广州建筑起重机械安全监控系统.docx
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广州建筑起重机械安全监控系统
广州市建筑起重机械安全监控系统
通讯协议技术规范
广州市建设工程安全监督站
2013年07月
1
总则
1.0.1本规范规定了广州市在建房屋建筑工地和市政工程工地使用的起重机械上安装的安全监控系统（以下简称终监控端）与广州市建筑起重机械安全监控平台（以下简称监控平台）之间的通讯协议与数据格式。
1.0.2广州市建筑起重机械的租赁、安装、拆卸、使用及其监督管理，适用本规范，同时尚应符合国家及广东省现行有关法律、规程的规定。
2术语和定义
2.0.1建筑起重机械
本规范所称建筑起重机械，是指在房屋建筑工地和市政工程工地安装、拆卸、使用的塔式起重机（以下简称塔吊）和施工升降机。
2.0.2广州市建筑起重机械安全监控平台
是指广州市建设工程安全监督站建立并管理的专用信息化平台，对涉及起重机械的租赁、安装、拆卸和使用的出租单位、安装单位、施工单位和监理单位的相关行为进行统一监督管理，并为广州市建筑业企业诚信评价提供依据。
2.0.3建筑起重机械安全监控终端
是指安装在起重机械上对其工作过程进行监控，能够对重要运行参数和安全状态进行记录并管理的系统。
本规范中分为塔式起重机安全监控终端（以下简称塔吊监控终端）和施工升降机安全监控终端（以下简称升降机监控终端）。
2.0.4终端统一编号
为有效监管相关责任单位行为，并为广州市建筑业企业诚信评价提供准确数据，平台为每台安全监控终端提供统一注册编号，以确保在系统中唯一标识每台终端。
设备编号由监控终端生产单位标识及流水号组成，具体格式如下：
A
B
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
生产单位标识
设备流水号
3塔吊监控终端
3.1通信命令格式说明
3.1.1通讯协议约定
塔吊监控终端与监控平台间基于IP协议网络通讯，在传输层使用TCP协议。
塔吊监控平台建立TCP监听，塔吊监控终端向监控平台发起TCP连接，建立连接后保持连接状态不主动断开，并定时向监控平台发送心跳数据包确认连接状态，一旦连接断开则重新建立连接。
3.1.2通信帧结构设计
塔吊监控终端与监控平台通信帧结构如表3.1.1所示。
表3.1.1塔吊监控终端与监控平台通信帧结构
帧头2byte
帧长度
1byte
帧流水号
2byte
协议版本
1byte
命令
1byte
数据载荷
nbyte
校验和
1byte
帧尾
2byte
0x5A55
0x00~0xFF
0x0000~0xFFFF
0x00~0xFF
0x00-0xFF
——
0x00~0xFF
0x6A69
如表3.1.1所示，塔吊监控终端与监控平台之间通信帧结构包括帧头子域、帧长度子域、帧流水号子域、协议版本子域、命令子域、数据载荷子域、校验和子域以及帧尾子域。
其中，帧头为固定的2个字节（0x5A55）；帧长度子域1个字节，其值为除帧头、帧尾外实际数据帧长度，包括帧长度子域本身的长度；帧流水号子域2个字节，帧流水号约定在1-65535数字范围内，对设备端主动上报的数据，平台端响应帧中的帧流水号与上报帧流水号相同，帧流水号用于区分不同数据帧；协议版本子域1个字节，表示命令的协议版本；命令子域1个字节，其值定义如表3.2所示；数据载荷子域的字节数n是根据不同的数据帧结构变化的，详见具体帧结构；校验和：
从帧头0x5A55开始累加到校验和子域之前，包括帧头字节；帧尾为固定的2个字节（0x6A69）。
命令子域值定义如表3.1.2所示。
表3.1.2命令子域值
命令值
描述
是否必须
备注
0x01
注册请求
必须
0x02
注册ACK
0x05
上报塔吊基本参数
必须
0x06
上报塔吊基本参数ACK
0x07
上报塔吊塔吊静态参数
必须
0x08
上报塔吊静态参数ACK
0x09
上报塔吊防碰撞禁行区参数
可选
0x0A
上报塔吊防碰撞禁行区参数ACK
