塔机监控系统技术指导.docx
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塔机监控系统技术指导
PM530—塔机安全监控系统
系统功能
1.1力和力矩监控，防止超限超载
塔吊在作业过程中，超限超载比较容易发生，轻者造成塔机关键部位疲劳，缩短塔机使用寿命；重者直接导致塔臂断裂或塔吊倾覆，造成大量人员财产伤亡。
品茗解决方案：
（1）安装智能力矩监控设备，自动采集每吊重量；
（2）司机室安装显示屏，实时显示每吊重量，司机随时可看；
（3）当吊重超限超载时，系统自动声光预警，当起重量大于相应档位的允许额定值时，系统自动切断上升方向的电源，只允许下降方向的运动；
（4）塔吊每吊数据均通过GPRS模块实时发送到监控系统平台，远程可同步监控。
1.2群塔作业监控，防止碰撞
群塔作业时，由于塔吊大臂回转半径的交叉，容易造成大臂之间碰撞事故发生；由于视觉误差，高位塔吊吊绳与低位塔吊吊臂在交叉作业区容易发生碰撞；塔吊吊物与周边建筑物容易发生碰撞。
品茗解决方案：
（1）群塔中每塔均安装防碰撞监控设备，对塔吊作业状态（转角、半径等）进行实时监控，塔吊智能识别和判断碰撞危险区域；
（2）大臂进入碰撞危险区域，系统即开始声光预警，距离越近，报警越急，及时提醒塔吊司机停止危险方向的操作。
1.3特定区域监控，防止坠物伤人
由于塔吊大臂回转半径较大，容易出现大臂经过学校、马路、房屋、工棚等人群密集区域；塔吊钢丝绳容易碰触高压线；塔吊容易撞击高层建筑、山体等周边高物。
品茗解决方案：
安装区域保护监控设备，设定塔吊作业区域，智能限制大臂禁入特定区域，实现区域保护。
1.4安全专项编制，防止安拆事故
塔吊安装、拆卸和顶升的过程中，普遍存在无方案施工的错误行为，安拆工仅仅依靠经验办事，对经验盲目自信，对施工方案不屑一顾。
品茗解决方案：
通过专业的软件智能编制塔吊安拆安全专项方案，确保设计计算符合规范要求，方案内容翔实，可操作性强。
1.5塔基和附着设计，防止塔吊倾覆
塔吊基础和附着基本是在塔吊公司指导下由项目部负责施工的，普遍存在着不设计、无计算等行为，塔吊公司一套方案打天下，塔吊基础抗倾覆能力不足，塔基产生沉降，附着设计不合理时有发生，导致塔吊倾覆的严重后果。
品茗解决方案：
通过专业的软件对塔吊基础和附着进行智能设计计算，确保设计科学，计算合理，符合相关规范标准要求，进而指导施工。
1.6配备智能IC卡，实现人机管理
塔吊和塔吊司机的管理一直是监管的重点，也是难点，塔吊备案制的实行成效显着，但塔吊量大面广，施工现场仍然存在无资质塔吊；塔吊司机持证上岗的要求是严格的，但对于无资质顶班仍然监管乏力。
品茗解决方案：
（1）通过塔吊监控系统平台，对塔吊实行在线备案管理，对塔吊的安装、拆卸和移机进行全方位远程异地管理；
（2）通过对塔吊司机实行IC卡、实名制管理，进行有效监管。
产品优势
1、技术创新优势
《品茗塔吊全过程安全监督管理系统》是杭州市首家通过技术论证和审核，在市建设工程质量安全监督总站完成产品登记备案的塔吊监控产品。
现已在浙江、江西、安徽和湖北等地通过行业主管部门的登记备案，得到主管部门的高度认可。
1、系统概述
PM530系统是复杂施工环境下多塔吊协同作业碰撞报警系统，通过实时监控塔机之间的运行状态，对塔机的危险状态进行预先报警提示，帮助塔吊操作员避免由于操作失误造成的严重甚至致命性事故。
因此，科学使用本系统能够有效降低“人的不安全行为”，并为用户提供更为安全的施工环境。
1.1功能及优势
实时检测并显示塔吊的运行状态，安全看得见
力、力矩、幅度、高度、回转，全面五限位，保护更全面
