國際上塔機(jī)設(shè)計(jì)制造行業(yè)較發(fā)達(dá)的國家主要有德國、法國、英國、意大利、西班牙、丹麥、俄羅斯、美國和日本。比較著名的廠家有德國的LIEBHERR公司、WOLFF公司、法國的POTAIN公司、意大利的SIMMA等幾十家制造商，其產(chǎn)品占據(jù)國際起重機(jī)市場的大部分份額，也代表著塔機(jī)生產(chǎn)的最先進(jìn)技術(shù)。他們大都根據(jù)自己的塔機(jī)產(chǎn)品研制有配套的安全監(jiān)控裝置。

    法國POTAIN公司的塔機(jī)安全監(jiān)控產(chǎn)品由Dialog Visu人機(jī)交互顯示裝置和Top Tracing區(qū)域限制裝置兩部分組成。其中，Dialog Visu能夠?qū)τ嘘P(guān)電源供電條件、制動(dòng)器和其他部件的技術(shù)狀況相關(guān)的23項(xiàng)信息進(jìn)行處理，如檢測參數(shù)超出極限值，系統(tǒng)會向駕駛員發(fā)出燈光警示信號。Top Tracing通過限制區(qū)域的預(yù)先規(guī)劃，可以同時(shí)最多解決9臺塔機(jī)之間的相互碰撞問題。

    新加坡e-build公司是生產(chǎn)塔機(jī)防碰撞產(chǎn)品的國際專業(yè)廠商，其最新產(chǎn)品TAC-3000防碰撞系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)塔吊群的防碰撞、工作邊界限制以及區(qū)域保護(hù)功能。該系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男问綄⒚颗_塔機(jī)上的中央處理器連接起來，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測每臺塔機(jī)水平臂的對地運(yùn)動(dòng)后計(jì)算出塔機(jī)間的相對位置，實(shí)現(xiàn)防碰撞功能。

    國內(nèi)塔機(jī)的安全監(jiān)控產(chǎn)品開發(fā)起步較晚，從上世紀(jì)80年代初，有關(guān)行業(yè)、大專院校、研究院所等單位對超載保護(hù)裝置進(jìn)行了研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，發(fā)展至今也己漸成規(guī)模。近年來電子技術(shù)的發(fā)展，使目前國內(nèi)安全監(jiān)控裝置的技術(shù)水平上了一個(gè)新的臺階，研究水平也有了長足進(jìn)步。但其主要性能與國外同類產(chǎn)品相比，仍有較大的差距。目前，國內(nèi)比較有影響的有以下一些產(chǎn)品:

    長沙匯智科技有限公司(原長沙浦沉電子安全信息技術(shù)開發(fā)有限公司)的ACS系列力矩限制器。采用漢顯技術(shù)，其所有的操作均可用漢字菜單顯示;采用大型液晶圖形點(diǎn)陣顯示，能直觀清晰地顯示出起重機(jī)工作圖形及工況參數(shù);具有自診斷功能，直接用漢字提示出故障現(xiàn)象和處理辦法等;具有“黑匣子”功能，可自動(dòng)記錄起重機(jī)在作業(yè)過程中的危險(xiǎn)工況，為事故分析處理提供依據(jù)。

    成都新泰建筑機(jī)械有限公司的CXT/20P塔機(jī)監(jiān)控及安全保護(hù)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示塔機(jī)額定重量、實(shí)際重量、小車幅度、吊鉤高度、力矩幅值、回轉(zhuǎn)角度，具有電子力矩限制器功能，監(jiān)控界面中以色塊形式動(dòng)態(tài)直觀的顯示塔機(jī)力矩變化。其CXT/800塔機(jī)群防互撞及區(qū)域保護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)塔機(jī)防互撞、區(qū)域限制、分界區(qū)域防護(hù)功能，其工作原理與國外TAC-3000防碰撞系統(tǒng)相同。

由西安智敏測控科技有限公司生產(chǎn)的ZM-ACS30L塔吊群智能防碰撞系統(tǒng)，可用于復(fù)雜建筑施工環(huán)境下塔吊群協(xié)同作業(yè)的防碰撞安全監(jiān)控。該系統(tǒng)由主控器、彩色液晶顯示屏及無線傳輸模塊組成。每臺塔機(jī)上的主控制器在對自身狀態(tài)(如起升高度、回轉(zhuǎn)半徑、小車幅度)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的同時(shí)，通過無線傳輸模塊使同一施工環(huán)境下相互關(guān)聯(lián)的塔機(jī)組成一個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)塔機(jī)的狀態(tài)信息通過信息網(wǎng)在各塔機(jī)之間進(jìn)行傳遞，塔機(jī)上的主控器根據(jù)檢測到的本機(jī)信息以及網(wǎng)絡(luò)中其它塔吊的信息，進(jìn)行防碰撞計(jì)算，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行報(bào)警。

綜上所述，國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)存在的問題:

(1)塔機(jī)安全保護(hù)系統(tǒng)是由一些超載保護(hù)裝置構(gòu)成的，它取決于個(gè)別運(yùn)行參數(shù)的大小，沒有將各參數(shù)綜合起來分析塔機(jī)的安全預(yù)警問題。國內(nèi)外現(xiàn)有的安全保護(hù)裝置僅能實(shí)時(shí)顯示塔機(jī)實(shí)際重量、小車幅度、吊鉤高度、力矩幅值、回轉(zhuǎn)角度等運(yùn)行參數(shù)，在監(jiān)控界面中以色塊形式動(dòng)態(tài)直觀顯示這些參數(shù)的變化，只要這些參數(shù)不超過設(shè)定值即認(rèn)為是安全的。傳統(tǒng)安全保護(hù)裝置的工作原理是當(dāng)塔機(jī)的某一參數(shù)達(dá)到所限定值時(shí)突然起作用，產(chǎn)生的巨大沖擊直接損害塔機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