0x0B
多机防撞静态参数
可选
0x0C
多机防撞静态参数ACK
0x0D
在线心跳
必须
0x0E
在线心跳ACK
0x10
单机上报实时数据
必须
单机版适用
0x11
单机上报实时数据ACK
0x12
群机上报实时数据
必须
单机版适用
0x13
群机上报实时数据ACK
0x15
校时请求
必须
0x16
校时ACK
0x1B
单机工作循环信息数据
可选
单机版适用
0x1C
单机工作循环信息数据ACK
0x1D
群机工作循环信息数据
可选
多机版适用
0x1E
群机工作循环信息数据ACK
0x37
GPS数据上报
必须
0x38
GPS数据上报ACK
0x39
IP和端口修改确认请求
必须
0x3A
IP和端口修改确认ACK
0x3B
指纹识别数据A帧
可选
0x3C
指纹识别数据A帧ACK
0x3D
指纹识别数据B帧
可选
0x3E
指纹识别数据B帧ACK
其他
预留
注：
1）所有信息传输时，低字节在前，高字节在后。
2）日期时间，采用BCD码表示。
3）数据帧中帧头字节处理方法：
特征字定义为：
0x5A、0x99、0x6A。
组包：
数据帧中出现0x5A时，将其替换为0x990xA5（0x5A的取反）；数据帧中出现0x99时，替换为0x990x66；数据帧中出现0x6A时，替换为0x990x95。
上述情况下，帧长度子域、帧流水号、命令子域和数据载荷中出现特征字时，需要替换（帧长度表示实际有效数据帧长度，如果数据帧中间出现上述特征字替换后，数据帧中的帧长度子域不替换），而校验和子域出现特征字则不需要替换。
解包：
首先查找帧头；其次，找到帧头后，分析数据帧中如果出现0x99，分析后面一个字节的数据如果不是0xA5、0x66或者0x95中任何一个时，该帧出错，可以丢弃；如果是上述三个字节中的一个，就可以准确恢复，直到找到帧尾0x6A69结束，并完成和校验；最后，校验帧长度。
如果均正确，则可以得到该正确的数据帧。
4）举例：
（1）06995A6A6A000000000068000000000000680000000000000000D016
上述为一个用户数据帧的实际载荷，包括命令，共计28个字节，则经过组帧后，发送的完整数据为：
5A5520000006996699A599959995000000000068000000000000680000000000000000D016246A69
注：
帧长度子域0x20（32）表示实际数据载荷28字节＋1字节帧长度＋2字节帧流水号＋1字节校验和。
（2）5A5520000006996699A599959995003600000068000000000000680000000000000000D0165A6A69
上述为一个完整的数据帧，其帧校验和子域出现特征字，但不会进行替换。
3.1.3数据上报约定
按照实时数据统一保存到塔吊监控平台的原则，塔吊监控终端开机后，首先与远程塔吊监控平台服务器建立连接，并进行注册流程；注册结束后，开始发送保存在设备端存储的历史记录，历史记录以3-5秒的频率上报，同时不影响实时数据上报及时性。
塔吊作业期间，实时数据的上报频率为10秒，塔吊开机非作业期间，实时数据上报频率为1分钟，上报时间间隔可参数设置。
塔吊监控终端收到注册请求ACK之后，向塔吊监控平台发送校时请求，收到校时请求ACK并校时成功后，需要把塔吊的基本参数、静态参数和GPS参数发送给塔吊监控平台。
设备开机的注册流程见图3.1.1。
图3.1.1
3.1.4多机防撞坐标系
多机防撞塔吊中心坐标规定都处于第一象限，以下图为例：
3.2
通信命令
3.2.1在线注册
塔吊监控终端注册请求帧结构如下：
帧头
2byte
帧长度
1byte
帧流水号
2byte
协议版本
1byte
命令
1byte
数据载荷
23byte
校验和
1byte
帧尾
2byte
0x5A55
——
——
0x0D
0x01
——
——
0x6A69
设备编号
12btye
协议类型
1byte
硬件版本号
