[發明專利]基于AHRS的塔吊防撞監控系統及其實現方法

有效

• 申請號: 201310322866.X
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103342304A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 范玉衡;王堅;陳北辰;李玉柏;李桓
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: B66C23/88
• 分類號: B66C23/88;B66C23/90
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 楊軍

1.基于AHRS的塔吊防撞監控系統，其特征在于，包括數據處理中心，輸出端與數據處理中心相連的姿態數據采集模塊，輸入端分別與數據處理中心相連的防撞預警模塊和用戶接口，以及與數據處理中心雙向連接的通信模塊。

2.根據權利要求1所述的基于AHRS的塔吊防撞監控系統，其特征在于，所述姿態數據采集模塊包括輸出端分別與數據處理中心相連的兩個以上微處理器，輸出端與微處理器相連的AHRS傳感器組，所述微處理器與AHRS傳感器組一對一相連。

3.根據權利要求2所述的基于AHRS的塔吊防撞監控系統，其特征在于，所述AHRS傳感器組包括輸出端分別與微處理器相連的陀螺儀、加速度計和磁力計。

4.基于AHRS的塔吊防撞監控系統的實現方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）在本塔吊和與本塔吊相鄰的塔吊上分別安裝集成有相互連接的AHRS傳感器組和微處理器的姿態數據采集模塊，并分別設置與各塔吊的微處理器相連、且連接有通信模塊、防撞預警模塊和用戶接口的數據處理中心；

（2）各塔吊上的姿態數據采集模塊使用AHRS傳感器組對塔吊的原始數據進行采集，并通過微處理器將采集到的原始數據解算為塔吊的姿態數據，之后將解算的姿態數據傳遞至各自的數據處理中心；

（3）各塔吊的數據處理中心通過通信模塊將自身的姿態數據發送出去，并通過通信模塊接收相鄰塔吊的姿態數據；

（4）各塔吊的數據處理中心根據該時刻本塔吊的姿態數據和相鄰塔吊該時刻的姿態數據對本塔吊的運行狀況進行評估，并驅動用戶接口和防撞預警模塊，之后返回步驟（2），對下一時刻的塔吊運行狀況進行監控。

5.根據權利要求4所述的基于AHRS的塔吊防撞監控系統的實現方法，其特征在于，所述步驟（2）中，AHRS傳感器組為兩組以上，每組均由分別與微處理器相連的陀螺儀、加速度計和磁力計構成，相應地，微處理器解算并傳遞至數據處理中心的姿態數據為兩組以上，各塔吊的最終姿態數據由該兩組以上姿態數據融合而成。

6.根據權利要求5所述的基于AHRS的塔吊防撞監控系統的實現方法，其特征在于，所述步驟（2）中，各塔吊的最終姿態數據由以下步驟得出：

（2a）兩組以上AHRS傳感器組分別對本塔吊的角速度、加速度和磁場強度信息進行采集，并將采集到的信息分別傳遞至與該組AHRS傳感器組相連的微處理器；

（2b）兩個以上微處理器分別將各自接收到的信息解算為姿態數據，并分別將解算的姿態數據傳遞至數據處理中心；

（2c）設定AHRS傳感器組的設備故障閾值，數據處理中心對接收到的兩組以上姿態數據進行接收，并計算它們的均值和方差，若方差大于設備故障閾值，數據處理中心控制防撞報警模塊發出報警信息，提示AHRS傳感器組存在設備故障，否則將均值作為該時刻該塔吊的最終姿態數據。

7.根據權利要求6所述的基于AHRS的塔吊防撞監控系統的實現方法，其特征在于，所述步驟（4）具體包括以下步驟：

將處于以本塔吊轉軸為圓心，半徑為200米的圓形區域內的塔吊定義為本塔吊的相鄰塔吊；

（4a）根據本塔吊與相鄰塔吊的區域范圍信息和相鄰塔吊的最新姿態數據將本塔吊未與相鄰塔吊相交的區域劃分為“安全”區域；將本塔吊與相鄰塔吊區域相交，且相鄰塔吊不處于相交區域中的區域劃分為“警告”區域；將本塔吊與相鄰塔吊區域相交，且相鄰塔吊處于相交區域中的區域劃分為“危險”區域；

（4b）數據處理中心根據該時刻本塔吊的最終姿態數據和接收到的相鄰塔吊的最新姿態數據判定該時刻本塔吊所處區域，若本塔吊處于“安全”區域則判定該時刻本塔吊的運行狀況為“安全運行”；若本塔吊處于“警告”區域則判定該時刻本塔吊的運行狀況為“警告”，并觸發防撞預警模塊發出“警告”提示信息；若本塔吊處于“危險”區域則判定該時刻本塔吊的運行狀況為“警告”，并觸發防撞預警模塊發出“危險”提示信息；

（4c）數據處理中心將得到的該時刻各塔吊的最終姿態數據和該時刻本塔吊的運行狀態判定結果發送至用戶接口進行顯示。

8.根據權利要求7所述的基于AHRS的塔吊防撞監控系統的實現方法，其特征在于，所述通信模塊為由信號發射單元和信號接收單元構成的Zigbee通信模塊，所述信號發射單元和信號接收單元均包括依次相連的天線、射頻功放和射頻前端。