基于塔机行为的三维群塔防碰撞功能
区域保护功能，阻止小车进入被保护区域
吊装提醒功能，精确定位，提高驾驶员工作效率
倾斜报警功能，在由于螺栓松动、斜拉斜吊引起塔机倾斜时系统发出报警提示
远程GPRS、GPS定位功能，在线随时查看塔机实时运行状态
高度及回转限位功能，更精准，带有预警减速功能
远程升级功能，轻松实现远程维护，为驾驶员提供更好的服务
工作循环记录、实时数据记录、系统修改日志记录等“黑匣子”功能。
钢丝绳倍率轻松切换，方便日常使用
驾驶员IC卡管理功能（此版本实现与倾斜报警属于二选一功能）
1.2系统结构
PM530系统结构图
1.3技术参数
项目名称
详细指标
工作电压
90-264VAC，50Hz～60Hz
功耗
＜50W
工作方式
连续
工作记录
20002条
塔机实时数据（黑匣子记录）
107280条（64.5小时）
控制精度
起重量
＜±3%
变幅/高度
0.2m
回转
1°
综合误差
＜±5%
工作环境
工作温度
-20℃～+60℃（工业级）
存储温度
-30℃～+80℃
相对湿度
5%～95%（不结露）
防水等级
主控部件
IP44
传感器
IP67
抗干扰等级
电快速瞬变脉冲群
四级（4000V）
浪涌
四级（4000V）
输出与报警
控制方法
继电器输出
控制回路
13路
控制能力
16A/250VAC（30VDC）干触点，电阻性负载，电感性负载降额5倍使用，触点寿命10万次
报警输出
蜂鸣器鸣音、指示灯显示
2、硬件结构
2.1系统显示器
显示器采用7寸彩色触屏，用户通过显示器可了解塔机的实时运行数据，包括：
塔机的报警状态，吊载情况、幅度位置、大臂位置等信息。
图2.2系统显示界面图
注：
本说明书以开启驾驶员IC卡功能为例，
倾斜报警与此版基本操作相同。
图2.2系统显示器
2.2系统主控制器
图2.3系统主机
主机采用ARM作为主要开发平台，具有功耗低、速度快、效率高等特点。
信号输入输出采用专业航空插头，13路继电器控制，内置GPRS、GPS芯片，作为一款全功能产品，可满足客户多方位需求，为安全驾驶保驾护航。
2.3系统接口定义
传感器接口
传感器名称
接口针脚数目
接口定义
1
2
3
4
5
6
7
回转模块1
7芯
电源
地线
信号A
信号B
-----
-----
-----
幅度传感器
3芯
电源
地线
信号
-----
-----
-----
-----
高度传感器
3芯
电源
地线
信号
-----
-----
-----
-----
吊重传感器
4芯
电源
地线
信号
-----
-----
-----
-----
风速传感器
3芯
电源
地线
信号
----
----
-----
-----
无线通信
5芯
电源
地线
信号A
信号B
-----
-----
-----
2.4继电器输出定义
输出控制1引出16根导线与塔吊的左操作手柄相应控制机构连接，接线定义与颜色对应关系如下：
功能
线号
接线颜色
功能
线号
接线颜色
塔臂左转高速
1,2
红
小车出高速
9,10
绿
塔臂右转高速
3,4
黑
小车进高速
11,12
灰
塔臂左转低速
5,6
白
小车出低速
13，14
淡蓝
塔臂右转低速
7,8
蓝
小车进低速
15,16
黄
输出控制2引出10根导线与塔吊的右操作手柄相应控制机构连接，接线定义与颜色对应关系如下：
功能
线号
接线颜色
功能
线号
接线颜色
上绳高速
1,2
红
预留
5,6
白
上绳低速
3,4
黑
预留
7,8
蓝
电源控制
（常开触点）
9,10
黄
——————
——————
——————