2byte
软件版本号
2byte
SIM卡号
6byte
——
0x01
——
——
——
说明：
协议类型预留，暂填0x01;
硬件版本号用两个字节表示，采用BCD编码，高字节表示整数位，低字节表示小数位，第一版命名为：
1.00。
表示方法为：
低字节：
＊＊＊＊＊＊＊＊：
0x00
高字节：
＊＊＊＊＊＊＊＊：
0x01
软件版本号表示方面同硬件版本号；
SIM卡例如13488234527，表示为0x013488234527。
设备编号编码约定：
设备编号约定见说明见下文编码约定；
帧头
2byte
帧长度
1byte
帧流水号
2byte
协议版本
1byte
命令
1byte
数据载荷
29byte
校验和
1byte
帧尾
2byte
0x5A55
——
——
0x0D
0x02
——
——
0x6A69
设备编号
12btye
返回状态码
4byte
心跳间隔（s）
2byte
作业期上报间隔（s）
2byte
非作业期上报间隔（s）
2byte
平台IP地址
4byte
平台端口号
2byte
锁机标志位
1byte
——
——
——
——
——
——
——
返回状态码预留，暂填0x00；心跳间隔单位为秒，表示塔吊监控终端与监控平台之间发生心跳的频率；作业期上报间隔和非作业期上报间隔分别为塔吊作业期间和非作业期间数据上报的周期，分别默认为5和60；锁机标志位：
0x00-解锁，0x01-锁机。
在注册流程中，发送的注册基本参数帧、注册静态参数帧见下文相关数据帧格式定义。
举例：
注册设备编号：
33AB-T00001#
协议类型：
01
硬件版本:
1.00
软件版本：
1.01
SIM卡号:
134********
心跳间隔时间:
60s
注册请求帧:
5A551D0B000C01333341422D543030303031230100010101274523883401B26A69
注册响应帧:
5A55180B000C02333341422D54303030303123000000003C009A6A69
3.2.2在线心跳
塔吊监控终端向监控平台发送心跳帧，以便确认塔吊监控终端的在线状态。
当监控平台收到心跳帧之后，将返回一个心跳回复帧，心跳回复帧用来维持塔吊与监控平台的连接。
表3.2.5在线心跳请求帧
帧头2byte
帧长度1byte
帧流水号2byte
协议版本
1byte
命令
1byte
设备编号
12btye
校验和
1byte
帧尾
2byte
0x5A55
——
——
0x0D
0x0D
——
——
0x6A69
表3.2.6在线心跳响应帧
帧头
2byte
帧长度
1byte
帧流水号
2byte
协议版本
1byte
命令
1byte
设备编号
12btye
校验和
1byte
帧尾
2byte
0x5A55
——
——
0x0D
0x0E
——
——
0x6A69
塔吊监控终端收到注册响应帧后，根据注册响应帧中确定心跳包的时间间隔。
在连续发送三次心跳帧，没有收到监控平台的心跳回复时，认为塔吊监控终端掉线，需重新发起注册。
3.2.3上报实时数据
该数据帧用于将一台塔吊的各监控单元实时监测值及监测状态上传到监控平台。
监控平台收到实时数据后发送回复确认，回复消息最大等待10秒。
塔吊运行期间，当与监控平台连接不上时，在塔吊监控终端机身保存需上报的实时数据，待恢复连接后，补传未上报的实时数据。
表3.2.7上报塔吊实时数据帧
帧头
2byte
帧长度
1byte
帧流水号
2byte
协议版本
1byte
命令
1byte
数据载荷
46byte
校验和
1byte
帧尾2byte
0x5A55
——
——
0x0D
0x10
——
——
0x6A69
数据载荷：
46byte
设备
编号
12btye
风速
2byte
载重
2byte
回转
2byte
幅度
2byte
高度
2byte
力矩
2byte
倾角
2byte
当前
倍率
2byte
定幅
变码
2byte
定码
变幅
2byte
