一种智能塔吊控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能塔吊控制系统及方法，包括第一风扇、第二风扇、风扇防抖控制单元、风力抵消单元、红外传感单元、重力传感单元和中央处理器，所述第一风扇安装在塔吊的横杆尾部，为风扇防抖控制单元的执行部件；所述第二风扇安装在塔吊的竖直杆上半部，为风力抵消单元的执行部件；所述风扇防抖控制单元、风力抵消单元、红外传感单元、重力传感单元与中央处理器之间为无线数据传输。本发明专利技术的智能塔吊控制系统及方法，实时监测其的工作环境，并增加了防抖和风力抵消功能，保证安全和可靠的工作，智能化程度高，具有良好的应用前景。

An Intelligent Tower Crane Control System and Method

The invention discloses an intelligent tower crane control system and method, including a first fan, a second fan, a fan anti-shake control unit, a wind power offset unit, an infrared sensor unit, a gravity sensor unit and a central processing unit. The first fan is installed at the tail of the cross bar of the tower crane as an executing component of the fan anti-shake control unit; the second fan is installed on the vertical bar of the tower crane. The half part is the executing part of the wind counteracting unit, and the wireless data transmission between the fan anti-shake control unit, the wind counteracting unit, the infrared sensing unit, the gravity sensing unit and the central processing unit. The intelligent tower crane control system and method of the invention can monitor its working environment in real time, increase the functions of anti-shaking and wind offset, ensure safe and reliable work, have high degree of intelligence, and have good application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种智能塔吊控制系统及方法
本专利技术涉及智能控制
，具体涉及一种智能塔吊控制系统及方法。
技术介绍
目前，塔吊在现代建筑建设中应用十分广泛。随着建筑市场技术的发展和建筑市场的需要，建筑施工呈现出向高、大、难、快方向发展的特点，从而建筑机械化在施工中发挥着极其重要和不可代替的作用。其中，起重机械设备尤其塔吊更是以其快速、便捷、高效的工作性能而迅速成为建筑施工中使用最为普遍、数量最多的机械设备。从安全角度讲，塔吊属于特种设备，因设备本身和外在因素影响极容易发生事故，并且一旦发生事故往往会造成较大的人身伤亡及重大经济损失。近年来，全国接连不断发生塔吊倒塌而造成的机毁人亡的重大事故，给广大建筑工人的生命财产造成重大损失，也给建筑企业的声誉和业务扩展造成了无法估量影响。如何能够使塔吊在恶劣的自然环境下，实时监测其的工作环境，保证安全和可靠的工作，以便提高工作效率，是当前急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中塔吊在工作中，存在较大安全风险的问题。本专利技术的智能塔吊控制系统及方法，实时监测其的工作环境，并增加了防抖和风力抵消功能，保证安全和可靠的工作，智能化程度高，具有良好的应用前景。