回转采用液力耦合控制的塔机，本系统报警时虽发出控制指令并切断塔机危险方向的控制回路，但塔机会在惯性的作用下继续滑行，滑行角明显大于带涡流的塔机。
操作此类塔机时，请预留足够的安全距离操作。
3、设备使用
3.1显示器界面介绍
图2.4显示器面板
主界面主要显示：
传感器采集实时数据、系统时间、钢丝绳倍率、GPS与GPRS状态指示、相邻塔机状态、截断输出指示等
“幅度”：
塔机当前变幅，小车至塔身中心的水平距离；“仰角”为动臂塔机大臂仰起的角度。
“碰撞”：
显示的是经360度处理后的角度值，如回转角度实际为380度，则会显示20度。
“限位”：
显示的是回转角度的真实值，能直观的看出预报警，不会造成在回转角度预报警时界面上看不到真实回转角度值的情况。
“高度”：
塔机吊钩与地面的距离；
“吊重”：
塔机当前吊载重量；
“倾角”：
塔机倾斜角度；
“IC卡”：
驾驶员信息管理；
“MT105”当在防碰撞功能菜单下选择无线通讯，设置”协议版本“为”MT105“时，即进入了与MT105设备的防碰撞功能，此时界面上会出现：
MT105的图标。
其它情况下不会出现。
“安全吊重”：
塔机当前幅度下，可安全吊载的最大重量；
“力矩百分比”：
当前吊重与安全吊重的比值；
“风速”：
当前环境风速等级。
注：
国家标准规定6级风时，不可进行塔机作业；
“倍率”：
塔机吊钩钢丝绳正在使用的倍率；
“GPS”：
当前GPS连接状态指示；
为GPS信号正常，
为无信号。
“GPRS”：
显示当前远程GPRS连接状态；
为GPRS信号正常，
为无信号。
“管理入口”：
系统登录、塔机设置、吊装区域、关于等设置/查看入口。
最下一行为屏的当前版本号。
黄色的为本机，蓝色的为相关塔基。
（以实际显示器界面为主）
绿色正常状态
黄色预警状态
红色报警状态
传感器不在位时，图标处有个叉、对应传感器状态灯都是红色。
3.2驾驶员操作介绍
点击
即可出现驾驶员操作界面，如下图：
图2.5驾驶员操作界面
管理登录：
使用管理员权限进入系统，对系统进行参数设置。
管理员操作入口，驾驶员一般不允许进入。
塔机设置：
塔机升高、倍率切换、及特殊情况下需要临时解除设备对塔机的控制时使用；
吊装区域：
吊装区域参数设置；
关于：
产品基本信息
此菜单下提供：
bypass打开/关闭、钢丝绳倍率切换、吊钩校准、升塔等相关设置。
图2.6塔机设置界面
BYPASS：
临时解除系统对塔机的控制，此功能被打开时系统只报警不控制。
系统重启后自动恢复控制状态；
※：
警告：
请谨慎使用此功能。
本功能带有密钥确认，系统检测密钥通过后，即打开BYPASS功能，同时代表当事人知情此功能可能会带来的安全风险，并有义务使用结束后关闭此功能或及时告知其他相关责任人。
倍率：
切换塔机当前钢丝绳倍率，当塔机钢丝绳倍率发生改变时需使用此功能；
吊钩校准：
由于塔机长时间运行产生的累计误差导致吊钩高度值显示与实际有偏差，用户可通过此功能对吊钩高度进行校准。
比如原本40m，但设备显示41m，这时把吊钩落至地面后，点击“校准”方可；
※：
校准时请将吊钩落至地面后方可进行操作。
升塔功能：
由于塔机升高或降低标准节，系统显示的高度值与实际不符，用户可通过此菜单对吊钩高度进行校准；
※：
只有塔机提升或降低标准节时方可使用此功能，校准前请将吊钩落至地面
恢复上次设置：
恢复到本次操作之前的设置信息
功能介绍：
以吊钩为中心，设置一个圆形区域（半径设置≤1/2臂长），设置完后点击“设置”按钮方可生效。
系统最多可设置6个吊装区域，设置后当吊钩进入此区域时系统会有提示；
设置对象：
可将经常使用的某一位置如钢筋棚、物料平台等设置为吊装区域；
图2.7吊装区域界面
图2.7吊装区域界面