报警
状态
2byte
传感器状态
1byte
——
——
——
——
——
——
——
——
——
——
——
——
——
实时额定载重
2btye
风级1byte
——
——
一类禁吊区报警代码
1byte
二类禁吊区报警代码
1byte
年
1byte
月
1byte
日
1byte
时
1byte
分
1byte
秒
1byte
——
——
—
—
—
—
—
—
设备编号：
12byte，用来标识塔吊监控终端，在塔吊监控平台监控的所有塔吊监控终端，具有唯一的设备编号，设备编号由监控平台按一定编码规则生成。
风速：
2byte，表示的数据的范围是0-65535，固定2位小数。
如风速为4.3m/s，则平台收到的数据是430。
幅度，高度的单位为m，力矩的单位是t*m，倾角的单位为度，这些量的处理方式和风速的方法处理相同。
回转2byte，用int型表示，并精确到小数点一位，如实际回转角度为-540.0度，需乘以10，平台收到数据为-5400（用int型表达为0xEAE8）。
对于载重，则得到的是实际的重量，单位为kg（以下设计到重量的参数均按此操作）。
当前倍率，一般为2和4两种，2倍率时为0x0002，4倍率时为0x0004。
倾角信息需装上倾角传感器才有此数据，该字段可选，没有则填0x00；
定幅变码与定码变幅字段可选，没有该数据则填0x0000；
报警状态：
2字节，表示报警的不同类型。
第一个字节表示预警状态，各种预警情况可以相或，具体值对应如下表：
表3.2.8状态类型子域描述
b7b6b5b4b3b2b1b0
描述
00000000
正常工作
00000001
回转限位预警
00000010
幅度限位预警
00000100
高度限位预警
00001000
超载预警
00010000
禁入区预警
00100000
多机防碰预警
01000000
超风速预警
10000000
倾斜预警
第二个字节表示报警状态，表示方法同预警状态。
当报警状态中b4位为1时，表示禁入区报警；一类禁吊区报警代码、二类禁吊区报警代码用0~5表示，为0时表示禁吊区无报警，为1~5时分别表示第0~4号禁吊区报警，同一类禁吊区域不能出现两个同时报警的现象。
传感器状态：
用来表示传感器是否正常工作。
如果某位为1表示对应的传感器出现故障。
表3.2.9状态类型子域描述
b5b4b3b2b1b0
描述
000000
正常工作
000001
风速传感器故障
000010
称重传感器故障
000100
回转传感器故障
001000
幅度传感器故障
010000
高度传感器故障
100000
倾角传感器故障
其余
保留
表3.2.10上报塔吊实时数据响应帧
帧头
2byte
帧长度
1byte
帧流水号
2byte
协议版本
1byte
命令
1byte
设备编号
12btye
校验和
1byte
帧尾
2byte
0x5A55
——
——
0x0D
0x11
——
——
0x6A69
3.2.4校时指令
该功能是塔吊监控终端上电注册成功后，发送校时请求，监控平台收到校时请求后回复响应帧给塔吊监控终端进行时钟同步，使其时钟与监控平台时钟同步。
表3.2.15校时请求帧
帧头
2byte
帧长度
1byte
帧流水号
2byte
协议版本
1byte
命令
1byte
数据载荷
18byte
校验和
1byte
帧尾
2byte
0x5A55
——
——
0x0D
0x15
——
——
0x6A69
数据载荷：
18byte
设备编号
12btye
年
1byte
月
1byte
日
1byte
时
1byte
分
1byte
秒
1byte
——
——
——
——
——
——
——
当监控平台收到该校时帧后，回复相同的结构帧，只是监控平台回复的是监控平台的本机时间，回复的命令是0x16。
塔吊监控终端收到校时回复帧后将时间数据存入到本地进行校时。
3.2.5上报塔吊基本参数
塔吊基本参数变动，塔吊监控终端需主动上报给监控平台。
表3.2.16注册塔吊基本参数帧
帧头
