基于GPS-RTK的履带吊防碰撞数据收发装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于GPS

【技术实现步骤摘要】
基于GPS
‑
RTK的履带吊防碰撞数据收发装置及方法


[0001]本专利技术涉及施工现场群塔作业的塔机防碰撞安全监控
，具体为基于GPS
‑
RTK的履带吊防碰撞数据收发装置及方法。

技术介绍

[0002]大型施工现场为了提高效率，会采用大量起重机械进行物料运输从而提高施工效率，塔式起重机(简称塔机)和履带式起重机(简称履带吊)的混合作业是施工项目的常见场景。在该场景中，塔机之间及塔机与履带吊之间存在交叉作业的现象，具有碰撞危险，是施工现场的重大危险源。因此，为了减少碰撞危险，一般大型施工项目在塔机安装时要求安装塔机防碰撞安全监控系统，该系统通过采集本塔机的实时位置数据并与相邻塔机交互位置数据以实时计算相互间的相对位置，如果出现可能的碰撞危险，系统会进行及时的报警和截断控制输出，以避免碰撞。但在实际应用中，传统防碰撞系统的应用只针对静态的塔机，需要事先设定每一台塔机的坐标位置、塔机高度、塔机臂长等参数，方便后续防碰撞计算时定义塔机之间的相对位置。
[0003]但是在具有履带吊施工的项目中，由于履带吊随时移动，而且起重臂可以俯仰，这些特性使得传统防碰撞算法无法在该场景下应用，主要问题包括以下两点：一、履带吊为移动式作业，其地理位置信息随时改变，想要准确计算碰撞算法必须及时将履带吊新的坐标位置信息发送给相邻的塔机。采用人工实时测量并更改坐标位置的方式显然不能满足实时性和便利性要求；如果采用传统的GPS定位技术，位置误差达5米
‑
10米，不能满足碰撞计算精度要求；二、履带吊在起吊过程中，起重臂可以根据场景进行俯仰动作，带来的间接后果是履带吊的等效高度和等效臂长会发生变化，并不是传统塔机的定长臂长和高度定高，传统防碰撞并没有实时采集并实时计算履带吊等效高度和等效臂长的功能。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于GPS
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RTK的履带吊防碰撞数据收发装置及方法，具备设计便利及成本较低、实用性强，不需要人工参与，效率高，实时性及精度都能满足现场防碰撞要求，方便更换，场景适应性更强等优点，解决了
技术介绍
中提出的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]基于GPS
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RTK的履带吊防碰撞数据收发装置，包括数据处理中心，数据处理中心为型号为LPC4088的芯片，所述数据处理中心导电连接有履带吊运行数据采集模块、GPS
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RTK流动站、无线通讯模块、供电系统、存储模块连接、截断输出控制模块、触摸屏人机接口模块，所述数据处理中心通过GPS
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RTK流动站与GPS
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RTK基准站连接，所述供电系统同时与履带吊运行数据采集模块、GPS
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RTK基准站、GPS
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RTK流动站、无线通讯模块、存储模块、截断输出控制模块、触摸屏人机接口模块连接，供电系统包括与数据处理中心连接的3.3V直流电
源，3.3V直流电源连接5V直流电源，5V直流电源连接24V直流电源。
[0009]优选的，所述3.3V直流电源与数据处理中心和存储模块导电连接，24V直流电源与GPS
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RTK流动站、GPS
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RTK基准站、触摸屏人机接口模块、截断输出控制模块连接，触摸屏人机接口模块型号为DMT80600T121
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18WT；截断输出控制模块是型号为HK4100F的继电器
[0010]优选的，所述履带吊运行数据采集模块包括有与数据处理中心连接的吊钩高度传感器、回转传感器、俯仰角传感器a、俯仰角传感器b
[0011]优选的，所述无线通讯模块包括与数据处理中心连接的4G模块、433MHz无线通讯模块，4G模块的型号为USR
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GPRS232
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7S1，433MHz无线通讯模块的型号为E61
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433T30D，所述5V直流电源连接吊钩高度传感器、回转传感器、俯仰角传感器a、俯仰角传感器b、4G模块、433MHz无线通讯模块
[0012]本专利技术要解决的另一技术问题是提供基于GPS
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RTK的履带吊防碰撞数据收发装置及方法，包括以下步骤：
[0013]1)数据处理中心采集吊钩高度传感器模拟量并进行数字滤波获得履带吊的吊钩高度数据。
[0014]2)数据处理中心通过RS485通讯接口获取回转传感器测量的履带吊回转角度数据。
[0015]3)数据处理中心通过RS485通讯接口获取俯仰角传感器a、俯仰角传感器b测量的履带吊起重臂俯仰角数据。
[0016]4)数据处理中心通过RS232通讯接口与GPS
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RTK流动站连接获取履带吊当前位置的经纬度和海拔位置信息。
[0017]5)数据处理中心根据采集的起重臂俯仰角的值、履带吊固有的臂长值以及履带吊当前位置的海拔位置信息计算当前起重臂的等效臂长和履带吊的等效高度。
[0018]6)数据处理中心通过RS232通讯接口从433MHz无线通讯模块获取相邻其他塔机的运行机构位置数据。
[0019]7)数据处理中心通过RS232通讯接口向433MHz无线通讯模块发送履带吊当前的坐标数据和运行机构位置数据。