吊装区域采用回转传感器与变幅传感器综合定位的方式，其精度与传感器精度、安装调试准确度有不可分割的关系，实际使用时请以驾驶员判断为主、系统辅助，安全合理使用才能提高工作效率。
3.2.3关于
此菜单显示系统当前软件版本、设备编号、客户编号、设备总运行时间、经纬度。
图2.8关于界面
设备累计运行时间：
从出厂日开始累积运行时间，此数据可在PC套件上更改；
获取GPS信息：
获取卫星定位数据。
3.3管理登陆
图2.9管理登陆界面
点击“管理登录，输入密码便可进入管理员界面，密码输入5分钟内不需再次输入。
基本信息：
设置塔机基本参数，包括塔机信息、功能选择、传感器标定、系统备份与恢复以及系统属性；
力及力矩功能：
设置塔机载荷表、力及力矩报警参数；
防碰撞功能：
群塔防碰撞计算时需要设置的参数，包括塔机坐标、防碰撞报警参数及无线通讯模块；
区域及吊装功能：
区域保护功能及吊装功能需要设置的参数，包括区域保护、吊装区域及参数设置；
倾斜报警功能：
塔机水平检测功能需要设置的参数；
远程GPRS功能：
设置连接远程服务平台使用的参数；
高度及回转限位：
设置高度、回转的预警及限位参数；
塔吊黑匣子：
下载系统的黑匣子记录、工作记录、操作记录；
系统更新：
在主机上插入U盘来升级主机程序；
图2.10菜单界面
此菜单下包含：
塔机信息、功能选择、传感器标定、系统备份与恢复、系统设置、继电器测试、IC卡查看及设置菜单
此菜单下设置单台塔机的基本信息，包括：
编号、类型、起重臂、平衡臂、塔机高度。
当系统开启防碰撞功能时，此界面增加设置周围塔机的相关信息。
具体设置见“”。
根据客户需要出厂时会激活相应功能，，每项功能均可在显示器上进行激活或失效，如下图所示：
图2.11功能选择示意图
如果后期想扩展功能，客户需要提供黑匣子SN设备编号，公司会根据SN码计算八位激活码给客户。
此菜单下进行“幅度标定”、“吊重标定”、“回转标定”、“高度标定”
图2.12传感器标定界面图2.13幅度与高度标定
幅度和高度标定：
两种传感器方式相同，采用两点标定。
幅度标定具体操作过程为：
调整小车到一个可测量的值后保持位置不变，待第一点电压稳定后填入当前幅度值，点击“OK”;接下来调整小车到另外一个可测量的值后保持位置不变，待第二点电压稳定后填入当前幅度值，点击“OK”后系统会自动计算出K、B的值并提示“幅度标定成功”。
高度标定具体操作过程为：
调整吊钩到垂直放置与地面，待第一点电压稳定后填入0，点击“OK”接下来将吊钩升起至最高点，待第二点电压稳定后填入当前高度值，按“OK”后系统会自动计算出K、B的值并提示“高度标定成功”。
（高度标定是以地面作为0基准点，后期升塔也是以地面为零基准进行升塔操作）
吊重标定，最多可采用三点标定，第二个点标定完后，会跳出提示“是否结束标定”，点击“是”则采用两点标定，如否，进行第三点标定，如下图图示：
图2.14吊重标定
滑移平均参数：
为吊重灵敏值，数值越小吊重值越灵敏，出厂默认6。
回转标定，传感器安装完毕后，先选择传感器类型（电子罗盘或绝对值编码器）后进行回转标定。
电子罗盘标定界面如图2.15所示.
图2.15电子罗盘回转标定
此界面的功能是标定电子罗盘式回转角度，使回转的显示值与塔吊工作的大臂回转角度实际值符合。
具体操作过程为：
按“开始标定”，让塔吊大臂均匀缓慢水平的旋转两圈，不可以太快，旋转一圈的时间应该不小于1分钟，一般1～2分钟旋转一圈。
（可以绕自身的中轴旋转，也可以绕平面内一点作圆周运动），再按“结束标定”，系统提示“回转标定成功”。
“零度指北”：
即以电子罗盘的0度为塔机0角度，以保证防碰撞功能的正常.
