基于LabVIEW的大型吊裝檢測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)

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目 錄
第1章 緒論 1
1.1 大型吊裝系統(tǒng)的檢測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1
1.1.1 大型吊裝系統(tǒng)的發(fā)展和問題 1
1.1.2 本課題研究的背景和意義 1
1.1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
第2章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 4
2.1 處理器的選擇 4
2.1.1 LPC2378的簡(jiǎn)介 4
2.1.2 LPC2378的編程平臺(tái)--LabVIEW for ARM 4
2.2 測(cè)距方案設(shè)計(jì) 5
2.2.1 超聲波測(cè)距原理 6
2.2.2超聲波測(cè)距系統(tǒng)框圖 6
2.3 數(shù)據(jù)通信模式選擇 9
2.4 電源方案設(shè)計(jì) 11
2.4.1 電池升壓設(shè)計(jì) 11
2.4.2 電池充電設(shè)計(jì) 11
2.5 無(wú)線視頻數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì) 12
2.6上位機(jī)軟件平臺(tái) 13
2.6.1 LabVIEW簡(jiǎn)介 13
2.6.2 軟件算法結(jié)構(gòu) 15
第3章 軟硬件模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16
3.1 超聲波測(cè)距系統(tǒng) 16
3.1.1 超聲波測(cè)距探頭選擇 16
3.1.2 超聲波測(cè)距硬件電路設(shè)計(jì) 17
3.1.3超聲波測(cè)距軟件設(shè)計(jì) 18
3.1.4超聲波測(cè)距系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析 22
3.2 ZigBee數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 23
3.2.1 ZigBee模塊組網(wǎng) 23
3.2.2 ZigBee主從節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24
3.2.3 ZigBee數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 25
3.3TCP/IP無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸系統(tǒng) 28
3.3.1 TCP/IP協(xié)議簡(jiǎn)介 28
3.3.2 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸系統(tǒng)上位機(jī)程序設(shè)計(jì) 30
3.4 集成系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu) 31
3.4.1 供電系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 31
3.4.2 處理器外圍電路的設(shè)計(jì) 33
第4章 吊裝系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝與調(diào)試 35
4.1 主從節(jié)點(diǎn)的實(shí)地安裝 35
4.1.1 主節(jié)點(diǎn)的安裝 35
4.1.2 從節(jié)點(diǎn)的安裝 35
4.2 吊裝系統(tǒng)模擬調(diào)試 36
第5章 系統(tǒng)方案存在問題及優(yōu)化 39
5.1 系統(tǒng)硬件存在的問題及優(yōu)化 39
5.1.1超聲波測(cè)距系統(tǒng)存在的問題 39
5.1.2 超聲波測(cè)距系統(tǒng)優(yōu)化 40
5.2電源電路管理系統(tǒng) 40
5.2.1電源電路存在的問題 40
5.2.2電源電路系統(tǒng)優(yōu)化 40
第6章 結(jié)論 42
致 謝 43
參考文獻(xiàn) 44


摘要：本文在分析國(guó)家核電在吊裝作業(yè)上發(fā)生的一次事故的基礎(chǔ)上，提出了一套基于LabVIEW的系統(tǒng)性解決方案。分別從定性和定量這兩個(gè)方面對(duì)吊裝物進(jìn)行判斷分析，以便其可以進(jìn)行安全、穩(wěn)定、快速的吊裝作業(yè)。
從定性上分析。本文提出了一種利用無(wú)線攝像頭進(jìn)行視頻采集，通過WIFI將現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)傳送給吊裝工程師的無(wú)線終端上的方案。工程師便可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境并結(jié)合吊裝經(jīng)驗(yàn)實(shí)施吊裝作業(yè)。傳回的視頻信號(hào)在后期處理過程中，不僅可以還原現(xiàn)場(chǎng)原狀，而且也可以根據(jù)需求適當(dāng)?shù)淖鲂﹫D像處理的算法，便于更優(yōu)的吊裝作業(yè)。
從定量上分析。本文提出了在吊裝物四周裝有超聲波測(cè)距模塊，并將測(cè)得的距離值通過ZigBee進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨?。吊裝工程師根據(jù)具體數(shù)據(jù)，從而可以實(shí)現(xiàn)吊裝物的快速定位。本方案的處理器使用的是NXP2378，并且本文重點(diǎn)詳述了NXP2378的編程平臺(tái)——LabVIEW for ARM工具包。
最后，根據(jù)系統(tǒng)需要，本文也介紹了安裝于吊裝物上的測(cè)距模塊的供電方案。方案中實(shí)現(xiàn)了外部電源與電池電源切換，鋰電池升壓，鋰電池充電等功能。使得系統(tǒng)更加完善，安全，可靠。
關(guān)鍵詞：LabVIEW，吊裝，無(wú)線攝像頭，超聲波測(cè)距，ZigBee，NXP2378

Lifting monitor based on LabVIEW
Abstract:Based on the analysis of the national nuclear power accident occurred on the lifting operation,this project presents a systematic solution based on LabVIEW. It respectively analyses and judges lifting objects from both qualitative and quantitative aspects to make sure this system can operate safely, stably and fast.
From the qualitative analysis.This article presents a wireless camera for video capture,and transmits live video programs via the WIFI signal to the hoisting engineer’s wireless terminal. And then the engineer will be able to carry on lifting operation by the live environment. During the period of dealing with the video returned back,the engineer can not only review the live environment, but also add the IPA if necessary..
From a quantitative analysis. This article holds the view that four ultrasonic ranging modules can be installed around the lifting subject, and then return the data through ZigBee. Hoisting engineer can make fast fixed position come true via the specific data. This system chooses NXP2378 as its processor, and this article details the NXP2378 programming platform - LabVIEW for ARM toolkit.
Finally, to satisfy the system needs, the article also describes the power module for the ultrasonic ranging module installed around the lifting subject. This system achieve the transition beteween external power supply and battery power, and boost lithium battery,together with lithium battery charging and other functions. Making the system more perfect, safeand reliable.
Keywords: LabVIEW, lifting, wireless camera, ultrasonic ranging, ZigBee, NXP2378