近年來，隨著我國建筑業的蓬勃發展，塔機的需求量越來越大。塔機是事故發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。部分施工企業為趕工期、搶進度，超重吊載、超力矩起吊作業現象十分突出，因此研究一種能夠準確采集當前塔機運行數據，并通過GPRS將采集的數據實時上傳到數據中心的塔機安全監控系統是十分必要的；塔式起重機監控系統對塔機的違章和違規操作進行及時的聲光報警提示、超限限位等輸出操作，降低塔機事故發生的幾率。目前我國塔機監控系統數據的采集主要是通過接近開關和電位器來實現，接近開關和電位器重復性差、測量誤差易累積、測量精度低，測量數據不能準確反映塔機的工作狀態。甚至一些廠家需要撤掉塔機出廠時的機械限位來安裝監控系統，不能有效的對違規操作進行限位，加大了塔機發生事故的概率。

針對上述原因，設計一種不拆除原有機械限位的塔機監控系統，可準確采集塔機運行數據，并對工作區域內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。該系統實現了塔機工作時的幅度、高度、回轉角度、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；通過GPRS將數據上傳給數據中心，數據中心將接收的數據分析處理后存儲到數據庫中，遠程監控管理平臺以圖形和數據的形式將塔機的工作狀態展示給監督管理者，通過該平臺可以對超載、違章吊重次數多、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管。

塔式起重機安全監控系統由人機接口模塊(主機)、傳感器采集模塊、GPS定位模塊、GPRS數據傳輸模塊、繼電器控制模塊和遠程監督管理平臺組成。人機接口模塊主要放在駕駛室中，以數字的形式顯示當前的高度、幅度、回轉角度、風速和載重等數據信息，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，通過按鍵設置現場工作參數和限位參數，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模塊和數據中心處于連接狀態時，主機通過GPRS模塊將塔機的相應數據按規定的時間間隔和協議傳遞到數據中心，當模塊和數據中心處于斷開狀態時，主機將塔機的相應數據進行本地U盤存儲，當塔機空閑時再將數據上傳到數據中心，保證了數據的完整性；繼電器控制模塊根據實時數據和用戶設定的參數實現對塔機的限位等操作，降低了危險陛操作的次數；遠程監控管理平臺提供了塔機的實時數據、工作循環、塔機的違章操作次數、塔機的位置顯示、區域內障礙物的報警顯示，圖l為系統的整體結構示意圖。

數據采集模塊設計

塔式起重機安全監控系統的關鍵設計是如何快速準確地采集到塔機運行數據，系統的高度、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，把節點分成不同的優先級，當多個節點同時向總線發送信息發生沖突時，優先級較低的節點會主動的退出發送，高優先級的節點可不受影響的傳輸數據，大大節省了總線沖突仲裁時間，提高了主機的運算速度，增強了采集數據的實時性；報文采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，同時在每幀數據末尾加上數據校驗位，保證了數據的準確性。

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內精度優于1％、線性度優于0．1％、動態響應時間小于l郵；角度傳感器采用磁阻效應傳感器，其內置溫度補償最大限度減少了指向角的溫度漂移，內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，能夠根據磁場分布準確測量出當前的角度，同時現場安裝十分方便。