基于Zigbee嵌入式塔吊倾角检测系统研究

来源 :沈阳建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanglt111
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随着当今对高层建筑的需要,我国塔机业正处于高速发展阶段。因此塔吊需要有一套完善的安全监测系统,本文针对目前塔吊安全监测系统不完善的现状,提出一种基于Zigbee的嵌入式塔吊倾角检测算法。Zigbee技术是新兴的低功耗和低速率无线网络技术,它属于无线标记和蓝牙之间的一种技术。Zigbee在开始被称作“FireFly”或“HomeRFLite”无线技术,Zigbee拥有自己的无线电标准,它能够实现若干个传感器之间相互协调通信。这些传感器能够依靠很低的功耗,将数据通过无线电波以接力的方式从一个传感器传到远处别的传感器,所以它们拥有非常高的通信效率。   传统的塔吊安全监测系统一般是由倾角传感器监测塔吊倾斜角度,而倾角传感器不能够监测出塔吊的倾斜方向。现今出台的相关规范明确的规定了塔吊的垂直度,但倾角传感器不能够计算出塔吊的垂直度。而本文提出的算法能直接计算出塔吊的垂直度和倾斜方向并及时将数据传送到控制室。   基于传统的塔吊倾角检测系统的不足,文章提出了改进的塔吊倾角检测算法。第一种算法思想是利用最小二乘法对传统的基于接收信号强度(Received Signal Strength Indicator,RSSI)测距算法进行参数的拟合校正,通过拟合得到的新的算法模型能够更准确的计算出接收RSSI值。该算法首先计算出实时环境因子,利用得到的环境因子计算此时塔吊的倾斜角度和倾斜方向。将得到的信息发送到控制室,操作人员能及时对塔吊状态进行调整。   将测距算法进行改进并提出一种基于Zigbee的塔吊倾角检测算法。传统的节点不能满足工地环境的使用,本文设计一种大功率路由节点。该算法运用卡尔曼滤波对节点接收信号强度进行滤波处理,提高节点接收信号强度的准确性。首先利用得到的实时RSSI值,计算出实时环境因子。再用此时的环境因子计算塔吊倾斜角度和偏移距离,减少测量模型受环境因子的影响。   论文通过对传统测距模型的研究,提出基于Zigbee塔吊倾角检测算法,并通过Matlab仿真工具对算法进行仿真测试。仿真结果表明:该算法能够及时准确的计算出塔吊倾斜角度和偏移距离,并且通过Zigbee的无线通信功能将信息及时反馈到主控制室。该算法弥补倾角传感器只能检测角度不能够计算偏移距离,缺少无线通讯功能,且不能够将信息及时发送出去的一系列不足。操作人员根据得到的塔吊实时状态信息,及时对塔吊状态进行调整,减少塔吊事故的发生。
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