[0020]8)数据处理中心根据履带吊当前的坐标、等效高度、等效臂长、回转角度信息及相邻塔机的坐标信息、高度信息、臂长信息、幅度信息、回转信息执行防碰撞算法判断是否具有碰撞危险。
[0021]9)判断是否具备防碰撞预警的状态，如果处在碰撞预警状态，则截断履带吊高速运行的档位动力，然后退出本次流程判断；如果不处于预警状态，则进入下一步。
[0022]10)判断是否具备防碰撞报警的状态，如果处在碰撞报警状态，在截断高速的同时截断履带吊低速运行的档位动力，然后退出本次流程判断；如果不处于报警状态，则进入下一步；
[0023]11)如果判断处于正常运行状态，则保持高速和低速动力的正常供给
[0024]优选的，所述步骤5中，具体为：步骤5.1，数据处理中心调用存储模块内第一起重臂的长度参数L1，步骤5.2，数据处理中心通过RS485通讯接口获取俯仰角传感器a测量的履带吊第一起重臂俯仰角的值，步骤5.3，由于履带吊类型包含单起重臂和双起重臂两种，所以该步骤为数据处理中心调用存储模块内调用履带吊类型数据。
[0025]优选的，步骤5.3中，单起重臂，高度H的计算公式：H＝H1+H2+H3，臂长L的计算公式：L＝L1
×
cos∠CAB；双起重臂，高度H的计算公式：H＝H1+H2+H3+H4，臂长L的计算公式：L＝L1
×
cos∠BAF+L2
×
cos∠CBD。
[0026]优选的，步骤8中，具体为：步骤8.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于GPS
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RTK的履带吊防碰撞数据收发装置，其特征在于：包括数据处理中心(2)，所述数据处理中心(2)为型号为LPC4088的芯片，所述数据处理中心(2)同时与履带吊运行数据采集模块、GPS
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RTK流动站(3)、无线通讯模块、供电系统、存储模块(11)连接、截断输出控制模块(8)、触摸屏人机接口模块(6)；所述数据处理中心(2)通过GPS
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RTK流动站(3)与GPS
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RTK基准站(4)连接；所述供电系统同时与履带吊运行数据采集模块、GPS
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RTK基准站(4)、GPS
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RTK流动站(3)、无线通讯模块、存储模块(11)、截断输出控制模块(8)、触摸屏人机接口模块(6)连接，所述供电系统包括与数据处理中心(2)连接的3.3V直流电源(13)，3.3V直流电源(13)连接5V直流电源(14)，5V直流电源(14)连接24V直流电源(15)。2.根据权利要求1所述的基于GPS
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RTK的履带吊防碰撞数据收发装置，其特征在于：所述3.3V直流电源(13)连接数据处理中心(2)、存储模块(11)，所述24V直流电源(15)连接GPS
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RTK流动站(3)、GPS
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RTK基准站(4)、触摸屏人机接口模块(6)、截断输出控制模块(8)；触摸屏人机接口模块(6)型号为DMT80600T121
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18WT；截断输出控制模块(8)是型号为HK4100F的继电器。3.根据权利要求1所述的基于GPS
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RTK的履带吊防碰撞数据收发装置，其特征在于：所述履带吊运行数据采集模块包括与数据处理中心(2)连接的吊钩高度传感器(1)、回转传感器(2)、俯仰角传感器a(7)、俯仰角传感器b(9)。4.根据权利要求1所述的基于GPS
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RTK的履带吊防碰撞数据收发装置，其特征在于：所述无线通讯模块包括与数据处理中心(2)连接的4G模块(12)、433MHz无线通讯模块(10)，4G模块(12)的型号为USR
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GPRS232
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7S1，433MHz无线通讯模块(10)的型号为E61
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433T30D，所述5V直流电源(14)连接吊钩高度传感器(1)、回转传感器(2)、俯仰角传感器a(7)、俯仰角传感器b(9)、4G模块(12)、433MHz无线通讯模块(10)。5.基于GPS
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RTK的履带吊防碰撞数据收发方法，包括以下步骤1)数据处理中心(2)采集吊钩高度传感器(1)模拟量并进行数字滤波获得履带吊的吊钩高度数据。2)数据处理中心(2)通过RS485通讯接口获取回转传感器(2)测量的履带吊回转角度数据。3)数据处理中心(2)通过RS485通讯接口获取俯仰角传感器a(7)、俯仰角传感器b(9)测量的履带吊起重臂俯仰角数据。4)数据处理中心(2)通过RS232通讯接口与GPS
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RTK流动站(3)连接获取履带吊当前位置的经纬度和海拔位置信息。5)数据处理中心(2)根据采集的起重臂俯仰角的值、履带吊固有的臂长值以及履带吊当前位置的海拔位置信息计算当前起重臂的等效臂长和履带吊的等效高度。6)数据处理中心(2)通过RS232通讯接口从433MHz无线通讯模块(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨敏，王若，张凡，
申请(专利权)人：西安市林丰电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：