基于无线通信的塔机群防互碰智能避让系统

论文摘要

随着城市基本建设规模的不断扩大,同一片工作区域中,往往存在多台甚至几十台塔机。现场塔机互相碰撞事故发生仅次于倒塔、碰撞高压电线和重物脱钩事故。为了减少塔机事故,提高塔机群安全性能和施工效率,本文提出一种塔机群之间的防碰撞避让算法,对传统的塔机群防碰撞算法进行改进,使塔机能够提前预判碰撞发生的可能性,自动调整其运行状态,塔机之间能够智能避让防止互碰,减少停机,提高施工效率。本课题研究的主要任务是利用嵌入式技术、无线通信技术,设计一套能够实现塔机之间自动避让的防碰撞系统。论文的主要工作和成果如下：1.以传统的塔机群防碰撞算法为基础,在其上构建一种在某些情况下能够实现塔机之间自动避让的算法,以减少传统停机防碰撞的情况,提高现场施工效率。2.为了实现塔机群防碰撞避让算法,塔机之间的状态信息必须进行实时的交互,参照传统的令牌总线网络,设计一种无线实时通讯协议实现塔机群之间的数据交互。3.以嵌入式arm处理器s3c2410为核心,构建系统的硬件电路,完成系统各个电路模块的设计。4.在硬件电路之上,完成U-boot、Linux操作系统和QT的移植,搭建系统的软件编程平台。5.在Linux环境下进行QT应用编程,实现防碰撞避让算法和实时通信算法,并进行调试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 背景
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 课题的主要研究工作
• 1.4 本章小结
• 第2章 塔机群的防互碰智能避让算法设计
• 2.1 算法总体结构
• 2.2 塔机防碰撞算法
• 2.3 等高塔机智能避让算法
• 2.4 高低塔机智能避让算法
• 2.5 本章小结
• 第3章 塔机群的无线实时通信技术
• 3.1 工业无线通信技术
• 3.1.1 无线通信的特点
• 3.1.2 工业无线通信的特殊性
• 3.1.3 几种工业无线网络的可行方案
• 3.2 实时通信技术
• 3.2.1 实时系统概述
• 3.2.2 实时系统通信
• 3.2.3 令牌传递协议
• 3.3 塔机群的无线实时通信协议
• 3.3.1 塔机群无线通信的总体结构
• 3.3.2 塔机的自主入网与退网
• 3.3.3 通讯中的故障处理
• 3.4 本章小结
• 第4章 塔机控制系统硬件设计及嵌入式开发环境的构建
• 4.1 系统硬件的总体方案设计
• 4.2 塔机运行状态的检测
• 4.2.1 回转角度、回转速度的检测
• 4.2.2 起吊高度,小车变幅幅度、速度的检测
• 4.2.3 起吊重量的检测
• 4.3 控制电路的详细设计
• 4.3.1 电源模块设计
• 4.3.2 继电器控制电路设计
• 4.3.3 传感器接口电路设计
• 4.3.4 无线通信电路设计
• 4.3.5 人机交互电路设计
• 4.3.6 存储器电路设计
• 4.4 嵌入式操作系统
• 4.5 Bootloader的移植
• 4.5.1 U-boot简介
• 4.5.2 U-boot的运行过程
• 4.5.3 U-boot的移植
• 4.6 Li nux内核的移植、剪裁
• 4.6.1 Linux内核结构
• 4.6.2 Linux内核的移植
• 4.7 根文件系统的制作
• 4.8 QT的移植
• 4.9 本章小结
• 第5章 塔机群防互碰智能避让的软件设计
• 5.1 防互碰智能避让软件的总体结构
• 5.2 传感数据采集模块的设计
• 5.2.1 数据采集驱动设计
• 5.2.2 数据采集应用设计
• 5.3 智能控制决策模块的设计
• 5.4 人机交互模块的设计
• 5.4.1 LCD驱动的移植
• 5.4.2 控制系统的人机界面的设计
• 5.5 本章小结
• 第6章 系统的调试与仿真
• 6.1 系统调试环境的建立
• 6.2 等待总时间最短算法的仿真
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参与的科研项目和成果