基本信息
- 项目名称：
- 卷扬机智能定位遥控系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 卷扬机智能定位遥控系统主要运用到施工卷扬机提升领域，实现卷扬机吊车精确平层定位的功能。本作品利用加速度传感器检测卷扬机升降的加速度，并通过单片机对测得加速度数据进行处理，计算出位移，然后把数据存入单片机存储器中，作为比较定位数据；作品实现了主控显示模块、电机控制模块、加速度检测模块之间无线通信，从而可以动态地控制卷扬机在不同高度的楼层间进行精确定位，提高输送效率，整体提高工地的施工效率。
- 详细介绍：
- 摘 要：本作品主要应用在建筑施工卷扬机上，采用加速度传感器定位技术，不仅可以动态地控制卷扬机在不同高度的楼层间进行精确定位，提高施工过程中建筑材料的输送效率，解决了现卷扬机定位精度不高的瓶颈问题，满足了建筑业对卷扬机提升设备的需求，同时以弱电控制强电，很大程度上提高了操作的安全性。 关 键 词：卷扬机智能定位遥控系统 高效 加速度传感器 精确定位 作品结构： 1.主控显示模块，用于发出 控制命令并显示定位的楼层； 2.加速度检测模块，用于检 测吊车加速度，并计算出吊车运动 的位移； 3.电机控制模块， 用于接收 主控显示模块和加速度检测模块的 控制信号，从而控制电机的启停及 正反转，使卷扬机吊车准确定位。 工作原理： 该卷扬机智能定位遥控系统系统主要运用到施工卷扬机上，利用加速度传感器检测卷扬机升降的加速度，并通过单片机对测得加速度数据进行处理，计算出卷扬机所经过的位移，然后把数据存入单片机存储器中，以此方法存入各个楼层的预到达位置的数据，作为比较定位数据；通过无线传输，实现主控显示模块与电机控制模块、加速度检测模块与电机控制模块之间相互通信，从而可以动态地控制卷扬机在不同高度的楼层间进行精确定位，提高了施工过程中建筑材料的输送效率,提高了工地的工作效率。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.设计、发明该作品目的： 开发一款定位精度高、操作安全的卷扬机智能定位系统，以提高卷扬机的工作效率，实现卷扬机的智能化操作与高效运输。 2.基本思路： 在原有卷扬机的基础上作相应的改进，从而提高卷扬机的定位精度和工作效率。主控显示模块用于发出控制命令并显示预到达楼层；加速度检测模块用于检测吊车加速度，并计算出吊车的移动位移；电机控制模块用于接收主控显示模块和加速度检测模块的控制信号，从而控制电机的启停及正反转，使卷扬机吊车准确定位。 3.创新点： a.首次实现无线遥控智能定位，高效安全操作：本作品使用一个无线手持遥控器(只需在无线遥控器上按下数字键“n”，卷扬机就能一次性准确到达第“n”层，实现卷扬机在施工楼层任何位置的准确定位，且运用无线传输技术，无需布线，安装使用方便。 b.加速度传感器精确计算位移定位精度高：将一个香烟盒大小的加速度传感器模块（如图3）固定在卷扬机的吊车之上，时时计算吊车位移，测量精度大大提高，并配以电机调速器，电机匀速可调，实现吊车的平稳停车，经试验得定位误差小于1厘米。 c.实现模块化设计，节省成本，使用安装方便 4.技术关键： 实现加速度传感器精确测量位移 无线远程的精确控制 电机闭环控制，运行稳定。 5.技术指标： 数据传输率：≦400KHz 工作电压：3.3V~5.5V 功率：<6MV 加速度分辨率：<1mg 频段数量：125个 收发模式切换时间：<650μs
科学性、先进性
- 1.作品科学性： 本作品由主控显示模块、电机控制模块、加速度检测模块三个模块组成。用主控显示模块上的数值按，向单片机发送命令，通过无线传输，把控制信号传送给电机控制模块 ；加速度检测模块安装在卷扬机吊车上，检测吊车运动加速度，MCU通过对数据进行处理，求得卷扬机吊车移动的位移，然后经无线数据传输把数据传送给电机控制模块，在电机控制模块中进行数据比较，当数据匹配时，电机控制模块控制电机停转，从而对卷扬机吊车精确定位。 2.作品先进性： 在建筑工地上，现用卷扬机主要靠操作员目测定位，精度低，需要反复升降才能准确定位，效率低；特别是在天黑和能见度不高的天气中，或楼层较高时，靠目测，精确定位很难实施。本作品解决如上所述难题。 在该卷扬机定位系统中，无线数据传输技术的应用，使工作效率大大提高。同时操作人员能够用遥控器轻松控制卷扬机，实现了以弱电控制强电的突破，保证操作人员的人身安全，使卷扬机也有了咱自己的遥控器！
