经济的发展趋势已经席卷全球，无论是发达国家还是非发达国家，相互间的合作交流越来越多，涉及到方方面面。然而，经济的快速发展对一个国家的贸易运输能力提出了新的要求，不同的国家遍布世界各地，相互间的货运往来主要以海运为主。起重机械作为重要的装卸工具，经济的快速的发展迫使其对起重机械的装载能力、作业能力和安全性能提出了很高的要求。

    起重机械一般应用于特殊的场合，如基建场地、港口、建设工作和一些大型过程中。由于其主要构成部分都是金属，自身载重量比较大，在作业时，吊重物在空中大范围移动。起重机械承受自身载荷与吊重载荷长期作业，使其金属结构产生疲劳，导致起重机存在安全隐患容易发生故障，因此要定期的对其进行维护。比较有效的检测手段

金属结构应力检测，能够在一定程度上有效了解起重机械金属结构的疲劳情况，通过对检测数据的分析可以得知起重机械的工作。然而，这种相对传统的检测方法，只是将一些检测传感器安装在特定的检测位置，让起重机械运行一段时间记录检测数据，再对检测数据进行分析；这种形式的检测并不能实时掌握起重机械的工作动态，存在很大的安全隐患。因此为了能够实时的了解起重机械的运行状况，促使相关科研单位和机构开始展开对起重机械全性能监控的研究。

    为了促使更多的科研机构投入对起重机械安全作业的研究，国家技术监督局也不断推出新的行业设计标准规范，特别是在 2010 年国务院 2010[23]号文件的出台，督促要在大型起重机械上安装先进技术装备，以保障对生产过程的安全监控和管理。在 2012 年开始推行的国标文件《起重机械安全监控管理系统》中，明确规定了不同类型、不同行业的起重机在生产作业过程中必须要监视的数据，比如起重机的作业起重量、起升力矩、各机构的限位保护器状态等等。该文件的推出，为起重机安全监控研究方向提供了重要的理论指导和参考依据。

    相比于现在的起重机械检测手段，传统的检测有些用户会自己组织检测，但是大部分用户会委托专门的检测机构进行检测。在露天作业检测环境一般比较恶劣，检测人员每次检测都需要在高处进行安装传感器等作业，而且需要起重机运转起来才能采集到传感器数据，检测人员的安全得不到有效保障。这种定期的全面检修工作，只能在专门的机构检测以后才能判断当前的起重机械是否能够继续工作，或者有哪些位置需要维护。为了能够使管理人员实时的了解起重机械的运行状况，越来越多的监控系统研究开始转向实时在线、远程监控。

现今无线网络的快速发展，促使检测技术选择的多元化，目前主要流行的无线网络技术分为远程通信和近距离通信。近距离通信较为常用的有蓝牙技术（Bluetooth）、无线传感器网络技术（WSN）、局域网技术（Wi Fi）、射频技术（RFID）等，根据系统对功耗、传输距和传输速度的要求，可以选择不同类型的无线近距离通信方案。远程无线技术主要有码分多址技术（CDMA）、通用分组无线服务技术(GPRS)、全球移动通信系统技术（GSM）等，远程通信可以利用信用的公共网络平台实现数据的共享且不受思域的限制。然而在实际的应用中，无线网络技术依然面临很多问题需要解决，过程应用中主要面临如下两个问题[。

1， 无线传输的抗干扰性能。起重机械的作业环境一般比较复杂，在采用无线方式进行数据通信时，容易受到周围环境的干扰，比如天气因素、噪声波、电磁波等。起重机械自身的振动也会影响数据的传输，因此如何减少无线输出的抗干扰性显得尤为重要。

