塔式起重机是工程机械领域中重要的运输工具,特别在高层房屋建设中具有重要的作用。由于塔式起重机的结构和使用特点致使其发生事故的频率较高且会造成严重的经济财产损失。研发一套监控塔式起重机工况安全的系统具有重要的价值和意义。在上述背景下,同时结合企业的监控需求,本文研发了一套基于ARM和ZIGBEE无线网络的塔式起重机智能监控系统,它能实时监控塔式起重机的工况信息数据并在人机交互系统上实时显示,同时监控碰撞危险,并及时发出报警信息。该系统还具备GSM远程通信和SD卡数据存储功能,以保障塔式起重机的操作运行安全。本文的主要工作如下:(1)分析了塔式起重机的结构和运行特点以及监控系统的功能需求,对塔式起重机工作系统进行数学建模,设计了监控系统的框架方案。(2)设计以ARM-STM32处理器为核心的硬件电路系统和嵌入式软件系统。硬件系统包括GPRS模块、AD模块、SD卡模块、报警模块和ZIGBEE无线通信模块;软件系统包括监控各功能模块的实现。(3)设计基于迪文科技串口屏的人机交互系统。通过该人机系统实现系统的初始化过程和塔式起重机必要工况信息的显示。(4)设计基于ZIGBEE的短距离无线通信网络和基于GSM的远程通信网络。塔式起重机之间通过ZIGBEE共享工况数据从而防止碰撞发生;通过GSM网络可以与远程监控平台通信,保证塔式起重机处于安全监控之下。(5)设计了塔式起重机防碰撞算法。在实时危险距离判断的基础上结合塔式起重机的运动速度信息,对防碰撞的时间进行预测,从而更高效的实现系统的防碰撞功能,提高塔式起重机的工作效率。本文最后对该监控系统进行了模拟实验同时对测试结果进行了分析。结论表明该监控系统能对塔式起重机群进行实时监控,对关键数据在线显示,对危险信息及时报警,有效防止塔式起重机防碰撞的发生,结果达到预期目标。