2byte
帧长度
1byte
帧流水号
2byte
协议版本1byte
命令
1byte
数据载荷
20byte
校验和
1byte
帧尾
2byte
0x5A55
——
——
0x0D
0x05
——
——
0x6A69
数据载荷18byte
设备编号
12btye
运行模式
1byte
传感器配置
1byte
报警开关
2byte
作业期间隔
2byte
非作业期间隔
2byte
——
——
——
——
—
—
表3.2.17注册塔吊基本参数响应帧
帧头
2byte
帧长度
1byte
帧流水号
2byte
协议版本
1byte
命令
1byte
设备编号
12btye
校验和
1byte
帧尾
2byte
0x5A55
——
——
0x0D
0x06
——
——
0x6A69
运行模式，0表示单台模式运行，1表示多台模式运行，其余保留。
传感器配置，见下表。
当对应的位为1时，表示硬件接了该传感器，否则0表示没有接该传感器。
表3.2.18传感器配置
其余
b5
b4
b3
b2
b1
b0
保留
倾角
高度
幅度
回转
称重
风速
报警开关见表3.2.19。
当对应的位为1时表示该报警开，为0时表示该报警关闭。
表3.2.19报警开关
其余
b10
b9
b8
b7
b6
b5
b4
b3
b2
b1
b0
保留
倾角
防碰
禁行区
后限位
前限位
低限位
高限位
右限位
左限位
载重
风速
高度报警不设低限位，此位给固定值0
3.2.6上报塔吊静态参数
塔吊各静态参数变动，塔吊监控终端需主动上报给监控平台。
表3.2.20塔吊注册静态参数请求帧
帧头
2byte
帧长度
1byte
帧流水号
2byte
协议版本
1byte
命令
1byte
数据载荷
168byte
校验和
1byte
帧尾
2byte
0x5A55
——
——
0x0D
0x07
——
——
0x6A69
数据载荷：
168byte
设备编号
12btye
塔吊类型
1byte
X坐标
2byte
Y坐标
2byte
塔身高
2byte
塔顶高
2byte
大臂
2byte
平衡臂
2byte
——
——
——
——
——
——
——
——
最大起重量
2btye
额定风级
1byte
最小变幅
2byte
最大变幅
2byte
最大高度
2byte
最小角度
2byte
最大角度
2byte
额定倾角
2byte
——
——
——
——
——
——
——
——
幅度0
2byte
幅度1
2byte
幅度2
2byte
幅度3
2byte
幅度4
2byte
幅度5
2byte
幅度6
2byte
幅度7
2byte
——
——
——
——
——
——
——
——
幅度8
2byte
幅度9
2byte
幅度10
2byte
幅度11
2byte
幅度12
2byte
幅度13
2byte
幅度14
2byte
幅度15
2byte
——
——
——
——
——
——
——
——
幅度16
2byte
幅度17
2byte
幅度18
2byte
幅度19
2byte
幅度20
2byte
幅度21
2byte
幅度22
2byte
幅度23
2byte
——
——
——
——
——
——
——
——
幅度24
2byte
幅度25
2byte
幅度26
2byte
幅度27
2byte
幅度28
2byte
幅度29
2byte
幅度30
2byte
幅度31
2byte
——
——
——
——
——
——
——
——
载重0
2byte
载重1
2byte
载重2
2byte
载重3
2byte
载重4
2byte
载重5
2byte
载重6
2byte
载重7
2byte
——
——
——
——
——
——
——
——
载重8
2byte
载重9
2byte
载重10
2byte
载重11
2byte
载重12
2byte
载重13
2byte
载重14
2byte
载重15
2byte
——
——
——
——
——
——
——
——
载重16
升级会员 