本實用新型涉及無線智能監(jiān)測領域，尤其涉及一種基于UWB的塔吊安全監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑施工的機械化程度逐年提高，塔式起重機(簡稱塔機)作為一種能夠?qū)崿F(xiàn)垂直和水平運輸物料的機械，特別是因其起升高度高、起升重量大、工作幅度大等特點，在建筑業(yè)得到了廣泛的應用。但是，由于塔機結(jié)構(gòu)較龐大，并伴有高空作業(yè)，所以容易發(fā)生塔機傾翻事故。這些事故不僅影響了建筑施工的進度，而且給國家和人民的帶來了巨大的生命和財產(chǎn)損失。因而對塔機運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測與管理具有重要意義。

然而目前在工地實時監(jiān)測的領域，一般僅是通過各種傳感器來采集塔機的運行數(shù)據(jù)(如高度、幅度、重量、風速、傾角、回轉(zhuǎn))，功能較為單一，不便于全方面監(jiān)視施工工地現(xiàn)場和設備的狀況，不利于及時發(fā)現(xiàn)問題和提出應對措施。而各傳感器都要通過有線傳輸方式與駕駛室內(nèi)的主控單元連接，有線傳輸需要建立必須架設電纜，接線和安裝都比較麻煩，需要大量的人力和物力。另外，通過幅度傳感器和高度傳感器來檢測塔吊的幅度和高度，測量精度不高，存在較大的誤差。

鑒于上述情況，迫切需要研發(fā)出一種可解決上述技術(shù)問題的塔吊安全監(jiān)測裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，從而提供一種基于UWB的塔吊安全監(jiān)測裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種基于UWB的塔吊安全監(jiān)測裝置。該裝置包括塔機運轉(zhuǎn)信息采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和無線傳輸模塊，

所述塔機運轉(zhuǎn)信息采集模塊包括設置在駕駛室內(nèi)的第一UWB模塊、設置在吊鉤上的第一UWB標簽、設置在小車上的第二UWB標簽、起重臂拉索上的重量傳感器、回轉(zhuǎn)機構(gòu)上的回轉(zhuǎn)傳感器、塔身上的傾角傳感器、塔尖上的風速傳感器，所述第一、第二UWB標簽與所述第一UWB模塊無線連接，分別用來接收第一UWB模塊發(fā)射的無線波信號并反饋給第一UWB模塊無線波信號；各傳感器分別與各自鄰近位置上的第二UWB模塊有線連接，分別用來采集塔吊運行過程中的重量、回轉(zhuǎn)、傾角和風速信號并發(fā)送至第二UWB模塊，第二UWB模塊與第一UWB模塊無線連接；

所述第一UWB模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊有線連接，用于將第一UWB模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊，以及發(fā)射無線波信號和接收第一、第二UWB標簽反饋的無線信號，根據(jù)無線波發(fā)射和接收的信號時間差計算出幅度和高度值；

所述數(shù)據(jù)處理模塊與無線傳輸模塊有線連接，用于接收并處理所述第一UWB模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并通過無線傳輸模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至后臺服務器。

進一步地，所述裝置還包括顯示模塊，設于駕駛室內(nèi)，與所述數(shù)據(jù)處理模塊有線連接，用于顯示數(shù)據(jù)處理模塊處理后的數(shù)據(jù)。

進一步地，所述裝置還包括灰塵傳感器，安裝在起重臂上，與其鄰近位置上的第二UWB模塊有線連接，用于檢測工地現(xiàn)場灰塵濃度。

進一步地，所述裝置還包括電源供電模塊，安裝在駕駛室內(nèi)，與所述數(shù)據(jù)處理模塊有線連接，用于向裝置提供電力。

更進一步地，所述電源供電模塊包括光伏板和與其連接的UPS電源，所述光伏板用于采集光能源并將其轉(zhuǎn)換為電力，所述UPS電源用于存儲所述光伏板所產(chǎn)生的電力。

進一步地，所述無線傳輸模塊為GSM模塊、GPRS模塊、EDGE模塊、CDMA模塊和WCDMA通信模塊中的一種。

本實用新型的基于UWB的塔吊安全監(jiān)測裝置，采用UWB模塊將各傳感器數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊，可避免電纜接線安裝煩亂，節(jié)省人力和物力。另外采用UWB模塊和UWB標簽測量高度和幅度，具有測量精度較高，誤差小的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的基于UWB的塔吊安全監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型實施例的基于UWB的塔吊安全監(jiān)測裝置的電氣原理示意圖；