另外，塔機(jī)作業(yè)環(huán)境惡劣，作業(yè)空間大，司機(jī)難以準(zhǔn)確判斷塔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，不能有效地操作塔機(jī)，作業(yè)效率低。而且，在現(xiàn)代施工現(xiàn)場塔機(jī)經(jīng)常處于接近極限狀態(tài)作業(yè)，司機(jī)注意力長時(shí)間高度集中，勞動(dòng)強(qiáng)度大，易疲勞。這些都為造成塔機(jī)的重大事故埋下了隱患。

 影響塔機(jī)的安全因素很多，不僅與運(yùn)行參數(shù)有關(guān)，還與組合動(dòng)作、操作水平、風(fēng)載等隨機(jī)因素有關(guān)。塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)不能僅考慮起重力矩、起重量、位置、速度、加速度等確定性因素，還要考慮風(fēng)速風(fēng)向、操作狀態(tài)、剩余壽命及環(huán)境溫度等因素，應(yīng)該建立基于多源信息集成的安全預(yù)警機(jī)制，做到防患于未然。

(2)沒有適合監(jiān)測塔機(jī)整體失穩(wěn)和碰撞的傳感技術(shù)。塔機(jī)屬大型鋼結(jié)構(gòu)，但它又與橋梁、塔架、井架等大型鋼結(jié)構(gòu)不同，它是不斷運(yùn)動(dòng)的，停機(jī)時(shí)由于風(fēng)載和地面振動(dòng)的激勵(lì)塔頂擺幅達(dá)300mm以上，起吊重物時(shí)塔頂擺幅可達(dá)800二以上，而且擺動(dòng)的方向和幅度是隨機(jī)的。因此，從理論上講塔臂和塔身是一個(gè)低頻、大振幅的隨機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)，目前還沒有實(shí)用的傳感技術(shù)用來監(jiān)測塔機(jī)的整體擺動(dòng)及與周圍障礙物間的距離。

 解決塔機(jī)防碰撞問題，目前應(yīng)用較多的是電子器件控制防碰撞。這些裝置的主要特點(diǎn)是采用電子控制，由塔機(jī)小車機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)部件處安裝的傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)及司機(jī)室顯示屏等組成，在多臺塔機(jī)工作的建筑工地，操作者可根據(jù)施工場地的具體情況和各臺塔機(jī)在某一段時(shí)間內(nèi)的工作范圍，劃分出各臺塔機(jī)的工作允許區(qū)域與禁止區(qū)域，然后將禁止區(qū)域或塔機(jī)可能與其他物體相互碰撞的空間幾何參數(shù)編程輸入防撞系統(tǒng)，防碰撞裝置根據(jù)輸入的參數(shù)，控制塔臂的旋轉(zhuǎn)范圍從而預(yù)防碰撞事故的發(fā)生。但這種方法也存在不足之處，首先工程建筑場地的情況是時(shí)刻不斷變化的，塔機(jī)的工作允許區(qū)域與工作限制區(qū)域是會隨情況相互轉(zhuǎn)換的，工作允許區(qū)域會變成工作限制區(qū)域，限制區(qū)域也會變成允許區(qū)域，而且有時(shí)這種變化是較快的。電子控制系統(tǒng)在應(yīng)對這種變化特別是突發(fā)事件的變化存在不足之處，靈活性欠缺。其次，電子控制防碰撞系統(tǒng)中塔機(jī)工作人員往往只得按照事先劃分工作區(qū)域與限制區(qū)域的參數(shù)工作，如果想要對允許區(qū)域與限制區(qū)域作適當(dāng)?shù)母淖儎t需重新計(jì)算劃分設(shè)定參數(shù)，耗時(shí)耗力，限制了塔機(jī)操作人員的主觀能動(dòng)性。這些困難主要是由于防碰撞系統(tǒng)選用的工作原理造成的。其防碰撞原理采用的是一種被動(dòng)式防碰撞安全模型，系統(tǒng)只是監(jiān)測自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而對周邊障礙物的情況缺乏感知。

（3）對導(dǎo)致塔機(jī)安全事故發(fā)生的危險(xiǎn)因素影響機(jī)理研究不夠。據(jù)現(xiàn)場案例分析，導(dǎo)致塔機(jī)安全事故發(fā)生的主要因素有:載荷因素、設(shè)備狀態(tài)、剩余壽命、環(huán)境影響、司機(jī)素質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量及管理水平等，但其設(shè)計(jì)理論一直沿用靜態(tài)分析的方法，沒有研究這些因素間的動(dòng)態(tài)影響機(jī)理，這必然導(dǎo)致塔機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他領(lǐng)域。塔機(jī)已有近百年的歷史，但其設(shè)計(jì)理論一直沿用靜態(tài)分析的方法，這必然導(dǎo)致塔機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他領(lǐng)域。在靜態(tài)設(shè)計(jì)理論下產(chǎn)生的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和安全保護(hù)機(jī)制只能做到故障分析(即“黑匣子”所具有的功能)，無法研究安全預(yù)警以及故障診斷問題。

參考文獻(xiàn):

［1］陳穎． 基于超聲信號塔式起重機(jī)安全預(yù)警信息獲取技術(shù)研究［D］．碩士學(xué)位論文，2010，(6) : 2-5．