塔式起重机是建筑施工中不可缺少的物料运输机械,其应用越来越广泛,人们对塔机的要求也越来越高,塔机运行的安全性能是否达标已经成为威胁建筑工地工作人员的生命安全的重要元素,因此,对塔机运行状态的监督显得尤为重要。本课题是基于国家“十一五”科技支撑计划“建筑工程装备研究与产业化开发”的子课题“群塔集中网络化管理技术与装置研究”开展的。本文为该项目中的塔机运行防碰撞、三维监视及数据处理系统的开发。本文在研究了当前国内外现有的群塔作业防碰撞及监视系统的基础上,针对其存在的问题,提出以OpenGL图形设备接口为三维监视系统的载体,利用齐次变换技及包围盒术来作为系统的防碰撞算法,以ODBC管理的Access为数据库来开发新一代群塔作业防碰撞及监视系统。系统的主要作用是建立虚拟工况来模拟实际工况中塔机和障碍物,实时采集塔机的各个姿态参数,计算塔机与塔机及塔机与障碍物间的相互位置关系,在危险状态发出预警,并对塔机运行进行监视。防碰撞引擎及三维监视所用数据包括工况现场采集的工地坐标信息,三种类型塔机(平臂塔机、平头塔机及动臂塔机)位置及数量信息,两种类型障碍物(圆柱体及正六面体)的位置、数量、形态信息及塔机的姿态数据信息(由数据采集卡采集)。系统配有数据库,系统工作同时,以时间为主键,记录一定时间范围内塔机的各个姿态参数。实现“黑匣子”功能,方便数据管理及事故分析。系统采用模块化设计,整个系统由以下几个模块组成:参数载入模块、模型载入模块、模型建立模块、数据采集模块、防碰撞计算模块、演示监视模块、警告及报警模块、数据存储模块、数据显示模块及文件操作部分。本文建立了群塔防碰撞系统的实验系统,以角度传感器采集塔机角度信息,以位移传感器采集塔机小车位置信息,实现实际工况的模拟。系统的调试结果表明,本文研制的防碰撞及监视系统运行良好,能够有效对塔机运行过程中碰撞的危险予以预警。