2， 传输距离的局限性。由于近距离传输技术本身的局限性，使其传输距离存在一定的局限性。在实际的起重机械检测应用中，因为起重机械本身的金属结构且金属层比较厚，在安装无线传输模块时要充分考虑到信号的转发路径，节点信号是否能够穿透或者绕射过金属的阻挡。传感器节点大都采用电池供电，发射功率是否能够保证数据安装正确的转发路径传输，将会是系统研究中必须考虑的一个重要问题。开展起重机安全监控系统研究的意义，可以实现飞机的黑匣子一样的功能，记录起重机作业过程中的一些关键的数据和操作，如果起重机在作业时发生故障或者出现意外事故，可以通过分析该监控系统中记录的数据，快速准确的找到事故原因。同时，对驾驶员来说也很重要，司机室驾驶员离地面交高，作业时驾驶员无法观察到地面的环境，通过安全监控系统的信息显示，驾驶员可以在司机室准确的掌握起重机周围的环境。由以上分析可知，开展对起重机械安全运行的研究将会有很多需要解决的实际问题，随着社会经济的发展也会带来一定的实用价值和社会价值。因为监控系统的研发，一方面会给用户和生产厂家带来长久的利益，从而不断促进社会经济的发展；另一方面，也为起重机械领域的工作人员的安全提供了有效的保障。对于起重机械的制造厂家来说，通过用户反馈机械作业中存在的问题，能够为后续的机械设备的进一步改进提供有效的理论依据，不断促进监控系统的不断升级改进。

    国内外研究现状

    鉴于起重机械的特殊性，其是否能够安全稳定的运行将直接影响到用户的切身利益和起重机作业人员的切身安全。起重机械在工作过程中存在许多不确定性，主要有以下几个特点

1，起重机械的工作流程没有特定的规律可循。起重机械在工作时，不是简单的把货物提起放下，为了准确安全的完成吊装任务，要频繁的执行起升、变幅、回转等动作。因此，起重机械的工作周期没有确定性，在实际作业时差别很大，没有固定的模式可以遵循。

   2，市场上的起重机械检测系统，功能往往比较单一。如今是起重机械检测系统，大都只是通过安装一些现场传感器，然后将监视数据显示出来，提供给工作人员查看。然而，对于起重机械的管理人员来说，当需要了解起重机现场作业情况时，不能随时方便的查看整体运行状况。而且通过安装现场传感器检测到的一些测试样本数据，无法为起重机械运行情况分析和维护指导提供较为有效的数据。

3，保障安全运行是核心前提。据调查显示，每年都会有起重机械作业事故的发生，而且大都会造成人员伤亡。在 2012 年，江苏南通某重工企业发生的一起门座式起重机事故中，吊具直接坠落砸在事故遇难者身上；2013 年青岛某地铁施工现场发生一起门机倾倒事故，多辆汽车被当成砸毁；2014 年 12 月南京某地铁施工现场发生一起汽车吊倾倒事故，致使两人死亡，三人受伤。由此可知，一旦起重机机械设备发生意外，将会带来很大的经济损失和人员伤亡，其安全运行的重要性不容忽视。

    起重机械事故的发生原因有很多种，比较重要的原因是起重机工作人员不能按照操作要求严格的执行，缺乏理论认知。违规操作主要分为以下几种情况

   1、疏于维护：对操作规定的要求不能很好的落实，缺乏足够的安全意识；

     2、随意操作行走：没有按照指定的运行轨迹操作机械，导致机械结构发生振动甚至撞；

3、违规操作力矩限制器：力矩限制器主要是通过采集起重量、臂架仰角来计算起升力矩是否超过最大起升力矩，其对起重机的保护作用有很大帮助，切不可违规操作；

4、超负荷运行：对于每一台起重机其额定载荷是固定的，作业时不可超载运行，超载运行必然会容易引发事故。起重机械的操作过程缺乏有效的管理，其没有像飞机那样带有黑匣子功能，无法追踪事故发生的主要原因，因此致使责任的追究和事故原因的分析不能有效的开展。此外，起重机械设备因为发生故障而不能及时的预警也是缺乏管理的重要表现。在早起，国内外的一些科研机构也投入大量的时间研究起重机械设备安全监控系统，但是由于早期科技水平相对较低，系统使用的芯片、元件和软件算法等性能较低，导致传感器采集的数据准确性不高；存储技术的局限性，致使重要的历史数据丢失，无法对起重机械的性能指标进行有效的分析。因此，现阶段的研究重点要集中在监控参数的采集、数据的实时性分析、历史参数的保存以及工作过程的监管等。一旦配备了具备此功能的安全监控系统，便可以实现对起重机械的安全运行进行有效的监管。

