起重機(jī)械是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的設(shè)備。由于起重機(jī)械的作業(yè)過(guò)程和工作環(huán)境都比較復(fù)雜，因此危險(xiǎn)性較大，一旦發(fā)生事故，往往造成重大的經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。為了保證起重機(jī)械安全運(yùn)行，避免造成人身傷亡及機(jī)械損壞等事故，必須在起重設(shè)備上配備各種安全防護(hù) 裝置。起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)是指起重機(jī)上用于控制位 置、速度、防止墜落的裝置，按照《起重機(jī)械安 全規(guī)程》(GB6067—2010)規(guī)定，起重機(jī)安全裝 置共有22大類，主要包括限制器、限位器、緩沖 、防風(fēng)裝置等。

一、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)對(duì)起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的要求

我國(guó)對(duì)起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的強(qiáng)制要求較晚， 最早關(guān)于安全防護(hù)裝置的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是1985年6月6 日發(fā)布的《起重機(jī)械安全規(guī)程》(GB6067-85)。 ((起重機(jī)械安全規(guī)程》明確規(guī)定：各類起重機(jī)必 須按照要求安裝安全防護(hù)裝置，并在使用過(guò)程中 及時(shí)檢查、維護(hù)，使其保持正常工作性能。目 前該標(biāo)準(zhǔn)被《起重機(jī)械安全規(guī)程》 (GB6067- 10)取代。

1990年12月18日，國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布《起 重機(jī)械超載保護(hù)裝置安全技術(shù)規(guī)范》(GBl2602— 0)，明確了橋式起重機(jī)、門式(半門式)起重 機(jī)、塔式起重機(jī)、流動(dòng)式起重機(jī)、門座(半門座)起重機(jī)、鐵路起重機(jī)、電動(dòng)葫蘆、固定式起 重機(jī)必須安裝和使用的超載保護(hù)裝置。2009年， 該標(biāo)準(zhǔn)被《起重機(jī)械超載保護(hù)裝置》(GB 1 2602— 2009)取代。 2003年3月l 1日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《特種設(shè)備 安全監(jiān)察條例》 (國(guó)務(wù)院令第373號(hào))，明確規(guī) 定：特種設(shè)備使用單位應(yīng)當(dāng)對(duì)在用特種設(shè)備的安 全附件、安全保護(hù)裝置、測(cè)量調(diào)控裝置及有關(guān)附 屬儀器儀表進(jìn)行定期校驗(yàn)、檢修，并作出記錄。 2009年，該標(biāo)準(zhǔn)已被((特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》 (2009版)取代。 2008年1月28日，建設(shè)部頒布第120081 166 號(hào)文((建筑起重機(jī)械安全監(jiān)督管理規(guī)定》，明確 規(guī)定：沒(méi)有齊全有效的安全保護(hù)裝置的建筑起重 機(jī)械不得出租、使用；違反規(guī)定者，由縣級(jí)以上 地方人民政府建設(shè)主管部門責(zé)令限期改正，予以 警告，并處以5 000元以上3萬(wàn)元以下罰款。 2008年8月7日，國(guó)家質(zhì)檢總局頒布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 《塔式起重機(jī)》(GB／T503卜2008)，第5條相關(guān)條 款明確規(guī)定：塔機(jī)應(yīng)裝有報(bào)警裝置、顯示記錄裝 置、風(fēng)速儀及工作空間限制器。 2010年7月19日，《國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè) 安全生產(chǎn)工作的通知》(國(guó)發(fā)[20103 23號(hào))明確 要求“大型起重機(jī)械要安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)”。 2010年9月28日，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《貫徹落實(shí)<國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作 的通知>重點(diǎn)工作分工方案的通知》(國(guó)辦函( 20103 140號(hào))明確要求由國(guó)家質(zhì)檢總局牽頭，安 全監(jiān)管總局配合“督促落實(shí)大型起重機(jī)械安裝安 全監(jiān)控管理系統(tǒng)。” 

