[发明专利]一种塔式起重机结构形变在线监测系统及方法

权利要求书

1.一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：包括设置在塔式起重机顶升套架上的监测点模块（1）、设置在塔式起重机下方且与所述监测点模块（1）无线连接并通信的三维超声扫描模块（2）和与所述三维超声扫描模块（2）无线连接并通信的主控制台模块（3），所述监测点模块（1）包括第一微处理器模块（1-1）和为监测点模块（1）中各用电模块供电的第一电源模块（1-2），以及与所述第一微处理器模块（1-1）相接的第一无线通信模块（1-3）和超声波驱动电路模块（1-4），所述超声波驱动电路模块（1-4）的输出端接有超声波发射传感器模块（1-5）；所述三维超声扫描模块（2）包括第二微处理器模块（2-1）和为三维超声扫描模块（2）中各用电模块供电的第二电源模块（2-2），以及与所述第二微处理器模块（2-1）相接的数据存储器模块（2-3）、云台伺服控制器模块（2-4）和与第一无线通信模块（1-3）无线连接并通信的第二无线通信模块（2-5），所述第二微处理器模块（2-1）的输入端接有温度传感器模块（2-6）和信号调理电路模块（2-7），所述信号调理电路模块（2-7）的输入端接有超声波接收传感器模块（2-8），所述云台伺服控制器模块（2-4）上接有三维云台（2-9），所述超声波接收传感器模块（2-8）安装在所述三维云台（2-9）上；所述主控制台模块（3）包括微型计算机（3-1）和与所述微型计算机（3-1）相接且与所述第二无线通信模块（2-5）无线连接并通信的第三无线通信模块（3-2）。

2.按照权利要求1所述的一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：所述监测点模块（1）的数量为一个或多个。

3.按照权利要求1所述的一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：所述第一无线通信模块（1-3）、第二无线通信模块（2-5）和第三无线通信模块（3-2）均为ZIGBEE无线通信模块。

4.按照权利要求1所述的一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：所述第一微处理器模块（1-1）为ARM微处理器。

5.按照权利要求4所述的一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：所述ARM微处理器为芯片LPC1114。

6.按照权利要求1所述的一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：所述第二微处理器模块（2-1）为FPGA微处理器。

7.按照权利要求6所述的一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：所述FPGA微处理器为芯片CY7C68013。

8.按照权利要求1所述的一种塔式起重机结构形变在线监测系统，其特征在于：所述数据存储器模块（2-3）为RAM存储器模块。

9.一种利用如权利要求1所述系统的塔式起重机结构形变在线监测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、系统初始化：所述监测点模块（1）、三维超声扫描模块（2）和主控制台模块（3）开机初始化；

步骤二、监测点模块（1）与三维超声扫描模块（2）之间距离数据、监测点模块（1）的方位数据的采集与传输，其具体过程为：

步骤201、所述主控制台模块（3）通过第三无线通信模块（3-2）向三维超声扫描模块（2）发送指定监测点模块监测指令；

步骤202、所述三维超声扫描模块（2）通过第二无线通信模块（2-5）无线接收到主控制台模块（3）发送的指定监测点模块监测指令后，所述第二微处理器模块（2-1）对其接收到的指定监测点模块监测指令进行分析处理，得到需要进行监测的监测点模块（1）的编码并通过第二无线通信模块（2-5）向具有相应编码的监测点模块（1）发送监测开始指令；同时，所述第二微处理器模块（2-1）通过云台伺服控制器模块（2-4）控制三维云台（2-9）在设定的转动角度范围内转动，所述三维云台（2-9）带动超声波接收传感器器模块（2-8）进行三维超声扫描；

步骤203、所述监测点模块（1）通过第一无线通信模块（1-3）无线接收到三维超声扫描模块（2）发送的监测开始指令后，首先，所述第一微处理器模块（1-1）通过第一无线通信模块（1-3）向三维超声扫描模块（2）发送同步距离检测信号；然后，所述第一微处理器模块（1-1）通过超声波驱动电路模块（1-4）驱动超声波发射传感器模块（1-5）发射超声波信号；

步骤204、所述三维超声扫描模块（2）通过第二无线通信模块（2-5）无线接收到所述第一微处理器模块（1-1）发送的同步距离检测信号后，所述第二微处理器模块（2-1）采集经过信号调理电路模块（2-7）调理后的超声波接收传感器模块（2-8）接收到的信号，并对采集到的信号进行分析处理，得到指定监测点模块（1）的距离信息；同时，所述第二微处理器模块（2-1）采集云台伺服控制器模块（2-4）反馈回的三维云台（2-9）转动过的角度信号，并对采集到的信号进行分析处理，得到指定监测点模块（1）的方位信息；然后，所述第二微处理器模块（2-1）将其得到的指定监测点模块（1）的距离信息和方位信息通过第二无线通信电路模块传输给主控制台模块（3）；

步骤三、监测点模块（1）与三维超声扫描模块（2）之间距离数据、监测点模块（1）的方位数据的分析处理及分析处理结果的显示：所述主控制台模块（3）通过第三无线通信模块（3-2）无线接收到所述第二微处理器模块（2-1）发送的指定监测点模块（1）的距离信息和方位信息后，首先，所述微型计算机（3-1）调用三维形变位移信息转换模块将指定监测点模块（1）的距离信息和方位信息转换成指定监测点模块（1）的三维形变位移信息，并调用塔式起重机稳定性评价模块对塔式起重机的稳定性进行评价，对得到的三维形变位移信息和稳定性评价结果进行存储和显示；然后，所述微型计算机（3-1）将得到的三维形变位移信息与预先设定的风险三维形变位移阈值相比对，当得到的三维形变位移信息超过预先设定的风险三维形变位移阈值时，所述微型计算机（3-1）发出报警提示，提示工作人员及时采取相应措施。