论文总字数：23382字

摘 要

推动大型起重机械安装安全监控管理系统工作，提高大型起重机械本质安全，预防和减少起重机械重特大事故发生。本软件针对目前塔机运行过程中存在的安全隐患问题，提出了一种以Java客户端为主的塔机自动安全配置和监控系统。该系统以Java的Jframe为主界面，并采用Java串口通信，实现了对当前塔机参数配置和整个塔机系统运行时工作状态的监控、显示和报警，依靠防碰撞算法，控制塔机输出，预防塔吊群交叉作业时的相互碰撞。该系统制造成本低、具有良好的实时性、可靠性以及广泛的应用价值，符合塔机监控系统小型化、智能化的发展方向。

关键词：塔机 Jframe 安全监控 参数配置 防碰撞

Remote configuration software design and development for Tower Crane Monitoring System

Abstract

To increase large lifting machinery intrinsic safety, prevention and reduction of serious accidents Lifting. The software process for the tower crane safety problems existing in the operation, a new Java-based client security tower automatically configure and monitor the system. The system of Jframe Java-based interface, and uses Java serial communication, the realization of work status of the current configuration parameters and the entire tower crane tower crane monitoring system is in operation, display and alarm, relying on anti-collision algorithm, the control tower machine output mutual collision prevention group cross when operating the crane. The system is low cost, has a good real-time performance, reliability and wide range of application, in line with the development direction of the tower crane monitoring system miniaturization and intelligent.

Key Words: Tower Crane Jframe Security Monitoring Parameter Configuration Anti-collision

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 塔机简介 1

1.2 设计内容简介 1

1.3 串口通信简介 2

1.4 本论文的结构安排 2

第二章 软件设计方案论证 3

2.1 编程语言的选取 3

2.2 编程平台的选取 3

2.3 数据库的选取 4

2.4 串口通信包的选取 4

2.5 本章小结 5

第三章 软件设计实现 6

3.1 数据库的设计 6

3.2 后台代码的设计 8

3.2.1 实体类的设计 8

3.2.2 业务类的设计 10

3.2.3 设计一些方便使用的类 11

3.3 前台代码的设计 12

3.3.1 设计MainFrame 12

3.3.2 系统按钮类的设计 14

3.4 本章小结 14

第四章 串口通信的实现 16

4.1 串口通信介绍 16

4.2 串口通信协议介绍 17

4.3 串口通信协议代码实现 17

4.4 本章小结 21

第五章 软件运行介绍 22

第六章 毕设总结及问题解决 26

问题1 MySQL数据库使用和其他数据库的区别 26

问题2 MySQL数据库乱码问题 26

问题3 后台代码前台代码的问题 27

问题4 串口通信的问题 27

参考文献 29

致 谢 30

第一章 引 言

1.1 塔机简介

塔机是我们生活中最常见的搬运工具，它是非连续的可全回转起。它的起重臂装设于高处，体积庞大、重心高、作用范围广为塔臂一周、可起吊大型重物、运行速度快。塔机在垂直起吊运输方面能力显著，使得其在建筑行业崭露头角。塔机给人们生活带来方便，但是塔机使用时并不安全，塔机事故率高达2.77%。在这些塔机事故中很多都是塔吊与塔吊之间或者塔吊与障碍物之间碰撞引起。加强塔机工作时的安全受到社会各界的重视，GB/T5031-2008《塔式起重机标准》是国家制定的塔机安全标准，用来强制规定各种大型搬运塔机按照标准进行工作。近年来，各种塔机通信技术的出现和成熟，给塔机安全工作提供了物质和技术基础。

目前，国内的塔机保护装置是“四限位两保险”阶段，四限位为力矩限位、超高限位、变幅限位和行走限位，两保险为吊钩保险和卷筒保险。在塔机实现技术上安装物理限位器，给每个限位器一个安全范围，若超过范围，系统处于非安全状态，此时需要特定系统警报来阻止。仅靠这些保护措施是不行的，它们不能准确实时提供塔机运行参数，就很难对限位数据准确判断。国内施工现场环境复杂，塔群内交叉作业，塔群之间障碍物又多，在这种环境下，本文提出了一种基于Java语言以 Jframe为开发界面的塔机监控系统。本系统的功能主要在：以一个虚拟塔机嵌入式为例，可对其进行参数配置，能实时监控和显示查询塔吊运行状态，如有潜在危险，及时报警；以一个本地MySQL数据库内的塔机为塔群系统，能实现塔群系统内防碰撞判断和演示。

1.2 设计内容简介

由于设备和服务器材料的欠缺，本软件在设计时充分考虑实际情况，例如用本地的MySQL数据库模拟远程的塔机数据库，由于缺少塔机模拟设备，并且塔机在工作过程的防碰撞判断必须要实时，就采用Jframe画图把塔机的实际情况画出来，以此把防碰撞情况模拟出来，每个塔机的数据也是从本地MySQL数据库获得。当数据库中一台塔机的倾角，回转角度等发生变化时，能及时在画板中进行更新，当然也包括简单的防碰撞判断。在串口通信方面，Java并没有直接提供串口包，所以采有网上流行的RXTX.jar串口包实现串口通信。在模拟的过程中，用虚拟串口软件来模拟与塔机串口的通信，用串口调试助手来查看数据的接收（也可以用Java写一个串口接收程序，实际过程中我就是这么做的，这样对接收和查看数据比较方便），把所获得的串口数据放到txt中与真实数据进行对比。

我所设计的软件只是在电脑端操作的，对塔机进行配置和防碰撞判断，整个系统中所涉及的传感器等硬件不在我设计的范围之内，我只要能对串口数据进行接发即可，为了能给自己的在设计中带来方便，数据库中的存储数据与实际有偏差，影响不大。

1.3 串口通信简介

串口通信是PC机与嵌入式设备通信的一种方式，一般在通信的过程中需要一根串口线（现在的很多电脑没有串口，可用USB口代替）。串口接口常用的是RS-232串口，例如SUN公司的CommAPI分别提供了对常用的RS232串行端口和IEEE1284并行端口通讯的支持。RS-232-C(又称EIA RS-232-C，以下简称RS232)是1970年由美国电子工业协会制定的串行通讯的标准。RS232的通信协议是全双工的，所以它在工作的过程中可用同时进行数据的接发工作。

1.4 本论文的结构安排

本论文第一章为引言，介绍了塔机系统和自己设计内容，顺便把串口通信介绍了一下。第二章为软件设计方案论证，分别从编程语言的选取、编程平台的选取、数据库的选取和串口通信包的选取四个方面介绍了毕业设计的准备工作。第三章为软件设计，介绍数据库的设计、后台代码的设计、前台代码的设计。第四章为串口通信，由串口通信介绍、串口通信协议的介绍、串口通信代码的介绍三个方面组成。第五章为软件演示截图，详细介绍了软件的使用方法。第六章为总结和问题汇总，详细说明了本毕设的实现和在毕设过程中出现的大问题和问题的解决方法。

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