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种智能塔吊控制系统，包括第一风扇、第二风扇、风扇防抖控制单元、风力抵消单元、红外传感单元、重力传感单元和中央处理器，所述第一风扇安装在塔吊的横杆尾部，为风扇防抖控制单元的执行部件；所述第二风扇安装在塔吊的竖直杆上半部，为风力抵消单元的执行部件；所述风扇防抖控制单元，用于实时监测塔吊的横杆、竖直杆之间的夹角，将监测夹角信号实时传送给中央处理器，并接收中央处理器发送的防抖控制信号，并控制第一风扇的正转、反转以及旋转速度，保证在塔吊的工作臂维持在初始方向上；所述风力抵消单元，用于实时监测塔吊所处环境自然风的风力、风向，并将监测风数据实时传送给中央处理器，并接收中央处理器的抵消控制信号，以便控制第二风扇的正转、反转以及旋转速度；所述红外传感单元，设置有两组红外传感器，将两组红外传感器分别安装在起吊重物和目标位置上，中央处理器接收两组红外传感器的输出红外信号，实现起吊重物的定位；所述重力传感单元，用于实时测量起吊重物的重量，并将重量数据传送给中央处理器；所述中央处理器，用于接收夹角信号、重量数据、风数据、两组红外传感器的输出红外信号进行处理后，并输出防抖控制信号、抵消控制信号给风扇防抖控制单元、风力抵消单元，控制对应的第一风扇、第二风扇的正转、反转以及旋转速度，保证塔吊的正常运行；所述风扇防抖控制单元、风力抵消单元、红外传感单元、重力传感单元与中央处理器之间为无线数据传输。前述的一种智能塔吊控制系统，所述风力抵消单元包括风力风向传感器，所述风力风向传感器安装在塔吊的顶部，用于实时监测塔吊所处环境自然风的风力、风向。前述的一种智能塔吊控制系统，所述风力抵消单元包括角度传感器，所述角度传感器安装在塔吊的工作臂、竖直杆之间，用于实时监测塔吊的工作臂、竖直杆之间的夹角。前述的一种智能塔吊控制系统，所述第二风扇安装在塔吊的竖直杆上半部，可通过驱动电机控制第二风扇的扇叶朝向，所述第二风扇工作时，扇叶正对自然风的方向，所述驱动电机与中央处理器相连接。一种智能塔吊控制系统的控制方法，包括以下步骤，步骤（A），将红外传感单元的一组红外传感器安装于起吊重物上，另一组红外传感器安装于目标位置上；步骤（B），塔吊工作时，起吊重物上红外传感器、目标位置上的红外传感器将各自的空间位置，发送给中央处理器，控制塔吊的吊钩在相应的位置高度落下，起吊重物上红外传感器实时测量与起吊重物之间的高度信息，并发送给中央处理器；步骤（C），当高度信息低于1米时，减缓塔吊吊钩的降落速度，当高度为0时，通过起吊重物放置到塔吊吊钩上，中央处理器控制塔吊臂旋转到目标位置所在的直线位置上，目标位置的红外传感器将起吊重物的实时高度信息，发送给中央处理器，中央处理器控制重物吊送速度；步骤（D），在塔吊臂提拉起吊重物过程中，重力传感单元工作，将检测到的重力数据发送给中央处理器，中央处理器接收重力参数，并启动风扇防抖控制单元工作，通过其内部的角度传感器实时监测塔吊的工作臂、竖直杆之间的夹角，并发送给中央处理器；步骤（E），中央处理器根据接收重力参数和塔吊的工作臂、竖直杆之间的夹角信息，控制对应的第一风扇的正转、反转以及旋转速度，保证塔吊的正常运行；步骤（F），在塔吊工作过程中，风力抵消单元存在工作状态，风力风向传感器将获取的风力、风向信息传送给中央处理器，中央处理器发出抵消控制信号，以便控制第二风扇的正转、反转以及旋转速度，维持塔吊在竖直方向稳定性。前述的智能塔吊控制系统的控制方法，步骤（E），中央处理器根据接收重力参数和塔吊的工作臂、竖直杆之间的夹角信息，控制对应的第一风扇的正转、反转以及旋转速度，保证塔吊的正常运行，包括以下步骤，（E1），在起吊重物没有脱离地面前，第一风扇均加速的增加旋转速率，且控制塔吊的工作臂维持在初始方向上，并提拉起吊重物；（E2），在起吊重物与地面脱离时，重力参数恒定，此时中央处理器控制第一扇叶匀速旋转，维持塔吊平衡，并控制起吊重物以恒定的速度上升；（E3），在起吊重物达到目标位置时，需要放下时，控制第一风扇相同旋转速度反方向旋转，并均减速的减小旋转速率，直到起吊重物放下，维持塔吊平衡。前述的智能塔吊控制系统的控制方法，在塔吊非工作时，当横杆与塔吊的竖直杆之间的夹角出现变化时，中央处理器接收到塔吊的工作臂、竖直杆之间的夹角信息，控制第一风散正向或者反向旋转，维持该夹角不变。前述的智能塔吊控制系统的控制方法，步骤（F），在塔吊工作过程中，风力抵消单元存在工作状态，风力风向传感器将获取的风力、风向信息传送给中央处理器，中央处理器发出抵消控制信号，以便控制第二风扇的正转、反转以及旋转速度，维持塔吊在竖直方向稳定性，包括以下步骤，（F1），风力风向传感器实时将自然风的风力参数、风向参数发送给中央处理器；（F2），中央处理器根据收到的风力参数、风向参数，判断是否超过风力阈值，若超过风力阈值时，执行步骤（F3）；若不超过风力参数大小，重复步骤（F1）；（F3），中央处理器通过驱动电机控制第二风扇的扇叶正对自然风的风向，并根据自然风的风力参数大小，并第二风扇的扇叶正的旋转的速率，产生与自然风风力参数大小相同的风力，两者产生相反的气流，维持塔吊在竖直方向稳定性。前述的智能塔吊控制系统的控制方法，所述风力阈值为四级风。本专利技术的有益效果是：本专利技术的智能塔吊控制系统及方法，实时监测其的工作环境，并增加了防抖和风力抵消功能，保证安全和可靠的工作，智能化程度高，具体表现如下：（1）增加风扇防抖控制单元，保证在塔吊的横杆与塔吊的竖直杆之间的夹角维持不变，维持塔吊平衡；（2）增加的风力抵消单元，用于实时监测塔吊所处环境自然风的风力、风向，并将监测风数据实时传送给中央处理器，并接收中央处理器的抵消控制信号，以便控制第二风扇的正转、反转以及旋转速度，维持塔吊在竖直方向稳定性；（3）增加了红外传感单元，实现起吊重物的定位。