傳輸距離短、不能組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一管理等缺點(diǎn)研發(fā)的塔機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)采用高速的ARM控制芯片實(shí)時采集、顯示塔機(jī)工作數(shù)據(jù)，并運(yùn)用GPRS無線分組技術(shù)搭建遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺。實(shí)現(xiàn)塔機(jī)的遠(yuǎn)程、在線、實(shí)時的監(jiān)控和管理，建立可覆蓋全國的塔機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

塔機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)主要由塔機(jī)監(jiān)控終端和遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺組成。塔機(jī)監(jiān)控終端位于塔機(jī)的駕駛室,主要負(fù)責(zé)采集、存儲塔機(jī)工作數(shù)據(jù)，并能在塔機(jī)超出安全工作范圍時及時發(fā)出報(bào)警信號，如果危險(xiǎn)動作繼續(xù)進(jìn)行則通過繼電器切斷電機(jī)的電源。各塔機(jī)監(jiān)控終端為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，采用GPRS組網(wǎng)的工作方式將工作數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺的數(shù)據(jù)服務(wù)器。在遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺，塔機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)利用服務(wù)器的上位機(jī)接收GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)。同時采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后上傳至網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)塔機(jī)群遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件平臺主要由主控單元、人機(jī)界面、傳感器單元、U盤等部分組成。系統(tǒng)采樣電路結(jié)構(gòu)框圖，如圖2所示。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以某公司的處理器STM32F103ZE為核心。該芯片是基于ARMC〇rtex-M3內(nèi)核的32位高性能微控制器，內(nèi)核工作頻率高達(dá)72MHz,并具有12位的高精度A/D轉(zhuǎn)換單元各傳感器將檢測到的塔機(jī)機(jī)械信號轉(zhuǎn)化為電信號，傳送至采樣電路，采樣電路針對不同種類的信號進(jìn)行采樣、阻抗變換、濾波后，傳送至主控電路。主控電路通過自帶的A/D轉(zhuǎn)換功能將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。圖2中，回轉(zhuǎn)、變幅、高度傳感器的輸出信號為電壓信號,監(jiān)控系統(tǒng)采用的傳感器內(nèi)阻約為5ka為避免引人分壓電阻造成傳感器內(nèi)阻的改變，同時降低采樣電路的輸人電阻,電壓信號需要先經(jīng)過射極跟隨器進(jìn)行阻抗變換，再經(jīng)過RC低通濾波器去除高頻干擾信號進(jìn)一步提高電壓信號的穩(wěn)定性。稱重、風(fēng)速、電壓、電流、溫度等傳感器的輸出信號為電流信號，先進(jìn)行電流采樣，將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，再進(jìn)行阻抗變換和濾波。STM32通過AD轉(zhuǎn)換將電壓的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,采樣數(shù)據(jù)放人RAM控件開辟的緩存區(qū)，通過齡濾波算法進(jìn)行濾艦，麻在LCD上，同時存人U盤。

數(shù)據(jù)存儲和查詢

為了提高塔機(jī)的安全性能，便于管理人員掌握塔機(jī)工作狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)。塔機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)以U盤為存儲介質(zhì)，將工作數(shù)據(jù)以TXT的格式存儲在U盤里，使塔機(jī)的工作數(shù)據(jù)可以在監(jiān)控終端的LCD或任意一臺計(jì)算機(jī)上進(jìn)行查詢。在塔機(jī)監(jiān)控終端將數(shù)據(jù)以TXT的格式進(jìn)行存儲，需要有文件存儲協(xié)議。系統(tǒng)采用執(zhí)行效率高、代碼體積小的Fat文件系統(tǒng)。Fat為小型嵌人式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的通用文件系統(tǒng)模塊n。系統(tǒng)采用專用的FAT文件管理控制芯片CH376從硬件上實(shí)現(xiàn)TXT文件的操作，進(jìn)而提高STM32的工作效率和系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。其原理框圖，如圖3所示。外部存儲設(shè)備通過USB協(xié)議連接控制芯片CH376,STM32通過SPI總線的通信協(xié)議和CH376建立通信，通過CH376對USB存儲設(shè)備進(jìn)行文件的創(chuàng)建、打開、寫人、關(guān)閉、刪除等操作。程序流程圖，如圖4所示。當(dāng)塔機(jī)監(jiān)控終端開始工作時STM32和CH376建立通信，向CH376發(fā)送指令按照當(dāng)前日期打開對應(yīng)的TXT文件,如果文件不存在則自動創(chuàng)建該文件。該文件打開以后，STM32按照一定的頻率采集塔機(jī)當(dāng)前的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，得到數(shù)據(jù)后按照已定義的數(shù)據(jù)格式通過STM32將采集數(shù)據(jù)寫人TXT文檔中。每次開機(jī)系統(tǒng)會自動檢測TXT文檔的狀態(tài)，自動完成工作數(shù)據(jù)的存儲。