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基于ZigBee的无线塔机安全监测系统设计

作　者: 孙先伟
导　师: 马松龄
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 塔式起重机 ZigBee 安全监控 LabVIEW
分类号: TH213.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 221次
引　用: 3次
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内容摘要


塔式起重机简称塔机,它作业范围广,作业能力强,能够提高现代施工速度,应用广泛,是建筑施工中的关键设备。然而,由于自身设计缺陷或违规操作等诱因,塔机事故经常发生,提高塔机安全性已经成为业界亟待解决的问题。安全监控系统的使用对于减少塔机事故,提高塔机安全性起着关键性作用。本文提出了基于传感器技术和无线通信技术的塔机安全监测系统的设计方案。重点对系统的嵌入式处理器的中央信息处理单元、基于ZigBee的无线通信单元、以及基于LabVIEW的上位机监控软件进行了设计。基于国家塔机安全标准,论文首先分析了对塔机安全运行影响较大的几个参数,如起重力矩、起重量、变幅幅度等,确定了系统检测参数及技术指标,并从安全监控管理的角度出发,提出了对塔机工作状态进行实时监控、记录并上传管理控制中心的设计思想。在设计方案中,信息采集单元结合无线数据收发单元实现监控数据的无线采集,使用DSP嵌入式微处理器实现了塔机侧监控台单元的监控功能；塔机侧与控制室侧数据通信采用ZigBee技术,充分提高了数据传输的可靠性、安全性、稳定性;在控制室侧,使用LabVIEW 8.6开发工具设计了上位机监控软件系统,系统具有数据实时显示、数据分析和数据存储功能,为日后的塔机监管部门在鉴别塔机安全事故相关责任时提供有力证据。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 课题研究背景  9-12
  1.2 国内外研究现状  12-15
    1.2.1 国外塔机安全监控的研究现状  12-14
    1.2.2 国内塔机安全监控的研究现状  14-15
  1.3 塔机监控系统的发展方向总结  15-16
  1.4 课题的主要研究工作及研究意义  16-17
    1.4.1 课题的主要工作及章节划分  16
    1.4.2 课题的研究意义  16-17
第二章 系统总体设计  17-25
  2.1 需求分析  17-20
    2.1.1 监测参数需求分析  17-18
    2.1.2 塔机结构及其安全保护装置分析  18-20
  2.2 系统总体设计  20-23
    2.2.1 系统总体设计  20-22
    2.2.2 系统工作流程  22-23
  2.3 小结  23-25
第三章 ZIGBEE协议概述  25-37
  3.1 ZIGBEE协议选用考虑  25-26
  3.2 ZIGBEE协议简介  26-30
    3.2.1 ZigBee的物理层  27-28
    3.2.2 ZigBee的MAC(介质接入控制子层)层  28-29
    3.2.3 ZigBee的NWK(网络层)层  29-30
    3.2.4 ZigBee应用层  30
  3.3 ZIGBEE网络拓扑  30-32
    3.3.1 网络设备类型和网络角色简介  30-31
    3.3.2 ZigBee网络拓扑结构  31-32
  3.4 Z-STACK协议栈简介  32-35
  3.5 小结  35-37
第四章 塔机侧监控台设计  37-59
  4.1 塔机侧监控台设计原理  37-38
  4.2 塔机侧监控台系统设计  38-45
    4.2.1 信息采集单元设计  38
    4.2.2 起重量信息采集  38-40
    4.2.3 小车变幅、起升高度、旋转角度测量  40-44
    4.2.4 起重力矩信息  44
    4.2.5 风速信息采集设计  44-45
  4.3 中央信息处理单元设计  45-56
    4.3.1 处理器介绍  46-47
    4.3.2 供电电路  47-48
    4.3.3 时钟电路  48-50
    4.3.4 JTAG接口电路  50
    4.3.5 外扩RAM  50-51
    4.3.6 SCI串口通讯  51-52
    4.3.7 图形LCD接口设计  52-53
    4.3.8 按键设计  53-55
    4.3.9 报警装置设计  55-56
  4.4 无线收发单元设计  56-58
    4.4.1 CC2430芯片介绍  56-57
    4.4.2 无线收发单元硬件电路设计  57-58
  4.5 小结  58-59
第五章 控制室侧监控台设计  59-67
  5.1 LABVIEW简介  60-61
  5.2 程序设计  61-66
    5.2.1 登录设计  62
    5.2.2 串口通信  62-63
    5.2.3 数据处理Ⅵ设计  63-65
    5.2.4 数据回放Ⅵ设计  65-66
  5.3 小结  66-67
第六章 结论  67-69
  6.1 总结  67
  6.2 展望  67-69
致谢  69-71
参考文献  71-75
附录A 中央信息处理单元电路图  75-77
附录B 无线收发单元电路图  77-79
攻读硕士学位期间发表的论文  79

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 起重机械与运输机械 > 起重机械 > 自行式起重机 > 塔式
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