附图说明图1是本专利技术的智能塔吊控制系统的系统框图；图2是本专利技术的智能塔吊控制系统的具体装配图。具体实施方式下面将结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能塔吊控制系统，其特征在于：包括第一风扇、第二风扇、风扇防抖控制单元、风力抵消单元、红外传感单元、重力传感单元和中央处理器，所述第一风扇安装在塔吊的横杆尾部，为风扇防抖控制单元的执行部件；所述第二风扇安装在塔吊的竖直杆上半部，为风力抵消单元的执行部件；所述风扇防抖控制单元，用于实时监测塔吊的工作臂、竖直杆之间的夹角，将监测夹角信号实时传送给中央处理器，并接收中央处理器发送的防抖控制信号，并控制第一风扇的正转、反转以及旋转速度，保证在塔吊的工作臂维持初始方向上；所述风力抵消单元，用于实时监测塔吊所处环境自然风的风力、风向，并将监测风数据实时传送给中央处理器，并接收中央处理器的抵消控制信号，以便控制第二风扇的正转、反转以及旋转速度；所述红外传感单元，设置有两组红外传感器，将两组红外传感器分别安装在起吊重物和目标位置上，中央处理器接收两组红外传感器的输出红外信号，实现起吊重物的定位；所述重力传感单元，用于实时测量起吊重物的重量，并将重量数据传送给中央处理器；所述中央处理器，用于接收夹角信号、重量数据、风数据、两组红外传感器的输出红外信号进行处理后，并输出防抖控制信号、抵消控制信号给风扇防抖控制单元、风力抵消单元，控制对应的第一风扇、第二风扇的正转、反转以及旋转速度，保证塔吊的正常运行；所述风扇防抖控制单元、风力抵消单元、红外传感单元、重力传感单元与中央处理器之间为无线数据传输。...

【技术特征摘要】
1.一种智能塔吊控制系统，其特征在于：包括第一风扇、第二风扇、风扇防抖控制单元、风力抵消单元、红外传感单元、重力传感单元和中央处理器，所述第一风扇安装在塔吊的横杆尾部，为风扇防抖控制单元的执行部件；所述第二风扇安装在塔吊的竖直杆上半部，为风力抵消单元的执行部件；所述风扇防抖控制单元，用于实时监测塔吊的工作臂、竖直杆之间的夹角，将监测夹角信号实时传送给中央处理器，并接收中央处理器发送的防抖控制信号，并控制第一风扇的正转、反转以及旋转速度，保证在塔吊的工作臂维持初始方向上；所述风力抵消单元，用于实时监测塔吊所处环境自然风的风力、风向，并将监测风数据实时传送给中央处理器，并接收中央处理器的抵消控制信号，以便控制第二风扇的正转、反转以及旋转速度；所述红外传感单元，设置有两组红外传感器，将两组红外传感器分别安装在起吊重物和目标位置上，中央处理器接收两组红外传感器的输出红外信号，实现起吊重物的定位；所述重力传感单元，用于实时测量起吊重物的重量，并将重量数据传送给中央处理器；所述中央处理器，用于接收夹角信号、重量数据、风数据、两组红外传感器的输出红外信号进行处理后，并输出防抖控制信号、抵消控制信号给风扇防抖控制单元、风力抵消单元，控制对应的第一风扇、第二风扇的正转、反转以及旋转速度，保证塔吊的正常运行；所述风扇防抖控制单元、风力抵消单元、红外传感单元、重力传感单元与中央处理器之间为无线数据传输。2.根据权利要求1所述的一种智能塔吊控制系统，其特征在于：所述风力抵消单元包括风力风向传感器，所述风力风向传感器安装在塔吊的顶部，用于实时监测塔吊所处环境自然风的风力、风向。3.根据权利要求1所述的一种智能塔吊控制系统，其特征在于：所述风力抵消单元包括角度传感器，所述角度传感器安装在塔吊的工作臂、竖直杆之间，用于实时监测塔吊的工作臂、竖直杆之间的夹角。4.根据权利要求1所述的一种智能塔吊控制系统，其特征在于：所述第二风扇安装在塔吊的竖直杆上半部，可通过驱动电机控制第二风扇的扇叶朝向，所述第二风扇工作时，扇叶正对自然风的方向，所述驱动电机与中央处理器相连接。5.根据权利要求1-4任一项所述的智能塔吊控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤（A），将红外传感单元的一组红外传感器安装于起吊重物上，另一组红外传感器安装于目标位置上；步骤（B），塔吊工作时，起吊重物上红外传感器、目标位置上的红外传感器将各自的空间位置，发送给中央处理器，控制塔吊的吊钩在相应的位置高度落下，起吊重物上红外传感器实时测量与起吊重物之间的高度信息，并发送给中央处理器；步骤（C），当高度信息低于1米时，减缓塔吊吊钩的降落速度，当高度为0时，通过起吊重物放置到塔吊吊钩上，中央处理器控制塔吊臂旋转到目标位置所在的直线位置上，目标位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丙友，罗建，王力超，张峥峥，孟一博，洪金文，丁美玲，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34