电信号，并通过电缆把相应电信号传给监控主机。测重传感器2 采用旁压式测重传感器，利用测量钢丝绳和柔性绳索的张力原理， 来测量钢丝绳和柔性绳索所吊物体的重量，即主要用于测量塔吊所吊物体的重量，量程随 具体塔吊而定，灵敏度2. 0士0. 01mV/V，工作温度-200C _+80°C，线性度0.2% F. S0变幅传感器3 采用测距传感器，为电位器型，采用测量变幅小车卷扬机的圈数， 从而测出变幅小车卷扬机的钢丝绳的释放长度，钢丝绳的释放长度和电位器的阻值成线 性正比，再将阻值变化转变为0-10V变化的电压，即用于变幅小车位置的测量，总阻公差 士 10%，输出平滑度< 0. 05%，工作温度-25°c _+55°C。风速传感器4 采用风速传感器，采用脉冲量随环境风速的增大而增加的原理，然 后利用频压变送器将脉冲数转化为0-10V电压，用于测量塔吊顶部环境的风速，量程50m/ s，响应时间< 2s，精度士0.5%，工作温度-25°C -+55°C。转角传感器5:采用角度传感器，用塔吊的回转齿轮带动一个小齿轮，回转齿轮和 小齿轮的变比约为10 1，不同的塔吊有不同的变比，小齿轮带动编码器，编码器的输出与 回转齿轮的旋转角成比例关系，从而能够测量塔吊回转角度，精度< 0. 4度，分辨率2500P/ R，工作温度-25 °C -+55 °C。高度传感器6:采用测距传感器，为电位器型，采用测量变幅小车卷扬机的圈数， 从而测出塔吊主卷扬机的钢丝绳的释放长度，钢丝绳的释放长度和电位器的阻值成线性正 比，再将阻值变化转变为0-10V变化的电压，即用于吊勾高度的测量，总阻公差士 10%，输 出平滑度< 0. 05%，工作温度-25 °C -+55 °C。显示单元9 主要用来显示塔吊的模拟图和塔吊运行的相关参数和数据以及塔吊 的运行状态。下面对塔吊具有的报警和预警功能进行介绍本实施例提供的塔吊安全监控系统对塔吊运行时的下述参数具有报警和预警功 能起重重量(吊重)、起重力矩，小车变幅、回转角度、风速、吊钩高度。。具体的，对于吊重，塔吊安全监控系统通过2精确测量塔吊起重重量，然后判断是 否超过额定起重重量，从而决定是否发出报警，当塔吊起重重量达到额定起重重量的90%， 即G额> G重> 90% G额时，监控主机1发出预警信号；当塔吊起重重量达到额定起重重 量，即G重彡G额时，监控主机1发出报警信号。起重力矩是起重重量和小车变蝠的乘积，由于额定起重力矩是一定的，那则小车 在不同位置对应的额定起重重量不同，当小车在不同的位置时，所吊的物体重量和对应小 车变幅乘积得到起重力矩，再和相应的额定起重力矩比较，从而判断是否超过额定起重力 矩，如果超过额定起重力矩的90% (M额>11实>90%11额)，将发出预警信号；如果超过额定起重力矩(M实>11额)，将发出报警信号。小车变幅是起重力矩的重要组成参数，小车最远端和最近端分别设有限定位置， 当小车接近限定位置时，监控主机1将发出预警信号，超过限定位置时，监控主机1发出报
警信号。风速的判断，当测量风速接近设定风速限值的90%时，即3额> S实彡90% S额， 监控主机1发出预警信号，当达到设定风速限值时，即S实> S额，监控主机1发出报警信号。高度的判断，当吊钩高度接近大臂0. 8米时，监控主机发出报警信号。本实施例提供的塔吊安全监控系统，采用嵌入式技术、数据采集技术、传感技术、 数据融合和处理等先进技术，用于塔吊的安全监控，监视塔吊运行时的关键参数，不但能够 监视单台塔吊的运行，而且在塔吊群交叉干涉作业时能够防止塔吊相互碰撞，在进行相关 的数据处理和判断后，当塔吊临近危险状况时能发出预警及报警信号，提示塔吊操作人员 作出相应合理的操作，确保塔吊安全运行。实施例二如图2所示，本实施例与实施例一的区别在于，塔吊监控系统还包括近程无线通 信模块10，近程无线通信模块10的信号输入端与监控主机1的信号输出端连接。本实施方式依靠无线传感网络技术，在塔吊群作业时，塔吊与塔吊之间的监控主 机进行相互通信，这样在这个区域内的所有塔吊组成了一个无线网络，它们之间相互通信； 当两台或多台塔吊之间有交叉作业时，由于无线通讯网络的存在，塔吊安全监控系统能够 预防塔吊之间的相互碰撞，即塔吊安全监控系统具有群塔作业防碰撞功能。本实施方式中近程无线通信采用无线射频技术，组成无线传感网络，用于塔吊之 间的数据传输。