“实际角度”：
当转动角度与实际角度有较大差距时，使用此功能进行调整。
绝对值编码器标定界面如图2.16所示。
图2.16电子罗盘回转标定
“回转方向”：
绝对值编码器安装好后，大臂转动方向与实际不一致，用此功能调整使其方向一致。
“实际角度”：
当转动角度与实际角度有较大差距时，使用此功能进行调整。
图2.17系统备份和恢复
系统备份：
所有参数设置、标定完后，点击“系统备份”将当前系统各项参数进行备份，以备不时之需。
系统恢复：
将最近一次备份的各项参数，恢复至当前系统。
※系统恢复后，如果在备份后进行过升塔操作，则需要对系统高度进行重新设置
恢复出厂设置：
恢复到出厂时的各项参数默认值。
※此功能慎用
此菜单下设置：
系统时间、客户编码、管理员、普通用户密码修改、中英两种语言切换，如右图。
客户编码：
留给代理商做系统备案，不设置时与设备SN码相同。
图2.18系统设置客户编码界面
此功能帮助用户测试已安装的控制系统能否对塔机的操作进行限制。
测试时点击对应的继电器则该继电器对应的塔机操作将会断开，此时操作塔机手柄，塔机若无动作则代表此路控制接线正常。
图2.19继电器测试界面
此功能管理驾驶人员的IC卡信息。
包括驾驶员姓名、身份证、操作证编号、分值等信息。
管理员可设置，是否启用IC卡功能的控制权限。
控制开启后，不插卡或卡内分值为零，则断开塔机的电源控制继电器。
图2.20IC卡查看及设置界面
3.3.2力与力矩功能
此菜单下包含：
载荷表设置、力与力矩报警两个子菜单。
图2.21力与力矩功能界面
用户在此菜单下设置系统当前使用的载荷表。
系统默认提供3张载荷表，每张载荷表下提供6种臂长的载荷数据，只能查看无法编辑。
如果默认的3张载荷表不能满足客户需要可通过USER自定义编辑载荷表，或做好载荷表后通过PC套件导入系统。
图2.22载荷表
此菜单下设置力与力矩相关的预警值、报警值以及幅度前后限位的预警值、报警值。
此菜单下包含：
“塔机坐标”、“防碰撞报警参数”、“无线通讯”三部分
图2.24防碰撞功能界面
图2.23力与力矩报警界面
此菜单下包含：
“塔机坐标”、“防碰撞报警参数”、“无线通讯”三部分
图2.24防碰撞功能界面
塔机坐标：
此操作须在传感器标定完后进行，此菜单下可设置本塔机的信息参数，如：
编号、塔高、塔帽、起重臂长、平衡臂长；增加有碰撞关系的塔机信息（编号、起重臂长、平衡臂长、与本塔机的高低关系、与本塔机的角度关系、与本塔机的直线距离），点击“增加”按钮，填写相关塔机信息，任何修改均需点击“设置”方可生效。
图2.25塔机坐标界面图
“自动获取”：
本塔机大臂首先需指向相关塔机的标准节，点击“自动获取”即可显示相关塔机与本塔机的角度关系。
※1.本机编号：
1-63个编号任意填写，同一工地编号不能重复；
2.有碰撞关系的塔机，最多可以设置10台；
3.界面中的“与本机比”，“角度”，“距离”，均以本机为基准。
防碰撞报警参数：
该菜单下设置防碰撞报警/预警参数，包含：
碰撞预警、报警角度、碰撞预警、报警幅度值。
图2.26防碰撞报警参数界面
无线通讯：
该菜单下设置无线通讯模块的参数。
其中协议版本有PM530和MT105两个选项。
在无特殊要求下默认PM530选项，如果需要和MT105的设备通讯时，需要设置成“MT105”。
“信道号”与“ID编号”必须完全相同多台塔机方可通信，如果两个塔机群距离较近（＜1.6公里）为了防止通信错乱，两个塔机群的ID号不能相同；“波特率”：
默认38400bps,一般不需设置，当38400bps匹配不上时需将波特率降低测试。
图2.27无线通讯界面
此菜单包含“区域保护”、“吊装区域”、“参数设置”三个子菜单
图2.28区域及吊装功能界面
区域保护:
此菜单设置塔机工作时，不能进入的区域。
如果即将接近设定的区域，系统就会根据当前状态，做出预警或报警提示，并执行相应截断操作。
