起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、存儲、通訊、顯示、預(yù)警、人機(jī)交互等軟硬件為一體，致力于改善和降低復(fù)雜工況下的安全隱患，提高塔機(jī)作業(yè)過程中的各項(xiàng)安全系數(shù)，分析找出塔式起重機(jī)的不穩(wěn)定因素，協(xié)助塔機(jī)司機(jī)及起重指揮員在線作業(yè)，并對相關(guān)算法進(jìn)行研究與優(yōu)化，做到早預(yù)防早處理，減少事故發(fā)生率，提高工作效率以及塔機(jī)管理水平與技術(shù)含金量。

課題背景

隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化建設(shè)步伐的快速推進(jìn)，對建筑業(yè)的機(jī)械化、自動化、智能化程度要求也越來越高，塔機(jī)早已成為大型施工現(xiàn)場不可或缺的起重設(shè)備和搬運(yùn)機(jī)械。塔機(jī)由于具有安裝拆卸簡單、維修保養(yǎng)容易、回轉(zhuǎn)范圍廣、起升高度大、有效作業(yè)區(qū)域大等特性，對節(jié)省人力、減輕勞動強(qiáng)度、降低施工成本、提高施工質(zhì)量和施工效率、實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化與自動化起著不可替代的作用。塔機(jī)是一種工作機(jī)構(gòu)裝在塔身頂部的旋轉(zhuǎn)式起重機(jī)。

目前我國塔機(jī)生產(chǎn)廠商有四百多家，每年塔機(jī)數(shù)量按 10%左右的幅度增長。無論是從應(yīng)用范圍還是建筑規(guī)模來看，我國儼然成為建筑行業(yè)內(nèi)施工量最大的國家以及塔式起重機(jī)大國，但同時也是塔機(jī)安全事故頻發(fā)的國家。由于各塔機(jī)生產(chǎn)廠商設(shè)計、生產(chǎn)、裝配、質(zhì)量等標(biāo)準(zhǔn)參差不齊，塔機(jī)長期處于高負(fù)荷、頻繁制動狀態(tài)很容易造成關(guān)鍵部位疲勞，縮短使用壽命；而且由于塔機(jī)回轉(zhuǎn)半徑過大、重心高，很可能誤入人群密集或臨近障礙物等限制區(qū)域，同時塔群交叉作業(yè)時由于視野盲區(qū)很有可能引發(fā)碰撞；再加上高空作業(yè)強(qiáng)度大，司機(jī)個人素質(zhì)、視野疲勞、盲操作等人為違規(guī)操作，致使塔機(jī)傾斜倒塌或吊重物資散落，后果不堪設(shè)想。這些情況導(dǎo)致塔機(jī)在施工過程中潛在的危險因素及安全隱患越來越大。

一旦事故發(fā)生，通過讀取存儲設(shè)備，能及時還原出事故發(fā)生前一時刻塔機(jī)的吊鉤高度、起重量、小車變幅、塔身傾斜度、回轉(zhuǎn)角度、環(huán)境風(fēng)速等一系列狀態(tài)參數(shù)。為減少塔機(jī)事故發(fā)生率，全國各管理部門給予了高度重視，已經(jīng)陸續(xù)下發(fā)了相關(guān)配套政策文件。其中在《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)建筑施工領(lǐng)域企業(yè)安全生產(chǎn)工作的實(shí)施意見》（浙建建[2011]6 號）中明確指出：自 2011 年 7 月 1 日起，工地新安裝塔機(jī)必須裝配塔式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，無安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的，嚴(yán)禁其使用。國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在 2015 年 3 月 1 日正式實(shí)施的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《建筑塔式起重機(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中指出：建筑塔機(jī)需裝配安全監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控軟件需具備產(chǎn)品登記證書，設(shè)備應(yīng)用特種設(shè)備型式試驗(yàn)合格證及出廠質(zhì)量合格證明，系統(tǒng)必須具備吊重、轉(zhuǎn)角、變幅、力矩、高度、風(fēng)速的數(shù)據(jù)報警和防碰撞保護(hù)功能，系統(tǒng)安裝不得破壞原塔機(jī)結(jié)構(gòu)和對原始保護(hù)裝置的正常運(yùn)行造成影響。由此可見大型施工建設(shè)過程中塔式起重機(jī)的智能化監(jiān)控系統(tǒng)早已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，加強(qiáng)對塔機(jī)交叉作業(yè)全過程、全狀態(tài)的實(shí)時在線監(jiān)控、提高其安全系數(shù)及工作效率，是當(dāng)前迫在眉睫的一項(xiàng)重要任務(wù)。大量塔機(jī)安全事故表明，必須對塔機(jī)作業(yè)全狀態(tài)、全過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)管才能切實(shí)減少乃至杜絕塔機(jī)作業(yè)過程中的安全隱患。而隨著嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感、數(shù)據(jù)分析等高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，設(shè)計一種能夠遠(yuǎn)程實(shí)時檢測，超載使用及違章操作在塔機(jī)事故中所占的比重最大，自然而就需要一個安全監(jiān)控設(shè)備能實(shí)時精準(zhǔn)記錄、存儲塔機(jī)作業(yè)時的各項(xiàng)狀態(tài)參數(shù)。