附圖標記說明：

1-數(shù)據(jù)處理模塊，2-顯示模塊，3-無線傳輸模塊，4-電源供電模塊，5-第一UWB模塊，6-第一UWB標簽，7-第二UWB標簽，8-重量傳感器，9-回轉(zhuǎn)傳感器，10-傾角傳感器，11-風速傳感器，12-灰塵傳感器，13-第二UWB模塊。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領域的人員更好的理解本實用新型實施例中的技術(shù)方案，并使本實用新型實施例的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

圖1是本實用新型實施例的基于UWB的塔吊安全監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，本實施例的塔吊安全監(jiān)測裝置包括塔吊，塔吊的駕駛室內(nèi)設有數(shù)據(jù)處理模塊1、顯示模塊2、無線傳輸模塊3、電源供電模塊4和第一UWB模塊5。塔吊的吊鉤上的設有第一UWB標簽6；小車上設有第二UWB標簽7；起重臂拉索上設有重量傳感器8，其鄰近位置上設有第二UWB模塊13；回轉(zhuǎn)機構(gòu)上設有回轉(zhuǎn)傳感器9，其鄰近位置上設有第二UWB模塊13；塔身上設有傾角傳感器10，其鄰近位置上設有第二UWB模塊13；塔尖上設有風速傳感器11，其鄰近位置上設有第二UWB模塊13；起重臂上還設有灰塵傳感器12，其鄰近位置上設有第二UWB模塊13。

圖2是本實用新型實施例的基于UWB的塔吊安全監(jiān)測裝置的電氣原理示意圖。

如圖2所示，本實施例基于UWB的塔吊安全監(jiān)測裝置包括：數(shù)據(jù)處理模塊1、顯示模塊2、無線傳輸模塊3、電源供電模塊4和塔機運轉(zhuǎn)信息采集模塊。塔機運轉(zhuǎn)信息采集模塊包括第一UWB模塊5、第一UWB標簽6、第二UWB標簽7、重量傳感器8、回轉(zhuǎn)傳感器9、傾角傳感器10、風速傳感器11、灰塵傳感器12和第二UWB模塊13。

第一UWB標簽6、第二UWB標簽7分別與第一UWB模塊5無線連接，分別用來接收第一UWB模塊5發(fā)射的無線波信號，接收到無線波信號后再反饋給第一UWB模塊5一個無線波信號。各傳感器分別與各自鄰近位置上的第二UWB模塊13有線連接，分別用來采集塔吊運行過程中的重量、回轉(zhuǎn)、傾角和風速信號并發(fā)送至第二UWB模塊13，第二UWB模塊13與第一UWB模塊5無線連接。

第一UWB模塊5與數(shù)據(jù)處理模塊1有線連接，負責將第一UWB模塊5的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊1，以及發(fā)射無線波信號和接收第一、第二UWB標簽反饋的無線信號，根據(jù)無線波發(fā)射和接收的信號時間差計算出幅度和高度值。具體為：通過時間差直接測的幅度值(即小車距離駕駛室內(nèi)第一UWB模塊5的長度)，通過時間差計算出吊鉤距離駕駛室內(nèi)第一UWB模塊5的長度，然后根據(jù)已知直角三角形的兩邊長，由勾股定理計算出另一邊長。

數(shù)據(jù)處理模塊1與無線傳輸模塊3有線連接，負責接收并處理第一UWB模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并通過無線傳輸模塊3將數(shù)據(jù)發(fā)送至后臺服務器。另外，數(shù)據(jù)處理模塊1根據(jù)接收的幅度值和重量值，還進一步運算得出力矩值，顯示在顯示模塊2上。

顯示模塊2設于駕駛室內(nèi)，與數(shù)據(jù)處理模塊1有線連接，負責顯示數(shù)據(jù)處理模塊1處理后的數(shù)據(jù)。

灰塵傳感器安裝在起重臂上，與其臨近位置上的第二UWB模塊13有線連接，負責檢測工地現(xiàn)場灰塵濃度并通過第二UWB模塊13傳輸至第一UWB模塊5，由第一UWB模塊5將數(shù)據(jù)無線傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊。

電源供電模塊4安裝在駕駛室內(nèi)，與數(shù)據(jù)處理模塊1有線連接，負責向裝置提供電力。電源供電模塊4包括光伏板41和與其連接的UPS電源42，光伏板41用來采集光能源并將其轉(zhuǎn)換為電力，UPS電源42用來存儲光伏板所產(chǎn)生的電力。

無線傳輸模塊3可將數(shù)據(jù)遠程傳輸至后臺服務器，用戶可以在手機端或電腦端看到一系列數(shù)據(jù)的變化。無線傳輸模塊3可以為GSM模塊、GPRS模塊、EDGE模塊、CDMA模塊和WCDMA通信模塊中的一種。

以上所述的具體實施方式，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。