本系统可以设置最多5个区域，区域可以是线，也可以是封闭的区域，线与区域最大只能由5点构成，也就是定点操作只能定最大5个点。
否则系统提示“已达到最大点数”。
超过5个区域，将进行系统提示。
设置完成需点击“设置”按钮。
图2.29区域保护界面
※区域设置，不可将塔机设置在区域内部
吊装区域:
设置方式见驾驶员功能菜单，如果驾驶员菜单下已设置“吊装区域”此处不需再设。
报警参数设置:
该菜单下设置区域保护的预警、报警角度，幅度预警、报警参数。
图2.30报警参数界面
该菜单下设置倾斜报警角度，默认设为2°
图2.31倾斜报警功能界面
当系统检测到塔身倾斜一定角度后，系统会根据设定进行报警提示。
首次安装设备系统检测到塔机已出现角度倾斜时，请先校准塔机，才能保障设备正常工作。
该菜单下设置DTU相关参数。
远程地址可为域名或IP地址。
“GPRS卡号”：
DTU中的手机卡号，调试时一定要手动输入，当系统与远程服务器通讯时会将此号传送至远程平台，以备系统出现故障时排查问题；“波特率”默认9600bps；
GPRS卡号：
用户可将传输用GPRS卡号手动添加到卡号中，系统将通过远程网络传输到平台端备案，方便将来维护之用。
图2.32远程GPRS功能界面
该菜单下设置高度与回转预警、限位参数。
在塔机线缆不扭曲的情况下，如果回转显示值超出0～360°，此时需要点击“回转限位校准”按钮，将回转圈数清零，回转值调整至0～360°之内。
图2.33高度及回转限位界面图
回转采用电子罗盘式传感器时，由于传感器特性请勿切断监控设备电源运行塔机，否则回转检测角度将会出现误差。
在此菜单下，将U盘插入主机箱USB孔位，点击相应下载项即可
图2.34黑匣子数据下载界面
黑匣子将记录塔机每2秒1次已安装传感器的状态，在设备正常工作的情况下，记录的数据可作为事故辅助分析之用。
数据为60小时滚动存储，设备断电将停止记录数据。
第三篇远程监控平台
1、系统简介
为提高塔机安全监控管理水平、强化各监管主体的监管力度，品茗公司在国内率先借助计算机技术、自动控制技术、远程通讯技术、传感检测技术开发以网络为平台、以计算机远程监管为工具的品茗塔机安全监控管理平台。
平台全真模拟塔机监管全过程，操作简单、容易上手，可对塔机实时的工作状态进行检测，并通过GPRS远程传输塔机运行数据到服务器，通过解析、分析、计算、汇总，将塔机运行数据及运行统计状态实时展现在平台上，帮助监管人员进行塔机远程监控、管理。
通过远程监控可以避免操作人员的违规操作，降低因不正当操作所造成的一系列事故。
因此，利用品茗塔机安全监控管理系统能够提供更安全更人性化的现代管理环境。
图3.1系统登陆界面
2、平台功能简介
品茗塔机安全监控管理系统可实现塔机在线备案、运行数据实时查询、塔机运行状态统计及日常管理等功能具体如下：
1、塔机在线备案和日常监控管理
塔机在线备案通过为不同的监控主体（安监站、施工单位、工程部、租赁单位等）提供不同的登记管理权限，方便各监管主体实时登记、审核、查看相关责任设备的基础信息；并提供专项方案登记管理；
图3.2系统界面
2、设备实时数据
设备实时数据包括实时数据和电子地图。
设备实时数据可实现对设备模拟监控，及时发现处理报警预警信息；电子地图可实现用户对其所管理或使用设备的整体和个体的所在位置、分布情况的直观了解
图3.3模拟监控图图3.4塔机分部电子地图
3、塔机运行状态统计、分析
平台系统通过对塔机数据库中运行数据进行汇总、整理和分析，为管理人员提供有关吊载次数、运行数据、吊重数据、力矩百分比、防碰撞数据和设备预警等信息的统计信息报表，方便日常塔机管理工作（支持分时统计和下载功能）。
图3.5统计分析界面
图3.6塔吊在线监控分析报表
第四篇安装指南
1系统适用环境
名称
参数
塔机类型
塔帽塔机和平臂塔机
适用环境
塔机数量
每个分组最优10台，组数无限制
最大力矩
≤1000KN.M
最大起重量
≤100吨
起升高度
≤500米
最大幅度
≤100米
2.设备
升级会员 