并配以处理软件用于数据采集、数据处理、根据塔吊运行参数判断塔吊安 全状态、塔吊运行状态的显示、塔吊运行状态参数和数据的传输的处理等。实施例三如图3所示，本实施例与实施例一和实施例二的区别在于，还包括远程无线通信 模块11，该远程无线通信模块11的信号输入端与监控主机1的信号输出端连接。本实施方式运用远程无线传输(GPRS)等技术实现塔吊远程监控，并结合地理信 息系统和短息功能，在远程终端能够准确适时地反映塔吊运行时的参数、塔吊运行状态、塔 吊所处地理位置、塔吊属性等，并能够在报警时以短信形式通知相关安全人员，以便及时处 理，保证塔吊更安全、更稳定地运行。本实用新型中的监控主机1通过远程无线传输技术将塔吊的运行参数传给远程 监控平台，远程监控平台能达到远程监控塔吊的运行状态，依靠GIS技术，远程监控平台能 够对所在区域的所有塔吊进行地理信息标识、塔吊运行参数显示存储、塔吊报警显示、塔吊 报警短息告知。本实用新型的远程无线通信模块11，采用远距离无线通信技术(GPRS)，用于塔吊 运行参数的远距离数据传输。并配以远程监控软件，采用先进的数据融合技术、地理信息系 统、短息服务技术，主要用于远距离监视塔吊的运行状态，并存储相应的数据。实施例四在上述各实施例提供的塔吊安全监控系统中，测重传感器2可以是型号为XJ-T13的测重传感器。变幅传感器3可以是型号为D)(Z的变幅传感器。风速传感器4可以是型号为HR002的风速传感器。转角传感器5可以是型号为GBSZJ-I的转角传感器。监控主机1可以是型号为GBST-100的监控主机。
权利要求1.一种塔吊安全监控系统，包括第一电源(7)、第二电源(8)和显示单元(9)，其特征 在于还包括监控主机(1)、测重传感器O)、变幅传感器(3)、风速传感器G)、转角传感器 (5)和高度传感器(6)，所述第一电源(7)的电源信号输出端与所述显示单元(9)的电源信 号输入端连接；所述第二电源(8)的电源信号输出端与所述监控主机(1)的电源信号输入 端连接；所述测重传感器O)的重量信号输出端与所述监控主机(1)的重量信号输入端连 接；所述变幅传感器(3)的位置信号输出端与所述监控主机(1)的位置信号输入端连接； 所述风速传感器(4)的风速信号输出端与所述监控主机(1)的风速信号输入端连接；所述 转角传感器(5)的角度信号输出端与所述监控主机(1)的角度信号输入端连接；所述高度 传感器(6)的高度信号输出端与所述监控主机(1)的高度信号输入端连接；所述监控主机 (1)的信号输出端与所述显示单元(9)的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的塔吊安全监控系统，其特征在于还包括近程无线通信模块 (10)，所述近程无线通信模块(10)的第一状态信号输入端与所述监控主机(1)的第一状态 信号输出端连接。
3.根据权利要求1或2所述的塔吊安全监控系统，其特征在于还包括远程无线通信 模块(11)，所述远程无线通信模块(11)的第二状态信号输入端与所述监控主机(1)的第二 状态信号输出端连接。
4.根据权利要求1或2所述的塔吊安全监控系统，其特征在于所述测重传感器(2)是 型号为XJ-T13的测重传感器。
5.根据权利要求1或2所述的塔吊安全监控系统，其特征在于所述变幅传感器(3)是 型号为DXZ的变幅传感器。
6.根据权利要求1或2所述的塔吊安全监控系统，其特征在于所述风速传感器(4)是 型号为HR002的风速传感器。
7.根据权利要求1或2所述的塔吊安全监控系统，其特征在于所述转角传感器(5)是 型号为GBSZJ-I的转角传感器。
8.根据权利要求1或2所述的塔吊安全监控系统，其特征在于所述监控主机(1)是 型号为GBST-100的监控主机。
专利摘要本实用新型涉及一种塔吊安全监控系统，其中，第一电源(7)与显示单元(9)连接，第二电源(8)与监控主机(1)连接；显示单元(9)、测重传感器(2)、变幅传感器(3)、风速传感器(4)、转角传感器(5)和高度传感器(6)分别与监控主机(1)连接。本实用新型方便监控塔吊运行时各物理参数，从而有效降低塔吊运行时事故发生频率。
文档编号B66C23/88GK201882829SQ201020591688
公开日2011年6月29日 申请日期2010年11月4日 优先权日2010年11月4日
发明者陶斌辉 申请人:黑龙江共友科技发展有限公司