传输距离短、不能组成监控网络进行统一管理等缺点研发的塔机安全监控管理系统采用高速的ARM控制芯片实时采集、显示塔机工作数据，并运用GPRS无线分组技术搭建远程监控管理平台。实现塔机的远程、在线、实时的监控和管理，建立可覆盖全国的塔机监控网络。

塔机安全监控系统的设计

塔机安全监控管理系统主要由塔机监控终端和远程监控管理平台组成。塔机监控终端位于塔机的驾驶室,主要负责采集、存储塔机工作数据，并能在塔机超出安全工作范围时及时发出报警信号，如果危险动作继续进行则通过继电器切断电机的电源。各塔机监控终端为数据节点，采用GPRS组网的工作方式将工作数据上传至远程监控管理平台的数据服务器。在远程监控管理平台，塔机安全监控管理系统利用服务器的上位机接收GPRS网络发送的数据。同时采用数据库技术对采集到的数据进行分析处理后上传至网站，实现塔机群远程监控、管理。

数据采集系统设计

数据采集系统的硬件平台主要由主控单元、人机界面、传感器单元、U盘等部分组成。系统采样电路结构框图，如图2所示。数据采集系统以某公司的处理器STM32F103ZE为核心。该芯片是基于ARMC〇rtex-M3内核的32位高性能微控制器，内核工作频率高达72MHz,并具有12位的高精度A/D转换单元各传感器将检测到的塔机机械信号转化为电信号，传送至采样电路，采样电路针对不同种类的信号进行采样、阻抗变换、滤波后，传送至主控电路。主控电路通过自带的A/D转换功能将模拟信号转换为数字信号。图2中，回转、变幅、高度传感器的输出信号为电压信号,监控系统采用的传感器内阻约为5ka为避免引人分压电阻造成传感器内阻的改变，同时降低采样电路的输人电阻,电压信号需要先经过射极跟随器进行阻抗变换，再经过RC低通滤波器去除高频干扰信号进一步提高电压信号的稳定性。称重、风速、电压、电流、温度等传感器的输出信号为电流信号，先进行电流采样，将电流信号转换为电压信号，再进行阻抗变换和滤波。STM32通过AD转换将电压的模拟信号转换为数字信号,采样数据放人RAM控件开辟的缓存区，通过齡滤波算法进行滤舰，麻在LCD上，同时存人U盘。

数据存储和查询

为了提高塔机的安全性能，便于管理人员掌握塔机工作状态的历史数据。塔机安全监控管理系统以U盘为存储介质，将工作数据以TXT的格式存储在U盘里，使塔机的工作数据可以在监控终端的LCD或任意一台计算机上进行查询。在塔机监控终端将数据以TXT的格式进行存储，需要有文件存储协议。系统采用执行效率高、代码体积小的Fat文件系统。Fat为小型嵌人式系统设计的通用文件系统模块n。系统采用专用的FAT文件管理控制芯片CH376从硬件上实现TXT文件的操作，进而提高STM32的工作效率和系统整体的稳定性。其原理框图，如图3所示。外部存储设备通过USB协议连接控制芯片CH376,STM32通过SPI总线的通信协议和CH376建立通信，通过CH376对USB存储设备进行文件的创建、打开、写人、关闭、删除等操作。程序流程图，如图4所示。当塔机监控终端开始工作时STM32和CH376建立通信，向CH376发送指令按照当前日期打开对应的TXT文件,如果文件不存在则自动创建该文件。该文件打开以后，STM32按照一定的频率采集塔机当前的工作状态数据，得到数据后按照已定义的数据格式通过STM32将采集数据写人TXT文档中。每次开机系统会自动检测TXT文档的状态，自动完成工作数据的存储。