基于ZigBee无线技术的塔式起重机倾塌监测装置制造方法及图纸

一种基于ZigBee无线技术的塔式起重机倾塌监测装置，包含数据采集终端、数据远程传输设备和云监控中心，数据采集终端包括电阻应变式应力传感器、重力加速度传感器和ZigBee无线路由器模块；数据远程传输设备包括ZigBee无线协调器模块、ARM控制处理模块、3G/4G无线通信模块；云监控中心是部署在云平台上的数据分析处理预警系统，及时准确地找出基架已发生形变和倾斜，存在倾塌隐患的塔式起重机，并给出预警。本实用新型专利技术将物联网无线传感器网络技术应用到了建筑施工领域的安全生产监测管理中，构建了一种低成本、低功耗、自组网、模块化设计的监控系统，系统有利于及早的发现塔式起重机基架形变和倾斜可能引发的倾塌风险。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于建筑工程安全监测和物联网无线传感器网络相结合的领域，具体涉及一种基于ZigBee无线技术的塔式起重机基架倾塌监测系统。
技术介绍
随着无线通信技术的不断进步，近年来物联网无线传感器网络得到了长足的发展。当前，物联网无线传感器网络从数据采集检测，到数据传输存储，以及之后的数据综合分析处理已经实现了全程智能化，因此用于建筑施工安全监测所关心的物理变量进行连续长期的检测，捕捉变化的特征信息，通过无线方式将监测数据及时发送到远程安全监控中心，可及早发现施工工程中存在的安全隐患，减少安全生产事故。塔式起重机属于起重机械设备，多用于建筑过程中，是建筑工程垂直运输不可缺少的施工设备。塔式起重机采用模块结构，是因为它使用于建筑过程中，起重机要随着施工工程而不停地转移，因此其结构必须便于拆卸和组装。比如在这个工地使用结束后，把起重机解体，运输到另外一个工地进行重新组装继续使用。塔式起重机在建筑工程中发挥着重要作用，那么怎样安全使用塔式起重机来进行相关作业，是需要用心关注的问题。通过分析塔式起重机坠落原因，发现存在的问题大体有以下几点：(1)安装塔式起重机时不照说明书要求打基础，由工地负责人说了算。(2)基础太靠近边坡，或立在沉陷不均的地方。(3)基础混凝土没凝结好，就急于使用。又不采取保护加固措施。(4)底座压重不到份量。(5)缆风绳太松，或地锚不可靠，起不了保护作用。(6)基架标准节在搬运中碰弯，又不及时修复或加强。(7) 基架长细比太大，易于局部失稳，也易于摔碰弯曲。上述问题一般在新的施工工地刚安装好起重机并投入使用时不会明显的表现出来，但也正因为如此，更容易造成日后的使用过程中发生重大的人员伤亡事件。根据塔式起重机倒塌前，起重机基架一般都发生了一定程度的形变或倾斜，因此通过长期监测起重机承重梁上的应力变化，以及基架的倾斜情况，可以预先发现可能存在的起重机倒塌的安全隐患，避免人员伤亡的惨剧。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有起重机安全监测手段不足，提供一种基于ZigBee无线技术的塔式起重机倾塌监测装置，克服了现有人工监测难度大、成本高、监测的准确性和实效性差等弊病。本技术为实现上述目的，采用如下技术方案：一种基于ZigBee无线技术的塔式起重机倾塌监测装置，其特点是：它包括：1）用于采集塔式起重机基架各阶承重梁上的应力变化和倾斜角度并发送给数据远程传输设备的数据采集终端，2）用于接收终端采集的数据并传输至远端云监控中心存储的数据远程传输设备，3）用于通过分析处理采集的数据及时准确地找出基架已发生倾塌隐患并给出预警的云监控中心；数据采集终端包括电阻应变式应力传感器、重力加速度传感器和ZigBee无线路由器模块；数据远程传输设备包括ZigBee无线协调器模块、ARM控制处理模块、3G/4G无线通信模块；云监控中心是部署在云平台上的数据分析处理预警系统；塔式起重机基架根据高度来安放多个数据采集终端，数据采集终端之间以及与数据远程传输设备通过Zigbee无线网络通讯，共同组成Zigbee网状拓扑结构的监控网；数据采集终端的无线芯片工作在ZigBee无线路由器模式，数据远程传输设备的无线芯片工作在ZigBee无线协调器模式，ZigBee无线协调器为ZigBee无线路由器分配网络地址完成组网；数据采集终端自主向数据远程传输设备发送采集数据，数据远程传输设备命令指定的数据采集终端采集数据并传送给自己。本技术系统配置简单，安装灵活，使用方便，借助Zigbee技术自组网、低成本、低功耗的特点，构建了一种适合塔式起重机使用的基架倾塌监测系统，避免了传统电缆布线时采集点布置困难、系统成本高、安装维护难度大的缺点，特别适合塔式起重机这种随着施工工程而不停地转移，经常拆卸和组装，高度也时常变化的建筑设备。附图说明图1为本技术的系统构架图。图2为本技术的数据采集终端硬件结构。图3为本技术的数据远程传输设备硬件结构图。图4为云监控中心功能结构图。具体实施方式 本技术包含数据采集终端、数据远程传输设备和云监控中心。数据采集终端包括电阻应变式应力传感器、重力加速度传感器和ZigBee无线路由器模块，用于采集塔式起重机基架各阶承重梁上的应力变化和倾斜角度并发送给数据远程传输设备；数据远程传输设备为ZigBee无线协调器模块、ARM控制处理模块、3G/4G无线通信模块，用于接收终端采集的数据并传输至远端云监控中心存储；云监控中心是部署在云平台上的数据分析处理预警系统，用于通过分析处理采集的数据及时准确地找出基架已发生形变和倾斜，存在倾塌隐患的塔式起重机，并给出预警。