李鵬飛，陳勇衛(wèi)，黨濤，楊飛，訾永

塔機監(jiān)控與安全保護系統(tǒng)的應(yīng)用

李鵬飛，陳勇衛(wèi)，黨濤，楊飛，訾永

（陜西建設(shè)機械股份有限公司，陜西 西安 710200）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，塔機監(jiān)控與安全保護系統(tǒng)的設(shè)計直接關(guān)系到塔機工作效率和塔機安全運行問題。在塔機監(jiān)控與安全防護技術(shù)方面，講述了監(jiān)控系統(tǒng)的組成及特點、監(jiān)控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定及應(yīng)用等，為塔機監(jiān)控及安全保護奠定了堅實的基礎(chǔ)，從而保障塔機安全、平穩(wěn)的運行。

塔機監(jiān)控；安全保護系統(tǒng)；應(yīng)用；安全防護

塔機監(jiān)控與安全保護系統(tǒng)在很大程度上能夠保障塔機的安全運行，其安全系統(tǒng)對風(fēng)速、溫濕度環(huán)境、回轉(zhuǎn)角度、吊鉤高度、起重力矩、起重機工作幅度等進行優(yōu)化管理，防止其起升重量超過塔機的規(guī)定荷載，進而強化系統(tǒng)的安全性。在此過程中，塔司人員通過查看有效的數(shù)據(jù)記錄以及信息監(jiān)督，能夠安全快捷地提升塔機的運行效率，延長塔機使用壽命的同時，對塔機的安全防護起到積極的作用。

1 塔機監(jiān)控與安全保護系統(tǒng)的硬件設(shè)計

安全保護系統(tǒng)硬件設(shè)計如圖1所示。

圖1 安全保護系統(tǒng)硬件設(shè)計方框圖

在這種系統(tǒng)中，技術(shù)人員需要對塔機的運行機制進行多信號、多線路模擬，保證司機可以在駕駛室中有效地查看塔機運行的狀態(tài)，從而將系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集和主控制器兩大部分，各機構(gòu)采用變頻閉環(huán)控制，變頻器與PLC之間采用固定的總線連接形式。具體來講，系統(tǒng)中主控制器由繼電器驅(qū)動、蜂鳴器報警、入機接口、存儲器和顯示器等組成。為了能夠保障塔機的運行效率和存儲環(huán)境，主控制器還采取固定的CPU，保障芯片內(nèi)資源和存儲量豐富，拓展整個系統(tǒng)的工作范圍，進而營造出良好的工作環(huán)境[1]。

塔機安全保護系統(tǒng)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)能夠借助云數(shù)據(jù)存儲平臺來更新存儲程序和數(shù)據(jù)計算程序。而且針對每一條記錄進行必要的備份管理和信息管理，拓展容量。對塔機工作過程中的風(fēng)速、溫濕度環(huán)境、回轉(zhuǎn)角度、吊鉤位置、工作幅度以及起重量進行必要的監(jiān)測和管理。

2 塔機監(jiān)控與安全保護系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)的組成及特點

塔機多功能安全監(jiān)控系統(tǒng)的硬件主要包括顯示屏、電源主機、幅度限位器、回轉(zhuǎn)編碼器、高度限位器、重量傳感器、風(fēng)速儀等，具體如圖2所示。

圖2 安全保護系統(tǒng)組成圖

安全保護系統(tǒng)主要有塔機報警、工作記錄、顯示裝置、實時在塔機上顯示塔機工作狀況、記錄塔機數(shù)據(jù)的功能。

2.2 系統(tǒng)軟件功能的基本介紹

塔機監(jiān)控系統(tǒng)的軟件功能包括數(shù)據(jù)處理、傳感器標(biāo)定、區(qū)域保護和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等基礎(chǔ)部分。以某型號塔機安全保護系統(tǒng)為例，系統(tǒng)開機后進入工作主界面，如圖3所示。

圖3 主界面

點擊右下角菜單欄輸入密碼，進入菜單頁面，如圖4 所示。

圖4 菜單頁面

按照屏幕顯示的方框內(nèi)容確定塔機型號、硬件安裝、參數(shù)設(shè)定等內(nèi)容；在進行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計的時候需要依據(jù)倍率信息、起重力矩曲線等信息進行設(shè)計和處理，繼而保障信息的穩(wěn)定性。通過傳感器參數(shù)標(biāo)定，完成對塔機的實時參數(shù)，如幅度、高度、重量、回轉(zhuǎn)等相關(guān)參數(shù)的導(dǎo)入，系統(tǒng)會記錄標(biāo)定值。而區(qū)域保護則是在保護設(shè)置信息基礎(chǔ)的情況下明確區(qū)域保護的具體算法，然后對各個區(qū)域參數(shù)的最大值和最小值進行判定和管理，從而接收、存儲、顯示和導(dǎo)出具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，以滿足塔機監(jiān)控與安全保護的需求[2]。

3 安全保護系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 基本參數(shù)的標(biāo)定

這些參數(shù)一般由塔機生產(chǎn)廠家設(shè)置，設(shè)置好后進行密碼保護。

3.2 負(fù)載特性設(shè)定

這些參數(shù)一般由生產(chǎn)廠家根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)設(shè)置（導(dǎo)入）完成，進行密碼保護，并且不對終端用戶開放（避免安全事故產(chǎn)生）。