获奖情况及鉴定结果
- 1.作品已申请中国、美国、德国、日本等国专利； 2.三代作品被邀请参加2011年全国科技活动周暨北京科技展，赢得陈佳洱院士等专家的高度赞评；一代作品参加第八届中国无锡太湖博览会，赢得何志明院士等专家的一致好评，专家给定的鉴定语：很有创意，实用性强； 3.作品的相关情况在《中国教育报》、《中国矿业报》、《教育》旬刊、《大河报》、《东方今报》等媒体详细报道。
作品所处阶段
- 第一、二代卷扬机定位系统已经完成，第三代卷扬机定位系统正在研制改进中。
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 实物、产品 模型 图纸 现场演示 图片 录像 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.使用说明： a.开键盘锁：按下无线手持遥控器的开锁键，解锁；b.设定楼层的高度；c.需要将物料提升到第几层只需按下相应楼层的数字键即可；d.便捷键的使用：在相邻的楼层也可以直接使用加1或者减1按键；e.锁定键盘：施工结束时，为了防止无意触动造成的误操作，按下锁定键，对操作盘进行锁定，避免意外事故的发生。 2.技术特点和优势：a.无线智能定位，使用安装方便 b.定位精度高，误差小于1厘米 c.以弱电控制强电，安全系数高d.卷扬机工作效率提高20% 3.使用范围：建筑等提升领域 矿用提升机 油田抽油机 4.市场及经济效益： 作品应用于建筑提升领域，具有安全高效、定位精度高等一系列优点，提高了工地的施工效率。而且操作人员的人身安全得到保障；应用前景十分广阔。 根据相应的测试数据，运输的物料的效率提高20%，缩短了相应的工期，以一栋20层楼一个月运输的物料量为例，从所需人工、工作效率、劳动强度、安全系数、设备成本等几个方面综合考虑可月节省各种费用2万元
同类课题研究水平概述
- 1.国内卷扬机定位系统研究现状： 我国对卷扬机定位系统的研究起步较晚，已经产品化的定位系统存在结构功能简单，定位精度低以及安全性能差等缺点。有些卷扬机虽然功能比较齐全，但控制系统复杂，系统成本高且可靠性低。国内卷扬机定位系统仍处在一个不太成熟的阶段。 广东省康伯君申请了 “卷扬机定位控制电路”专利（专利号：CN200420044389.1），而该电路包括主电路、控制电路定位信号电路。所述主电路是将电网电源与卷扬机电机和制动电磁铁通过交流接触器热继电器RJ依次相连接，所述交流接触器的通、断受所述控制电路控制，所述控制电路接受所述定位信号电路的定位信号后对所述主电路中的所述卷扬机电机的电源实施通、断及倒相控制，实现卷扬机的运转、停止、正转和反转。 2.国外卷扬机定位系统研究现状： 由美国KREBS WOLFGANG、 MUNZEBROCK ANTON、 DEMAG CRANES 和 COMPONENTS GMBH申请的专利电动卷扬机控制装置（专利号：US2001020698）优先权 20000313 DE 2000101323）,主要通过较复杂的机械结构解决定位精度问题，实用性价值不高。 基于目前建筑工地卷扬机提升定位系统效率低的实际情况，研制一种智能的、节能的、定位精度高、操作安全的卷扬机定位装置就显得意义重大，该作品的正是基于此背景，尤其在创新性和实用性方面都实现了巨大的突破，此作品适用于建筑等卷扬机使用比较普遍的场所，而此作品解决了现用卷扬机定位精度低的现状，从所需人工、工作效率、劳动强度、安全系数、设备成本等几个方面降低了施工的综合成本，提高了建筑单位的效益市场前景广阔。
