近年来，随着我国建筑业的蓬勃发展，塔机的需求量越来越大。塔机是事故发生概率较大的特种设备，影响塔机安全运行的因素非常多，如司机的违规操作、天气恶劣、不正确吊载货物，塔机周围存在障碍物等等。部分施工企业为赶工期、抢进度，超重吊载、超力矩起吊作业现象十分突出，因此研究一种能够准确采集当前塔机运行数据，并通过GPRS将采集的数据实时上传到数据中心的塔机安全监控系统是十分必要的；塔式起重机监控系统对塔机的违章和违规操作进行及时的声光报警提示、超限限位等输出操作，降低塔机事故发生的几率。目前我国塔机监控系统数据的采集主要是通过接近开关和电位器来实现，接近开关和电位器重复性差、测量误差易累积、测量精度低，测量数据不能准确反映塔机的工作状态。甚至一些厂家需要撤掉塔机出厂时的机械限位来安装监控系统，不能有效的对违规操作进行限位，加大了塔机发生事故的概率。

针对上述原因，设计一种不拆除原有机械限位的塔机监控系统，可准确采集塔机运行数据，并对工作区域内存在的不安全因素采取有效措施进行安全避让并声光提醒。该系统实现了塔机工作时的幅度、高度、回转角度、载重、载重比、力矩比和风速信号的精确采集；液晶显示器以图形和文字的形式形象直观地显示塔机当前运行状态；通过GPRS将数据上传给数据中心，数据中心将接收的数据分析处理后存储到数据库中，远程监控管理平台以图形和数据的形式将塔机的工作状态展示给监督管理者，通过该平台可以对超载、违章吊重次数多、工地强拆限位器和安全管理不到位的人员进行有针对性的监管。

塔式起重机安全监控系统由人机接口模块(主机)、传感器采集模块、GPS定位模块、GPRS数据传输模块、继电器控制模块和远程监督管理平台组成。人机接口模块主要放在驾驶室中，以数字的形式显示当前的高度、幅度、回转角度、风速和载重等数据信息，同时采用图形和特性曲线显示当前的力矩、高度和幅度等信息，更加形象和直观，通过按键设置现场工作参数和限位参数，传感器模块主要完成高度、幅度、角度、载重、风速等信号的采集，并通过CAN总线的方式连接到主机上，主机将接收的信息显示到人机接口模块上，GPS模块完成对塔机安装地点的准确定位，当GPRS模块和数据中心处于连接状态时，主机通过GPRS模块将塔机的相应数据按规定的时间间隔和协议传递到数据中心，当模块和数据中心处于断开状态时，主机将塔机的相应数据进行本地U盘存储，当塔机空闲时再将数据上传到数据中心，保证了数据的完整性；继电器控制模块根据实时数据和用户设定的参数实现对塔机的限位等操作，降低了危险陛操作的次数；远程监控管理平台提供了塔机的实时数据、工作循环、塔机的违章操作次数、塔机的位置显示、区域内障碍物的报警显示，图l为系统的整体结构示意图。

数据采集模块设计

塔式起重机安全监控系统的关键设计是如何快速准确地采集到塔机运行数据，系统的高度、幅度、角度、起重量、风速等传感器采集的信号通过CAN总线连接到主机上。CAN总线在报文标识符上，把节点分成不同的优先级，当多个节点同时向总线发送信息发生冲突时，优先级较低的节点会主动的退出发送，高优先级的节点可不受影响的传输数据，大大节省了总线冲突仲裁时间，提高了主机的运算速度，增强了采集数据的实时性；报文采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，同时在每帧数据末尾加上数据校验位，保证了数据的准确性。

高度和幅度传感器采用重复性高、累积误差小、受温度影响小的霍尔传感器，霍尔传感器在工作温度区内精度优于1％、线性度优于0．1％、动态响应时间小于l邮；角度传感器采用磁阻效应传感器，其内置温度补偿最大限度减少了指向角的温度漂移，内置微处理器计算传感器与磁北夹角，具有指向零点修正功能，当传感器学习完后，能够根据磁场分布准确测量出当前的角度，同时现场安装十分方便。