3.3 塔機參數(shù)標(biāo)定

設(shè)定塔機實時參數(shù)，如回轉(zhuǎn)、幅度、重量、高度等。

回轉(zhuǎn)標(biāo)定：先設(shè)置好A點和B點（A、B根據(jù)工地實際情況設(shè)置）設(shè)置完成好后，系統(tǒng)會自動計算出當(dāng)前回轉(zhuǎn)角度。

幅度設(shè)定：變幅小車走到塔壁最小幅度（通常指2 m處）按下最小幅度鍵輸入最小幅度，變幅小車走到最大幅度按下最大幅度鍵輸入數(shù)據(jù)即可完成，這樣鎖定塔壁變幅小車工作范圍，以確保小車運行在安全范圍之內(nèi)。

(2) 任給O1,O2∈O(X),csO1,csO2∈τ,下證csO1∩csO2∈τ。由O1∩O2∈O(X),又只需證csO1∩csO2=cs(O1∩O2)即可。

重量設(shè)定：首先按下空鉤重量清零鍵，進行清零標(biāo)定。為了提高重量的精確性，盡量多標(biāo)定幾次，一般為3次。需要注意的是，標(biāo)定重量最好在起重臂中間位置，重物在2 t以上，這樣更精準(zhǔn)。

高度設(shè)定：先標(biāo)定吊鉤零點（地面基點），然后將小車吊鉤上升到最大高度輸入最大值進行最大高度標(biāo)定，這樣完成其中塔基最大安全提升高度。需要注意的是，必須在塔臂15°時進行標(biāo)定。

臂長組合及倍率選擇：在選擇臂長與倍率時，必須要和當(dāng)前塔機的工況相匹配，否則，調(diào)用力矩表不能起到保護 作用[3]。

3.4 記錄查詢

進入顯示器菜單查詢頁面可以通過上下箭頭鍵逐條根據(jù)時間查詢，如小車、起重、回轉(zhuǎn)等三大機構(gòu)運行情況。

3.4.1 工作記錄

當(dāng)工作記錄超過90%，提醒備份記錄，當(dāng)記錄條數(shù)達到100%系統(tǒng)將停止工作，必須及時備份記錄；實時記錄一般為每2 s記錄一次設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，同工作記錄。

3.4.2 風(fēng)速記錄

當(dāng)風(fēng)速超過一定值，記錄實時風(fēng)速狀態(tài)，以給塔司提供可靠真實數(shù)據(jù)，確保設(shè)備安全。

3.4.3 標(biāo)定記錄

標(biāo)定記錄，指設(shè)備每標(biāo)定一次就記錄一次標(biāo)定數(shù)據(jù)，防止他人胡亂標(biāo)定。

3.4.4 外部控制電氣通斷記錄

電氣通斷記錄指設(shè)備通斷電情況記錄，確保設(shè)備運行安全。

3.5 數(shù)據(jù)下載

下載記錄，可以通過SD卡下載記錄，并可導(dǎo)出為電子表格。

3.6 視頻系統(tǒng)

3.6.1 視頻系統(tǒng)主要功能

塔機視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用雙攝像頭，一個變焦攝像安裝于塔機起重臂根部或回轉(zhuǎn)塔身處，主要監(jiān)視塔臂、變幅小車鋼絲繩等運行情況；另一個攝像頭安裝于平衡臂起升結(jié)構(gòu)附近主要監(jiān)視平衡臂、起升機構(gòu)、配重、拉桿等運行情況。

3.6.2 圖像與存儲

圖像存儲除了正常工作記錄設(shè)備運轉(zhuǎn)情況外（卷揚滾筒、鋼絲繩等），還應(yīng)具有斷電圖像保存功能，同時具有循環(huán)存儲功能（視頻存儲后自動覆蓋最早的影像），這樣有利于記錄設(shè)備安全運行的情況記錄。

3.7 遠程GPS控制系統(tǒng)與通訊

除此之外，該系統(tǒng)還采取GPS遠程控制系統(tǒng)對塔機進行定位和通信，然后確定GPS自身的定位信息，以與其他各主板系統(tǒng)進行位置互換和通信管理，從而確定整個塔機及其各個主板系統(tǒng)的具體位置，并監(jiān)控其實時的狀態(tài)，將數(shù)據(jù)信息和故障記錄發(fā)送到預(yù)期的遠程監(jiān)控中心當(dāng)中，以便于技術(shù)人員通過手機有效了解系統(tǒng)的信息及塔司的操作情況，進而保障系統(tǒng)信息的互換和相互定位，以提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

4 結(jié)束語

塔機監(jiān)控與安全保護系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)的更新與發(fā)展，不僅能在一定程度上提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，同時也能防止塔機之間相互碰撞。搭建有效的塔機系統(tǒng)監(jiān)控平臺，不僅能在很大程度上對塔機的運行進行合理監(jiān)控，還可以在信息技術(shù)不斷更新的情況下催生出新的安全保護系統(tǒng)，為日后新技術(shù)的產(chǎn)生奠定基礎(chǔ)的同時，推動社會的發(fā)展和進步。

［1］張明天.塔機監(jiān)控與安全保護系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)［D］.長春：吉林大學(xué)，2019.

［2］劉曉勝，周進，孫建，等.塔機監(jiān)控與安全保護系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)［J］.建筑機械，2010（19）：93-96.

［3］北京建筑機械化研究院有限公司.GB/T 5031—2020 塔式起重機［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2020.

2095－6835（2021）06－0167－02

TH213.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.069

李鵬飛（1985—），男，工程師，2009-07畢業(yè)于西安石油大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，畢業(yè)后一直從事產(chǎn)品設(shè)計及推廣工作。

〔編輯：王霞〕