基于嵌入式系统的起重机倾角检测装置

顾雯雯 王 丹

南京市特种设备安全监督检验研究院 南京 210019

0 引言

起重机械在建筑运输领域起着重要的作用，主要用于在一定范围内垂直提升和水平搬运重物。由于吊臂与起重机主枝处为支点连接，当出现超载作业、基础不稳等情况下在支点上会产生较大力矩，故起重机倾覆事故时有发生，从而带来严重的人员伤亡后果[1]。本文设计了一种基于嵌入式的高精度双轴倾角传感器智能监控系统，以解决该问题。

该装置在硬件设计方面以处理器STM32F103为核心，选取的高精度倾角传感器SCA100T-D01最高精度可达0.001°，工作量程为±30°，操作温度为－40℃～125℃[2]。考虑到起重机为室外作业机械，在对检测数据处理时增加了温度补偿算法，从而可提高测量值的准确性。在软件设计方面主要为处理器移植实时操作系统FreeRTOS，以便进行数据的处理和管理系统各硬件资源，最终采用RS485通信模式实现数据与控制指令的传输，当起重机吊臂倾斜角超过预设值时，装置会及时报警并提醒操作人员，从而能有效预防起重机覆事故的发生。

1 系统硬件模块设计

系统主要由负责倾角检测的传感器模块，负责进行数据处理的处理器模块和数据通信传输模块等组成。总体结构如图1所示。

图1 系统硬件总体结构图

本装置选用的倾角传感器SCA100T-D01是SCA100T系列中基于3D-MEMS技术的传感器，具有体积小、采集数据分辨率高和稳定性好的特点。在数据传输方式上，该传感器可通过自带的SPI接口输出采集的数字量，通过该方式可使后期的数据处理过程更为方便[2]。……