近年來，隨著我國建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，塔機的需求量越來越大。塔機是事故發(fā)生概率較大的特種設備，影響塔機安全運行的因素非常多，如司機的違規(guī)操作、天氣惡劣、不正確吊載貨物，塔機周圍存在障礙物等等。部分施工企業(yè)為趕工期、搶進度，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確采集當前塔機運行數(shù)據(jù)，并通過GPRS將采集的數(shù)據(jù)實時上傳到數(shù)據(jù)中心的塔機安全監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的；塔式起重機監(jiān)控系統(tǒng)對塔機的違章和違規(guī)操作進行及時的聲光報警提示、超限限位等輸出操作，降低塔機事故發(fā)生的幾率。目前我國塔機監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集主要是通過接近開關和電位器來實現(xiàn)，接近開關和電位器重復性差、測量誤差易累積、測量精度低，測量數(shù)據(jù)不能準確反映塔機的工作狀態(tài)。甚至一些廠家需要撤掉塔機出廠時的機械限位來安裝監(jiān)控系統(tǒng)，不能有效的對違規(guī)操作進行限位，加大了塔機發(fā)生事故的概率。

針對上述原因，設計一種不拆除原有機械限位的塔機監(jiān)控系統(tǒng)，可準確采集塔機運行數(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行安全避讓并聲光提醒。該系統(tǒng)實現(xiàn)了塔機工作時的幅度、高度、回轉(zhuǎn)角度、載重、載重比、力矩比和風速信號的精確采集；液晶顯示器以圖形和文字的形式形象直觀地顯示塔機當前運行狀態(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)分析處理后存儲到數(shù)據(jù)庫中，遠程監(jiān)控管理平臺以圖形和數(shù)據(jù)的形式將塔機的工作狀態(tài)展示給監(jiān)督管理者，通過該平臺可以對超載、違章吊重次數(shù)多、工地強拆限位器和安全管理不到位的人員進行有針對性的監(jiān)管。

塔式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)由人機接口模塊(主機)、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程監(jiān)督管理平臺組成。人機接口模塊主要放在駕駛室中，以數(shù)字的形式顯示當前的高度、幅度、回轉(zhuǎn)角度、風速和載重等數(shù)據(jù)信息，同時采用圖形和特性曲線顯示當前的力矩、高度和幅度等信息，更加形象和直觀，通過按鍵設置現(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、風速等信號的采集，并通過CAN總線的方式連接到主機上，主機將接收的信息顯示到人機接口模塊上，GPS模塊完成對塔機安裝地點的準確定位，當GPRS模塊和數(shù)據(jù)中心處于連接狀態(tài)時，主機通過GPRS模塊將塔機的相應數(shù)據(jù)按規(guī)定的時間間隔和協(xié)議傳遞到數(shù)據(jù)中心，當模塊和數(shù)據(jù)中心處于斷開狀態(tài)時，主機將塔機的相應數(shù)據(jù)進行本地U盤存儲，當塔機空閑時再將數(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)實時數(shù)據(jù)和用戶設定的參數(shù)實現(xiàn)對塔機的限位等操作，降低了危險陛操作的次數(shù)；遠程監(jiān)控管理平臺提供了塔機的實時數(shù)據(jù)、工作循環(huán)、塔機的違章操作次數(shù)、塔機的位置顯示、區(qū)域內(nèi)障礙物的報警顯示，圖l為系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

數(shù)據(jù)采集模塊設計

塔式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵設計是如何快速準確地采集到塔機運行數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的高度、幅度、角度、起重量、風速等傳感器采集的信號通過CAN總線連接到主機上。CAN總線在報文標識符上，把節(jié)點分成不同的優(yōu)先級，當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息發(fā)生沖突時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動的退出發(fā)送，高優(yōu)先級的節(jié)點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間，提高了主機的運算速度，增強了采集數(shù)據(jù)的實時性；報文采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低，同時在每幀數(shù)據(jù)末尾加上數(shù)據(jù)校驗位，保證了數(shù)據(jù)的準確性。

高度和幅度傳感器采用重復性高、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％、動態(tài)響應時間小于l郵；角度傳感器采用磁阻效應傳感器，其內(nèi)置溫度補償最大限度減少了指向角的溫度漂移，內(nèi)置微處理器計算傳感器與磁北夾角，具有指向零點修正功能，當傳感器學習完后，能夠根據(jù)磁場分布準確測量出當前的角度，同時現(xiàn)場安裝十分方便。