塔式起重机基架根据高度来安放多个数据采集终端，数据采集终端之间以及与数据远程传输设备通过Zigbee无线网络通讯，共同组成Zigbee网状拓扑结构的监控网；数据采集终端的无线芯片工作在ZigBee无线路由器模式，数据远程传输设备的无线芯片工作在ZigBee无线协调器模式，ZigBee无线协调器为ZigBee无线路由器分配网络地址完成组网；数据采集终端自主向数据远程传输设备发送采集数据，数据远程传输设备命令指定的数据采集终端采集数据并传送给自己。当某个数据采集终端距离数据远程传输设备太远超出Zigbee的通讯距离时，或者当某条网络中断时，会自动经由其它数据采集终端与远程传输设备通讯，数据采集终端能够自由加入和退出无线监控网络，从而实现整个无线监控网络的自组织和自恢复。所述数据采集终端由ZigBee无线路由器模块、电阻应变式应力传感器、重力加速度传感器三部分组成。所述ZigBee无线路由器模块采用了符合Zigbee协议具有USART接口、ADC接口、GPIO通用引脚的 CC2530无线芯片，CC2530无线芯片工作在无线路由器模式。所述电阻应变式应力传感器通过导线与CC2530无线芯片的ADC接口连接，所述重力加速度传感器的引脚与CC2530无线芯片的GPIO引脚模拟的IIC接口连接。所述数据远程传输设备由ZigBee无线协调器模块、ARM控制处理模块、3G/4G无线通信模块三部分组成。所述ZigBee无线协调器模块采用符合Zigbee协议的CC2530无线芯片，CC2530无线芯片工作在无线协调器模式。所述ARM控制处理模块采用基于ARM架构的三星S3C2440A芯片。所述3G/4G无线通信模块是指各种网络制式的USB无线上网卡。所述ARM控制处理模块通过串口与所述ZigBee无线协调器模块连接。所述ARM控制处理模块通过USB口与所述3G/4G无线通信模块连接。所述云监控中心是部署在云平台上的数据分析处理预警系统，系统集合了统计学和物理学的相关算法，经过对终端采集的基础数据进行分析运算能够判断出塔式起重机是否存在倾塌的安全隐患。起重机上的数据采集终端之间以及与数据远程传输设备通过2.4GHz的ISM频段构建成基于IEEE 802.15.4技术标准和Zigbee网络协议的Zigbee无线网络，安装在基架上的数据采集终端周期的采集塔式起重机各阶承重梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ZigBee无线技术的塔式起重机倾塌监测装置，其特征在于：它包括：1）用于采集塔式起重机基架各阶承重梁上的应力变化和倾斜角度并发送给数据远程传输设备的数据采集终端，2）用于接收终端采集的数据并传输至远端云监控中心存储的数据远程传输设备，3）用于通过分析处理采集的数据及时准确地找出基架已发生倾塌隐患并给出预警的云监控中心；数据采集终端包括电阻应变式应力传感器、重力加速度传感器和ZigBee无线路由器模块；数据远程传输设备包括ZigBee无线协调器模块、ARM控制处理模块、3G/4G无线通信模块；云监控中心是部署在云平台上的数据分析处理预警系统；塔式起重机基架根据高度来安放多个数据采集终端，数据采集终端之间以及与数据远程传输设备通过Zigbee无线网络通讯，共同组成Zigbee网状拓扑结构的监控网；数据采集终端的无线芯片工作在ZigBee无线路由器模式，数据远程传输设备的无线芯片工作在ZigBee无线协调器模式，ZigBee无线协调器为ZigBee无线路由器分配网络地址完成组网；数据采集终端自主向数据远程传输设备发送采集数据，数据远程传输设备命令指定的数据采集终端采集数据并传送给自己。...

【技术特征摘要】
1. 一种基于ZigBee无线技术的塔式起重机倾塌监测装置，其特征在于：它包括：
1）用于采集塔式起重机基架各阶承重梁上的应力变化和倾斜角度并发送给数据远程传输设备的数据采集终端，
2）用于接收终端采集的数据并传输至远端云监控中心存储的数据远程传输设备，
3）用于通过分析处理采集的数据及时准确地找出基架已发生倾塌隐患并给出预警的云监控中心；
数据采集终端包括电阻应变式应力传感器、重力加速度传感器和ZigBee无线路由器模块；数据远程传输设备包括ZigBee无线协调器模块、ARM控制处理模块、3G/4G无线通信模块；云监控中心是部署在云平台上的数据分析处理预警系统；塔式起重机基架根据高度来安放多个数据采集终端，数据采集终端之间以及与数据远程传输设备通过Zigbee无线网络通讯，共同组成Zigbee网状拓扑结构的监控网；数据采集终端的无线芯片工作在ZigBee无线路由器模式，数据远程传输设备的无线芯片工作在ZigBee无线协调器模式，ZigBee无线协调器为ZigBee无线路由器分配网络地址完成组网；数据采集终端自主向数据远程传输设备发送采集数据，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王江涛，
申请(专利权)人：中国十七冶集团有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34