201 1年3月25日，國(guó)家質(zhì)檢總局與國(guó)家安全監(jiān) 管總局聯(lián)合制定Ⅸ大型起重機(jī)械安裝安全監(jiān)控管理 系統(tǒng)實(shí)施方案》，明確由國(guó)家質(zhì)檢總局牽頭負(fù)責(zé)， 國(guó)家安全監(jiān)管總局綜合協(xié)調(diào)，鐵道部、交通運(yùn)輸 部、工業(yè)和信息化部、電監(jiān)會(huì)、國(guó)資委等相關(guān)行業(yè) 主管部門參與實(shí)施，指導(dǎo)、督促地方和生產(chǎn)使用單 位落實(shí)大型起重機(jī)械安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的安全 主體責(zé)任及保障措施，確保大型起重機(jī)械安裝安全 監(jiān)控管理系統(tǒng)工作順利有效地實(shí)施。 從以上標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)及政策文件可以看出，我國(guó) 對(duì)起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)逐年加大強(qiáng)制管理的力度和范 圍，從早期的機(jī)械觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)式發(fā)展到目前的微機(jī) 可視化管理，從被動(dòng)式安全保護(hù)發(fā)展到主動(dòng)式安 全保護(hù)，從單機(jī)安全防護(hù)發(fā)展到基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 的安全監(jiān)控管理，從單一的數(shù)字顯示發(fā)展到漢字 顯示、圖形顯示、視頻顯示，從單一的起重量限 制器、力矩限制器發(fā)展到集群系統(tǒng)化管理、群塔 作業(yè)管理、全過(guò)程管理。

二、起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展

國(guó)內(nèi)起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)的時(shí)間較短，我 國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)工 作，從最初的引進(jìn)到仿制，逐漸走向自主創(chuàng)新。 以力矩限制器為例，早期的力矩限制器為機(jī) 械式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格較低。但它最大的缺點(diǎn)是 被動(dòng)式的安全防護(hù)，不能實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，司機(jī)只 能憑經(jīng)驗(yàn)估算起重量和起重力矩，準(zhǔn)確性不高， 在重載高速運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生沖擊，易誘發(fā)事故。 加之機(jī)械損傷和老化等因素，容易導(dǎo)致力矩限制 器失去保護(hù)作用，從而引發(fā)事故。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了電子模擬式力矩 限制器，它采用了模擬電路對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理 計(jì)算，其相對(duì)機(jī)械式有很大的進(jìn)步，但一定程度上 仍存在精度低、設(shè)計(jì)維護(hù)難度大、易損壞等問(wèn)題， 同時(shí)也不能解決實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行參數(shù)的問(wèn)題。

20世紀(jì)90年代，國(guó)內(nèi)研制出了數(shù)字式力矩限 制器，采用新型高性能單片機(jī)及外圍芯片，由主 機(jī)、起重量傳感檢測(cè)裝置、角度傳感檢測(cè)裝置、 長(zhǎng)度傳感檢測(cè)裝置、信號(hào)傳輸、控制線路組成， 性能更加穩(wěn)定，功耗更低，系統(tǒng)集成度更高，能 幫助操作者掌握起重機(jī)運(yùn)行情況。數(shù)字式力矩限 制器分為L(zhǎng)ED發(fā)光數(shù)碼管顯示型和液晶漢字顯示 型兩種。 目前先進(jìn)的數(shù)字式力矩限制器由微型計(jì)算機(jī)、傳感器、電磁閥控制、報(bào)警部分組成，能自 動(dòng)檢測(cè)出起重機(jī)吊載的重量及起重臂角度，并能 顯示出其額定載重量和實(shí)際載荷、工作半徑、起 重臂所處的角度。

