針對起重事故頻發的現狀，采用微電子技術開發了具有監控起重機超載、超高、主梁擾度超限、制動器功能失效、斜拉歪吊和大車運行機構不同步的監控系統，并對相關工作原理進行了分析?，F場安裝使用表明，該系統可以實現起重機的安全保護和實時監控的功能。

作為工程施工所采用的主流特種設備，橋式、門式起重機在生產作用中一直占據核心地位，雖然橋式、門式起重機的使用大大提升了施工效率，縮短了施工工期，但操作人員不規范操作以及工況復雜所引起的工作失誤造成了大量重大施工事故，在沒有研制起重機安全監控管理系統之前，行業普遍缺乏有效的監控措施，導致風險無預警、無溯源。不僅使施工方無法及時處理安全隱患，而且無法使安全人員追分溯源查驗設備。據此橋式、門式起重機安全監控管理系統應用而生。

該監控裝置基于 ARM7 嵌入式微控制器開發術研制而成，主要包括采集數據、處理數據、顯示工況和故障警報、停機制動五部分。

1）采集數據。依靠數據傳感器和數據采集卡實現對起重機的吊裝重量、主梁擾度、制動性能、吊繩的偏角、起吊高度和大車行走同步性能這 6 種對起重機的安全運行有重大影響的參數進行監測。

2）處理數據。采用 PLC 控制系統和單片機對傳感器和數據采集卡收集到的數據進行處理。

3）顯示工況和故障警報。工況通過液晶屏顯示，故障警報則借助聲光報警裝置將電信號換成聲光信息。

4）停機制動。斷路控制器在出現違章作業或者發生超載時立即切斷對應的回路。

5）數據存儲。一般利用無線網絡將數據傳輸到遠程服務器，基于經濟投入的考慮，選擇將數據保存在 USB 移動存儲設備。

1）起升高度監測單元。在卷筒支座上安裝起升高度控制裝置，通過此裝置對起重機的吊鉤進行實時監控并將高度信息傳輸到顯示器。一旦吊鉤達到限定的高度時，該裝置將軌跡信息傳輸到數據處理中心，立即斷開起升回路停止起重機在垂直方向的動作。數據處理中心一邊將數據進行記錄保存，一邊控制報警器發出警報，并在顯示器上顯示起升故障。

2）起重監測單元。在卷筒支座上安裝起重控制裝置，通過此裝置實時監控起重機的監控重量。一旦起重的重量超過額定起重的 95%，立即控制報警器發出起重重量已達到額定荷載的 95%；一旦起重重量超過額定起重的 105%，該裝置將起重信息傳輸到數據處理中心，立即斷開起升回路停止起重機的起升動作。數據處理中心一邊將數據進行記錄保存，一邊控制報警器發出警報，并在顯示器上顯示起重故障。

3）顯示器。顯示器安裝在操控室內，實時顯示起重機大車、小車、主起升、副起升和制動器的詳細信息，司機可以通過查看顯示器了解起重機各個單元的實時信息。

4）斜拉歪吊單元。通過在卷筒下的鋼絲繩上端安裝此裝置，監測起重機吊鉤傾斜的角度。一旦傾斜的角度超過限定值時，該裝置將起重信息傳輸到數據處理中心，立即斷開起升回路停止起重機的相應方向的移動。數據處理中心一邊將數據進行記錄保存，一邊控制報警器發出警報，并在顯示器上顯示斜拉歪吊故障。

5）制動器監測單元。該裝置安裝在制動器內，可以對起升制動器的制動性能進行實時監測。一旦制動器出現異常下滑時（例如制動距離超過限定值），該裝置將起重信息傳輸到數據處理中心，數據處理中心一邊將數據進行記錄保存，一邊控制報警器發出警報，并在顯示器上顯示制動故障，提示工作人員進行檢修。

6）擾度監測單元。安裝在起重機主梁的側面。通過此裝置對起重機的大梁擾度值進行實時監測，一旦大梁的擾度值超過設定值時，該裝置將大梁擾度信息傳輸到數據處理中心，數據處理中心一邊將數據進行記錄保存，一邊控制報警器發出警報，并在顯示器上顯示大梁處于危險狀態。

7）采樣單元。該裝置安裝在大車的運行機構上，監測實時大跨度門式起重機行走部的同步性。一旦起重機的行走部出現不同步時，該裝置首先停止行走部的運行，并將行走部信息傳輸到數據處理中心，數據處理中心一邊將數據進行記錄保存，一邊控制報警器發出警報，從而避免重大事故。

該系統采用的是安全性極高基于 μC/OS-Ⅱ的RTOS 操作系統。該系統將應用分解為多個任務執行，可以降低系統軟件的設計，同時為控制系統的實時性提供保障。多任務的設計能保證系統的穩定性和可靠性。應用層的軟件選用 C 語言編程。嵌入式的應用系統在對任務進行劃分的時候，可以根據需求進行不同的任務劃分方案。本系統的首要要求是監控的“實時性”，即保證在最壞的情況下所有的指令都能立即執行。因此在進行任務劃分時，根據不同任務的計算量的多少來選擇合理的任務數，這樣就能盡可能地降低不同任務間的同步通 信要求，使監控系統更加合理。

某工廠配有 32/5 t 橋式起重機。表 1 所示為該起重機的相關參數。將起重機監控系統的各個單元在對應位置安裝完成后，接通監控系統的電源，將上述相關參數錄入系統。在空載情況下控制主起升升至最高高度，然后在參數設置窗口校對主起升高度。采用同樣的方法 校對副起升高度?？刂破鹬貦C吊起一個重量已知的物件，在參數設置界面設置主起升的倍率使顯示器上顯示的重量與重物重量一致，并將拱度等參數錄入系統，完成初始參數的設置。

在應用監控系統的一個月的時間內，該系統多次發出制動器異常的警報，而且在吊運重量較小的貨物時不發出警報，只在起吊質量較大的貨物時才發出警報，具體表現為重物在停止時，下滑高度過大。經檢修人員檢查發現是制動器的閘皮磨損嚴重并且制動器的制動力矩過小。因此，增大制動器的制動力矩并更換閘皮，經過檢修后沒有出現了下滑異常的故障。經過現場應用，發現此監控系統具有如下特點：系統功耗低、安裝簡單、操作便捷、數據查詢快捷；基于嵌入式的微控技術，可以進行系統自查；監測單元之間采用 CAN 總線連接，穩定可靠；所有的傳輸信號采用光電隔離，可以抵抗電磁干擾。

基于以上對門式、橋式起重機安全監控管理系統技術研發與制造落地的分析，可知橋式、門式起重機安全監控管理系統可有效預警，提醒施工人員及時處理安全問題、并使施工數據管理更加高效可靠，保證施工的正常進行。