摘 要

起重机作为一种现代化建设过程中广泛应用的重要的机器设备，具有起重量大、起升高度高、工作效率高、作业范围广等优点。但起重机具有结构庞大和机构复杂的特点，作业过程中技术难度较大，蕴藏危险因素较多。

本文通过ZigBee无线传输技术，将各传感器实时采集的塔式起重机的工作参数无线传输到上位机进行显示。上位机采用基于C 编程的QT软件编写而成，上位机对从串口接收的各参数数据进行分离并分别显示，以供操作人员判断塔式起重机是否处于安全工作状态。同时上位机能将检测过程中的数据进行保存，方便查看塔式起重机的运行状态。

论文主要研究了塔式起重机安全状态的检测方法，即塔式起重机各工作参数的测量及处理方法。

研究结果表明：ZigBee技术与QT相结合的方法可以实时监测塔式起重机工作状态下的各参数，为塔式起重机操作人员的工作提供便利。

本文的特色：ZigBee技术实现了信号的无线传输，大大减小了长距离传输过程中的信号损失。

关键词：塔式起重机；ZigBee；无线传输；QT

Abstract

As an important equipment in the process of modernization construction, crane has many advantages, such as lifting heavy weight, lifting high height, working efficiency and widely range of operation. But crane has the characteristics of huge structure and complex mechanism. It is difficult to operate in the course of operation, and there are many potential risk factors.

In this paper, the wireless transmission technology of ZigBee is adopted to transmit the work parameters of the tower cranes which are collected by each sensors in real-time to the host computer for display. PC using a QT programming software which based on C separate the parameter data received from the serial port and display for the operator to determine whether the tower crane is in safe working condition. At the same time, the host function saves the data during the inspection process to facilitate the inspection of the running state of the tower crane.

The paper mainly studies the detection method of the tower crane safety state, that is, the measurement and treatment method of the tower crane's work parameters.

The results show that the combination of ZigBee and QT can monitor the parameters of tower crane in real time and facilitate the operation of tower crane operators.

This paper features: ZigBee technology to achieve the wireless signal transmission, greatly reducing the long distance transmission process of signal loss.

Key Words：Tower crane；ZigBee；Wireless transmission；Q

目录

第1章 绪论 1

1.1研究课题的背景 1

1.2研究课题的意义 1

1.3.1国外研究概况 2

1.3.2国内研究概况 2

第2章 方案选择 4

2.1总体方案选择 4

2.2无线传输类型选择 4

2.3传感器类型选择 5

2.4上位机界面平台选择 6

第3章 系统硬件电路设计 7

3.1信息采集模块 7

3.1.1 拉力信号的采集 7

3.1.2 倾角信号的采集 8

3.2信息处理模块 10

3.2.1 CC2530单片机 10

3.2.2 网络协调器 11

3.2.3 终端设备 13

第4章 系统软件设计 15

4.1下位机软件设计 15

4.1.1 ZigBee协议概述 15

4.1.2 ZigBee设备类型 16

4.1.3 ZigBee网络地址分配机制 16

4.1.4 ZigBee协议栈架构 17

4.1.5 ZStack工作原理 18

4.2上位机界面设计 19

4.2.1 串口设置 20

4.2.2 数据处理 20

4.2.3 文件保存 20

第5章 系统功能测试 22

5.1角度测量试验 22

5.2系统整体性能试验 23

第6章 总结与展望 25

6.1工作总结 25

6.2展望 25

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪论

1.1研究课题的背景

伴随着我国经济的快速增长，我国的基础设施建设也出现高速发展的趋向，建筑工地上起重机的数量增长迅速。起重机拥有体积巨大与构造复杂的特点，起重机在工作时技术难度较大，一般由多个相异的方向的动作一起进行操作；起重机工作环境较为复杂，比如高温、高压的港口以及工地等环境。基于起重机上述的构造和特征，就确定了其是一类危险要素比较多的起重机械^[1][1]。而起重机械种类较多，有桥式、门式、塔式以及门座起重机等，在国家标准^[2][2]规定的不同起重机械的信息采集源和监控参数中可以看出塔式起重机需要监控的参数较为全面，有起吊的质量、起吊的力矩、起吊的高度、运动幅度等。且塔式起重机的数量相比于其它几种也较多，所以我最终选择塔式起重机作为本次毕业设计研究的对象。

塔式起重机具有重心比较高、工况复杂的显著特征，工作时很容易因超载、违规操作等发生安全事故，造成严重的经济损失以及人员伤亡。提高塔机工作安全性，减少经济损失和人员伤亡迫在眉睫。因此，本次毕业设计将塔机作为研究的对象，旨在设计一个减少塔式起重机的安全事故的载荷监控器。根据国家标准要求，起重机械载重监测系统由硬件部分与软件部分组成，载重监测系统的单元组成中必须涵盖信息采集、处理、输出、保存、显示输出模块等。起重机载重监控器可以有效减少安全生产事故，在诸多建筑行业等具有良好的运用前景。