起重机安全监控系统集数据采集、存储、通讯、显示、预警、人机交互等软硬件为一体，致力于改善和降低复杂工况下的安全隐患，提高塔机作业过程中的各项安全系数，分析找出塔式起重机的不稳定因素，协助塔机司机及起重指挥员在线作业，并对相关算法进行研究与优化，做到早预防早处理，减少事故发生率，提高工作效率以及塔机管理水平与技术含金量。

课题背景

随着城镇化、工业化建设步伐的快速推进，对建筑业的机械化、自动化、智能化程度要求也越来越高，塔机早已成为大型施工现场不可或缺的起重设备和搬运机械。塔机由于具有安装拆卸简单、维修保养容易、回转范围广、起升高度大、有效作业区域大等特性，对节省人力、减轻劳动强度、降低施工成本、提高施工质量和施工效率、实现工程施工机械化与自动化起着不可替代的作用。塔机是一种工作机构装在塔身顶部的旋转式起重机。

目前我国塔机生产厂商有四百多家，每年塔机数量按 10%左右的幅度增长。无论是从应用范围还是建筑规模来看，我国俨然成为建筑行业内施工量最大的国家以及塔式起重机大国，但同时也是塔机安全事故频发的国家。由于各塔机生产厂商设计、生产、装配、质量等标准参差不齐，塔机长期处于高负荷、频繁制动状态很容易造成关键部位疲劳，缩短使用寿命；而且由于塔机回转半径过大、重心高，很可能误入人群密集或临近障碍物等限制区域，同时塔群交叉作业时由于视野盲区很有可能引发碰撞；再加上高空作业强度大，司机个人素质、视野疲劳、盲操作等人为违规操作，致使塔机倾斜倒塌或吊重物资散落，后果不堪设想。这些情况导致塔机在施工过程中潜在的危险因素及安全隐患越来越大。

一旦事故发生，通过读取存储设备，能及时还原出事故发生前一时刻塔机的吊钩高度、起重量、小车变幅、塔身倾斜度、回转角度、环境风速等一系列状态参数。为减少塔机事故发生率，全国各管理部门给予了高度重视，已经陆续下发了相关配套政策文件。其中在《关于进一步加强建筑施工领域企业安全生产工作的实施意见》（浙建建[2011]6 号）中明确指出：自 2011 年 7 月 1 日起，工地新安装塔机必须装配塔式起重机安全监控管理系统，无安全监控管理系统的，严禁其使用。国家住房和城乡建设部在 2015 年 3 月 1 日正式实施的强制性标准《建筑塔式起重机械安全监控系统应用技术规程》中指出：建筑塔机需装配安全监控系统，监控软件需具备产品登记证书，设备应用特种设备型式试验合格证及出厂质量合格证明，系统必须具备吊重、转角、变幅、力矩、高度、风速的数据报警和防碰撞保护功能，系统安装不得破坏原塔机结构和对原始保护装置的正常运行造成影响。由此可见大型施工建设过程中塔式起重机的智能化监控系统早已成为行业发展的必然趋势，加强对塔机交叉作业全过程、全状态的实时在线监控、提高其安全系数及工作效率，是当前迫在眉睫的一项重要任务。大量塔机安全事故表明，必须对塔机作业全状态、全过程进行实时监管才能切实减少乃至杜绝塔机作业过程中的安全隐患。而随着嵌入式、物联网、智能传感、数据分析等高新技术的迅猛发展，设计一种能够远程实时检测，超载使用及违章操作在塔机事故中所占的比重最大，自然而就需要一个安全监控设备能实时精准记录、存储塔机作业时的各项状态参数。