[发明专利]分布式的塔群防碰撞系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种通讯技术，具体地说是用于建筑工地上各塔机之间的通讯联系技术。

背景技术

建筑工地上，通常都有多台塔机在忙碌着，为保证安全，防止相互之间发生碰撞事故，各塔机之间需要有便利、可靠的通讯联系，即可以采用有线通讯或无线通讯的方法进行联系。由于建筑工地条件限制，用无线电台方式实现远程数据采集、监视与控制，相对于架设专用电缆(或光缆)、租用电信专线等，具有造价低廉、施工快捷、运行可靠、维护简单等优点。但无线通讯存在容易发生通讯故障，网络容易出现断线等问题；此外，在塔群交互作业时，由于人为因素或设备本身因素等的影响，不可避免地会出现个别塔机不定时地进入或退出通讯网，给监控制带来困难。

目前已有技术的塔群防碰撞系统，采用集中控制模式，由主控制器和子控制器组成，子控制器分别安装在各个塔机上，子控制器只负责获取本机信息，系统配有一个主控制器作为管理服务器，负责读取每一个子控制器采到的数据，推理计算输出控制信息到子控制器，宏观规划各个塔机的运动。如图1所示：图中，箭头方向为动态数据交换的方向，主控制器采集现场所有塔机静态信息(包括位置信息和几何尺寸信息等)，然后通过通讯获取现场各塔机的动态信息，再将采集到的这些信息运用到防碰撞计算中，计算、预测塔机的碰撞可能，做出控制决策，最后通过通讯将控制任务下放到相应的塔机子控制器上，与主控制器进行信息交互。各子控制器之间不直接进行通讯，子控制器一方面采集本塔机的运行状态信息，并通过通讯将其传递到主控制器，另一方面通过通讯接收主控制器发送的控制命令，完成对本塔机的控制。这种控制模式下，子控制器之间信息的交换是通过主控制器中转完成的，因此，主控制器需要具有很强的计算能力，特别是系统规模较大(即控制塔机较多)时，要同时完成多台设备的调度和控制，负荷大。而由于塔臂的影响，塔机在高速运转时，线速度较高，这使得对塔机防碰撞系统的控制实时性要求也较高，这种集中控制方式已经不能满足系统的实时性要求。此外，集中控制模式中，由于整个系统完全依赖于主控制器，系统的容错性能低，一旦主控制器出现问题，将导致整个系统的瘫痪。集中式控制模式还存在控制系统不易修改和扩充的缺点，对建筑工地上塔机工作随机性大的特点而言，并不适用。

因此，对于塔群防碰撞的技术难题，有两个：一是要保证任何情况下信息的正常交互，二是，当网络出现故障时要能够按一定的协议恢复网络通讯。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能保证各塔机之间信息正常交互和当网络出现故障时能够按一定的协议恢复网络通讯的系统，确保塔群之间不发生碰撞事故。

本发明是这样实现的：本系统采用了分布式的结构，即各塔机上分别装有一套控制系统。每套控制系统包括显示器、主控制器以及无线通讯模块三部分组成，即，安装在各塔机上的控制系统采用无线通讯方式实现塔机之间动态信息的交互，其有信号采集、继电器控制输出的主控制器，实时显示运行状态的显示器，完成现场塔吊之间信息传输的无线通讯模块：

所说主控制器，主要完成系统的传感器信号采集、控制继电器输出，并将采集的信号传给显示器，显示器中获取控制信号控制继电器输出。该主控制器，通过如下程序实现信息获取、控制决策以及信息交换的功能：主控制器将从传感器采集到的本塔吊信息与通过无线模块得到的信息进行计算处理，得到相应的状态信息，并将该状态信息通过继电器控制输出；同时，主控制器将本塔吊的信息传给显示屏，并由无线通讯模块将数据发送给其它塔吊上的控制系统。主控制器，主要由传感器测量单元，数据计算处理单元与继电器控制输出单元组成；数据计算处理单元通过采集传感器测量单元的数据，通过计算与处理，将相应的信息传送到继电器控制输出单元，对塔吊运行状态进行控制。

所说显示器，从主控制器获取本塔吊的传感器信号，通过无线模块获取其他塔吊的信息，并将本塔吊的信息传送给无线模块。该显示器，采用工业级高亮度的显示器。

所说无线模块，完成本塔吊显示器与其他塔吊之间的数据传输，采用无线通讯方式实现塔机之间动态信息的交互。采用Zigbee技术的数据传输模块，其频率为国际通用2.4GHz的通用频段。