近年來，隨著我國建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，塔機(jī)的需求量越來越大。塔機(jī)是事故發(fā)生概率較大的特種設(shè)備，影響塔機(jī)安全運(yùn)行的因素非常多，如司機(jī)的違規(guī)操作、天氣惡劣、不正確吊載貨物，塔機(jī)周圍存在障礙物等等。部分施工企業(yè)為趕工期、搶進(jìn)度，超重吊載、超力矩起吊作業(yè)現(xiàn)象十分突出，因此研究一種能夠準(zhǔn)確采集當(dāng)前塔機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過GPRS將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到數(shù)據(jù)中心的塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的；塔式起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對塔機(jī)的違章和違規(guī)操作進(jìn)行及時(shí)的聲光報(bào)警提示、超限限位等輸出操作，降低塔機(jī)事故發(fā)生的幾率。目前我國塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集主要是通過接近開關(guān)和電位器來實(shí)現(xiàn)，接近開關(guān)和電位器重復(fù)性差、測量誤差易累積、測量精度低，測量數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確反映塔機(jī)的工作狀態(tài)。甚至一些廠家需要撤掉塔機(jī)出廠時(shí)的機(jī)械限位來安裝監(jiān)控系統(tǒng)，不能有效的對違規(guī)操作進(jìn)行限位，加大了塔機(jī)發(fā)生事故的概率。

針對上述原因，設(shè)計(jì)一種不拆除原有機(jī)械限位的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可準(zhǔn)確采集塔機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對工作區(qū)域內(nèi)存在的不安全因素采取有效措施進(jìn)行安全避讓并聲光提醒。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了塔機(jī)工作時(shí)的幅度、高度、回轉(zhuǎn)角度、載重、載重比、力矩比和風(fēng)速信號的精確采集；液晶顯示器以圖形和文字的形式形象直觀地顯示塔機(jī)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)；通過GPRS將數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心將接收的數(shù)據(jù)分析處理后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺(tái)以圖形和數(shù)據(jù)的形式將塔機(jī)的工作狀態(tài)展示給監(jiān)督管理者，通過該平臺(tái)可以對超載、違章吊重次數(shù)多、工地強(qiáng)拆限位器和安全管理不到位的人員進(jìn)行有針對性的監(jiān)管。

塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)由人機(jī)接口模塊(主機(jī))、傳感器采集模塊、GPS定位模塊、GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊、繼電器控制模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)督管理平臺(tái)組成。人機(jī)接口模塊主要放在駕駛室中，以數(shù)字的形式顯示當(dāng)前的高度、幅度、回轉(zhuǎn)角度、風(fēng)速和載重等數(shù)據(jù)信息，同時(shí)采用圖形和特性曲線顯示當(dāng)前的力矩、高度和幅度等信息，更加形象和直觀，通過按鍵設(shè)置現(xiàn)場工作參數(shù)和限位參數(shù)，傳感器模塊主要完成高度、幅度、角度、載重、風(fēng)速等信號的采集，并通過CAN總線的方式連接到主機(jī)上，主機(jī)將接收的信息顯示到人機(jī)接口模塊上，GPS模塊完成對塔機(jī)安裝地點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，當(dāng)GPRS模塊和數(shù)據(jù)中心處于連接狀態(tài)時(shí)，主機(jī)通過GPRS模塊將塔機(jī)的相應(yīng)數(shù)據(jù)按規(guī)定的時(shí)間間隔和協(xié)議傳遞到數(shù)據(jù)中心，當(dāng)模塊和數(shù)據(jù)中心處于斷開狀態(tài)時(shí)，主機(jī)將塔機(jī)的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行本地U盤存儲(chǔ)，當(dāng)塔機(jī)空閑時(shí)再將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心，保證了數(shù)據(jù)的完整性；繼電器控制模塊根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和用戶設(shè)定的參數(shù)實(shí)現(xiàn)對塔機(jī)的限位等操作，降低了危險(xiǎn)陛操作的次數(shù)；遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺(tái)提供了塔機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、工作循環(huán)、塔機(jī)的違章操作次數(shù)、塔機(jī)的位置顯示、區(qū)域內(nèi)障礙物的報(bào)警顯示，圖l為系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)

塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)是如何快速準(zhǔn)確地采集到塔機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的高度、幅度、角度、起重量、風(fēng)速等傳感器采集的信號通過CAN總線連接到主機(jī)上。CAN總線在報(bào)文標(biāo)識符上，把節(jié)點(diǎn)分成不同的優(yōu)先級，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息發(fā)生沖突時(shí)，優(yōu)先級較低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)的退出發(fā)送，高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)可不受影響的傳輸數(shù)據(jù)，大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間，提高了主機(jī)的運(yùn)算速度，增強(qiáng)了采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性；報(bào)文采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，同時(shí)在每幀數(shù)據(jù)末尾加上數(shù)據(jù)校驗(yàn)位，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

高度和幅度傳感器采用重復(fù)性高、累積誤差小、受溫度影響小的霍爾傳感器，霍爾傳感器在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1％、線性度優(yōu)于0．1％、動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間小于l郵；角度傳感器采用磁阻效應(yīng)傳感器，其內(nèi)置溫度補(bǔ)償最大限度減少了指向角的溫度漂移，內(nèi)置微處理器計(jì)算傳感器與磁北夾角，具有指向零點(diǎn)修正功能，當(dāng)傳感器學(xué)習(xí)完后，能夠根據(jù)磁場分布準(zhǔn)確測量出當(dāng)前的角度，同時(shí)現(xiàn)場安裝十分方便。