实现防碰撞预警系统的仿真程序开发

该防碰撞系统的实现,需要考虑以下几个方面的问题:

(1)运动数据的采集。由于缆机与各转动设备是运动的,为计算各运动设备之间的距离,必须知道各运动件的具体坐标位置。空间定位系统GPS是一种很好的测量运动物体坐标值的理想仪器。在缆机与各转动设备上考虑安装一个GPS,在皮带机上各安装一个测速传感器。由于移动塔机是整体运动体,在移动塔机起重臂吊装混凝土的塔罐和移动塔机平衡臂上各安装一个GPS,就既可以定出移动塔机机身的坐标值,也可以知道塔罐和起重臂的位置。两个缆机在其吊罐上各安装一个GPS,塔机、顶带机、塔带机各种转动设备,由于各自机身相对于地面是固定不动的,只在它们的塔罐上各安装一个GPS就可以得到相应需要知道的数据。由于GPS只能得到运动件的坐标值,而这些坐标值存在较大的误差,采集到的坐标数据要进行拟合处理再传给下级接收者。

(2)数据的分析计算。对采集到的数据进行分析计算是整个预警系统的核心环节。从GPS传过来的坐标值,要经过再一次的拟合计算,以定出各运动件的运动失晕速度。这里包括缆机的横向运动速度、缆机塔罐沿缆绳方向的运动速度、缆机塔罐上下方向的垂直运动速度,各转动设备起重的转动角速度、皮带机的运动速度、各运动件的运动加速度。将这些速度和加速度,以及各设备自身正常制动加速度和紧急制动加速度作为分析计算的数据。根据当前各运动件的运动状态,预测10s之后的运动状态,再根据10s之后的运动状态值,计算各干涉件的最小距离,由得到的最小距离,再判断是否满足报警条件。(www.xing528.com)

(3)预警警报部分。预警部分用PLC 来完成,在每个需要预警的设备操作台上,安装一套警报指示灯装置。由控制器把分析计算的结果转变成电信号,有3个警报级别,分别是警示、正常制动和紧急制动,以不同的指示灯的颜色的变化,来确定处于什么预警级别,从而提醒操作人员,是用制动还是紧急制动、正常情况以及处于准备制动(警示)中。一般情况下,只要操作人员能在2s的反应时间内,对警报作出相应的反应,就不会在这些施工设备中、尤其是转动设备中出现紧急制动情况。如果有紧急制动,则对设备的损坏相当严重。如果没有警报指示,操作人员则只能根据目测和经验,这样难免会有差错发生。根据警示灯的变化来操作运动设备,只要反应及时,完全可以避免碰撞事故的发生。

(4)运动仿真。此套防碰撞预警系统的开发,因为现实条件的限制,不可能在施工现场进行调试,在计算机上开发出一套仿真程序成为唯一之选。仿真部分用到的固定数据,由施工现场提供。一些变化数据,由GPS采集之后,进行处理,再传给仿真程序。实际投入使用时,仿真部分可达到在计算机屏幕上看到的各运动件的运动状态,完全和实际施工现场相同。仿真部分不起控制作用,只起辅助调试及运行时总体调度的作用。