关于塔机安全监控系统技术的发展与应用

近年来，中国由于建设项目繁多，在役塔机数量急剧上升，尽管建筑安全监督部门不断加大监管力度，但塔机的超载使用、无证操作和野蛮施工等违章行为频现，倒塔伤人的安全事故也经常发生，造成了人民生命财产的重大损失。如何

降低塔机事故频率，最大限度减少事故损失，成为摆在政府部门和施工企业面前的一道难题。

1塔机安全系统技术发展现状

1.1塔机安全监控系统

1）大多数塔机安全控制装置简陋目前，

很多塔机上安装了相应的保护装置，如高度限制器、力矩限制器等装置，但是由于大多数塔机本身的价值相对移动式起重机来讲不是很高，因此塔机的安全保护装置也非常简单。很多塔机的安全装置就一个限位开关，替代力矩限制器使用，精度很差，导致测量的载荷同实际的载荷相差太多，很容易导致事故的发生。一旦事故发生，也无法清晰认定责任，故这种简易型安全装置将逐步被淘汰。

2）安全监控装置从单机化、本地化向集群化、远程化、网络化发展从 2005 年开始，国内开始流行专门针对塔机单机的安全监控系统，如黑匣子记录仪（图 1）、起重量限制器和力矩限制器，但是只是针对塔机单机安全控制的应用，主要目的是用户与施工方单台起重机的自我监控。

从 2006 年开始，在部分规模较大的施工单位和塔机使用方中，开始应用塔机集群化管理系统，如塔机群防碰撞保护功能的应用（图 2）。但是推广范围还比较窄，只适用于塔机较多的单个工地。

从 2008 年开始，远程无线监控网络平台开始应用于塔机。通过这个平台，施工方、主机厂等各个单位都可以实时监测塔机的工作状况。施工方的目的在于工地监控、防盗、监控操作等功能，主机厂用于定位跟踪、硬件锁车等功能，双方可以通过不同的使用权限来行使各自权利。

3）政府监管部门缺乏合适监控手段与工具

目前还没有出现专门针对政府监管部门的网络平台，也没有从政府统一宏观监管的高度，建立一个共享的网络平台，将监管部门、施工方、主机厂都能纳入其中。但随着技术和市场的发展，加强政府部门宏观监督势在必行。

4）融合物联网技术的塔机监控系统市场初现

　随着塔机数量的增加和远程监控技术的发展，融合物联网技术的塔机安全监控装置和远程接入手段应运而生。目前采用 GPRS 的通讯方式是比较流行的。它可以将塔机上取得的各类传感器信号通过无线网络发送到固定的服务器上，并进行储存，用户只要登录互联网，即可以查询到所有的塔机信息。系统工作流程如图 3 所示。

1.2　塔机安全评估系统

1）人工检测手段落后　塔机的安全评估重点在金属结构，如对结构腐蚀、磨损、裂纹程度等物理量的评估，国内还没有实现传感器的自动实时监测。因此，都需要通过人工的检测来记录，

效率较低，误差较大，人为干扰因素较多。

2）评估计算方法与实际检测难度较大　针对塔机正常工作年限和安全寿命的评估，目前各地尚不统一，检测的方法和侧重点有所不同，对塔机的报废和降级使用的要求也各不相同。对剩余寿命的评估，目前采用比较广泛的是应力循环次数法

[1] 。对于塔机安全现状的评估，却大多依据《建筑起重机械安全评估技术规程》进行级别评定

[2-3] 。由于目前塔机的载荷记录设施并不完善，无法精确采集塔机塔机的以往载荷信息，因此利用循环应力次数法进行安全评估和剩余寿命的计算并不精确，实际检测难度较大。

3）传感融合与理论计算相结合的评估方法成为现实　由于物联网的发展，新一代的塔机逐步具备了载荷记录功能，随着物联网的发展及应用为精确记录循环次数奠定了物质基础。通过对塔机金属结构的传感检测，如腐蚀、磨损、焊缝裂

纹等物理量，建立合适的寿命发展模型，为精确反映当前塔机的安全工作状态和剩余寿命奠定了理论基础。因此，传感融合和经典理论计算相结合，使得更加精确的安全评估成为现实。