   如今监测技术和监测方法都得到了全面的提高，主要归功于微电子机技术和计算机技术的快速发展。监测技术已经从传统的有线方式逐步转向无线原始的有线监测技术因不能实现数据的远距离传输，使得数据无法共享，限制了检测技术的发展；而组网监测技术可以通过无线传输手段，使监测数据可以传输更远，从以前的几十米扩展到现在的全国范围内乃至全世界范围内。数据传输过程中的抗干扰技术也在不断提高，为数据的远程实时监测提供了保障。国内对起重机监测系统的研究始于上世纪八十年代重工业的飞速发展，促使起重机安全监控系统的研究不断涌现出技术较为先进的新生代力量。同时，国家一些相关的监管单位，定期举行行业大会分析讨论起重机械行业的发展趋势，交流最新的科研信息。起重机事故的频发和国家相关部门的强力推广，使许多科技公司、科研机构和高校不断的投入到起重机安全监控系统的研究中，各自推出了自己的科技成果。

     郑州恺德尔生产的起重机安全监控系统能够实现对设备运行的安全实时监控，从而避免了起重机作业人员因误操作而发生的安全事故。该系统主要由安全监控、信息记录和远程控制功能模块组成，可以实现对故障的诊断功能，并对潜在安全隐患做出预警，从而为大型起重机的安全运行进行有效管理。可随时查看历史数据了解起重机械的运行状况；同时历史据的记录也使得故障原因分析和事故问责有可靠的参考依据。

    上海交通大学采用无线网络技术开发了一套较为先进的监控系统将起重机械上的监测数据通过以太网发送到起重机上和中央控制室。该监控系统的研发，使得对起重机的在线监测技术有了进一步的飞跃，在无线网络的基础上还可以通过组网技术实现对作业现场多台起重机的同时在线监测。

     中船重工信息科技有限公司最近新推出一套起重机械安全监控管理系统，监控系统测量的数据精度非常高，且故障诊断功能可提供远程支持，对起重机的各个机构的姿态（包括变幅、回转、大车位置等等）数据可精确测量。物联网技术、云计算技术以及卫星定位等尖端技术的使用，使得起重机械的监测数据完全能够成为实时在线监测，从而为起重机械的安全作业提供了可靠的保障。此外，该系统还具有三维防碰撞预警功能，提供运动下的实时报警。

     国外在起重机监测方面的研究起步较早，企业各自研发自己的安全监控装置，技术水平相对国内来说比较先进，而且其所采用的监测技术手段不仅代表了行业的研究动态，也指明了未来研究的重点方向和技术标杆。

    早在 20 世纪 60 年代末期，美国便成立了机械故障研究小组，展开对机械设备安全运行监测的研究；英国稍早些。接着不久，美国宾利、惠普、亚特兰大科学仪器等公司，各自组成了检测技术研究中心，由于其技术水平和研发能力比较高，研发的产品具有很强的市场竞争优势。

     日本作为精密仪器制造的行业领导者，自然也不甘落后，其中安川公司把监测系统研究的重点集中在港口集装箱装卸设备。安川公司结合理论实际的管理需求和起重机械设备的安全监控的重要性，研发了一套比较综合的监测系统，即将起重机作业监测和企业的生产管理结合起来，通过网络技术实现了远程监控和企业管理的无缝对接。该系统使得作业现场无需分配太多工作人员参与起重机作业的管理和生产管理，为实现无人化监管提供了重要参考。

    法国在起重机安全监控技术的研究中，投入了大量的财力，促使科研人员不断进行技术创新。法国在塔机的安全监控系统中使用互联网技术，在计算机技术、人机交互技术以及机械保养等先进的技术上去的了很大突破，监控系统可记录的运行参数超过五十多种，用于分析处理的故障数据超过二十种。此外，系统还存储一些与机械使用寿命相关的重要数据。尽管国外的监控系统技术相对比较先进和成熟、性能较安全可靠，但是在市场上相比于国内产品其价格昂贵，且技术比较封锁，不便后期维护。因此，国内的起重机安全监控系统需要技术上不断创新、性能上不断完善、质量服务上不断提高，努力使自己的产品逐步与世界水平接轨。