具有實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測(cè)起重機(jī)工 況，自帶診斷功能，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)狀況報(bào)警及安全控 制。具有數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、抗干擾性強(qiáng)、安裝方 便，人機(jī)界面良好，提高了穩(wěn)定性、可靠性和易 用性。更有先進(jìn)的智能化安全監(jiān)控系統(tǒng)將起重機(jī)的主 要安全保護(hù)功能及作業(yè)狀態(tài)等信息綜合在一起， 形成了起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。 圖1塔機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)硬件配置 目前，國(guó)內(nèi)力矩限制器廠家很多，有廊坊 凱博、山東富友科技、鄭州東知潤(rùn)、杭州品茗科 技、宜昌三大安科、成都東侖科技、江西飛達(dá)電 氣等，絕大多數(shù)產(chǎn)品采用了集成電路芯片，設(shè)計(jì) 成多種安全功能組合、性能可靠、體積小、重量 輕的安全監(jiān)控系統(tǒng)，單從技術(shù)上看，部分國(guó)內(nèi)產(chǎn)品已 經(jīng)達(dá)到或接近進(jìn)口高端產(chǎn)品。但是，力矩限制器 市場(chǎng)相當(dāng)混亂，魚(yú)龍混雜，質(zhì)量參差不齊，以多 功能力矩限制器為例，從兩千元到十萬(wàn)元的產(chǎn)品 都有，跨度非常大。

多數(shù)廠家只生產(chǎn)主機(jī)部分， 所有傳感器都用外委加工，外殼、傳感器、接插 件、電纜的選擇也以價(jià)格因素為主，主機(jī)也選用 級(jí)別較低、價(jià)格便宜的電子元件。價(jià)格低廉產(chǎn)品的 綜合性能不穩(wěn)定、可靠性不高、使用周期不長(zhǎng)、返 修率較高、抗電磁干擾能力差，安全風(fēng)險(xiǎn)大。 在大型汽車式起重機(jī)和履帶式起重機(jī)領(lǐng)域， 國(guó)際上起重機(jī)制造廠商如利勃海爾、馬尼托瓦 克、特雷克斯、加藤，根據(jù)自己的起重機(jī)產(chǎn)品研 制與之配套的力矩限制器。國(guó)內(nèi)幾大起重機(jī)廠家 如徐工、三一、撫挖和中聯(lián)重科，也采用自行研 發(fā)或與其他公司合作的方式開(kāi)發(fā)專用力矩限制 器。以三一起重機(jī)為例，所有力矩限制器均為 自制，以該公司專用控制器為核心，開(kāi)發(fā)出既具 有安全保護(hù)又可以實(shí)時(shí)監(jiān)控的起重機(jī)安全保護(hù)裝 置，既能滿足力矩限制器功能要求，又能統(tǒng)計(jì)上 車鋼絲繩狀況、各拉板拉力值、下車發(fā)動(dòng)機(jī)、油 壓油溫、油耗、工作時(shí)間等信息，并集成GPS／ GPRS模塊，具備遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

其他起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)如超載限制器實(shí)現(xiàn)了從 機(jī)械式向電子式、數(shù)字式的過(guò)渡發(fā)展，形成系列 化；起升高度限位器有重錘式限位器和差動(dòng)螺旋 式限位器2種，近年部分起重機(jī)采用在原有限位 開(kāi)關(guān)的基礎(chǔ)上安裝高度傳感器組成起升高度指示 儀，除了限位功能，防止吊鉤起升高度超過(guò)允許 的最大起升高度造成沖頂事故，同時(shí)通過(guò)主儀表 可以顯示吊物的高度值，有-一定優(yōu)勢(shì)?；剞D(zhuǎn)限制 器一般采用將回轉(zhuǎn)傳感器安裝于回轉(zhuǎn)支承側(cè)面， 使回轉(zhuǎn)傳感器的小齒輪與回轉(zhuǎn)支承大齒圈相嚙 合，根據(jù)其旋轉(zhuǎn)測(cè)量回轉(zhuǎn)角度。目前新型回轉(zhuǎn)傳 感器采用多軸磁力計(jì)裝置，其原理是基于移動(dòng)設(shè) 備水平面上的方位變化來(lái)檢測(cè)地面磁場(chǎng)變動(dòng)，并 把處理后的數(shù)據(jù)存入磁力計(jì)的處理器，可以輸出 旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)速度以及報(bào)警等相關(guān)信息。