Башенный кран попал в аварию на строительной площадке. Одним из наиболее распространенных вопросов, которые задавала следственная группа после прибытия на стройплощадку, был: есть ли какие-либо записи о подъемном весе, крутящем моменте, скорости ветра и угле поворота на тот момент?Если имеется только закрытый черный ящик и данные не могут быть получены, или только водитель видел их сам, возможность отслеживания аварии превращается в спор друг с другом.В этом как раз и заключается проблема традиционного мониторинга крана: что-то установлено, но эффективный надзор не сформирован.Система мониторинга и управления безопасностью, о которой я хочу поговорить сегодня, призвана решить эту проблему - она заключается не в добавлении “дополнительного аксессуара” к оборудованию, а в обеспечении соответствия требованиям крупногабаритной подъемной техники, инфраструктуры для отслеживания аварий и ввода данных для интеллектуального строительства.
Как выглядит традиционная система мониторинга башенного крана?Базовая технология патента CN202575791U очень проста: оригинальная система состояла из черного ящика, самописца и монитора, которые могли взаимодействовать друг с другом только внутри башенного крана и использовались водителем только для самоконтроля. , Доступа к внешней сети связи нет.Записанные данные в основном используются на этапе посмертного расследования после несчастного случая и обычно не играют надзорной роли.Что еще более неприятно, так это то, что большая часть совокупных записей об эксплуатации в технических файлах башенного крана заполняется подразделением-пользователем или арендующим подразделением, и отдел управления не может проверить подлинность, оставляя место для незаконных операций.
Люди в отрасли испытали на себе последствия этой закрытой системы.Перегрузка, подвешивание на тросе, аварийная остановка и аварийный возврат - такое поведение может оставить только цепочку данных, которые никто не сможет увидеть при автономном мониторинге, и они будут доступны только тогда, когда что-то произойдет.Современная система мониторинга и управления безопасностью должна передавать эти данные в режиме реального времени, чтобы водители, руководители служб безопасности на стройплощадках, строительные подразделения, отделы надзора за безопасностью и лизинговые компании могли видеть один и тот же набор условий эксплуатации.Согласно патенту CN202575791U, это “открытое динамическое наблюдение за башенными кранами в режиме реального времени взаимосвязанным образом”.
Нормативные акты также отодвигают этот вопрос на второй план.Статья 7.2 TSG 51-2023 "Технический регламент по безопасности грузоподъемных механизмов" четко оговаривает, что металлургические мостовые краны грузоподъемностью более 10 тонн, которые были отгружены с завода до выпуска настоящего регламента, должны устанавливаться в соответствии с требованиями регламента. Система мониторинга и управления безопасностью.Это не рекомендация, это обязательно.Для недавно построенных крупногабаритных подъемных механизмов в Приложении а непосредственно приводится каталог, который необходимо установить.Другими словами, для многих устройств вопрос о том, устанавливать или нет, больше не является вопросом множественного выбора.
Чтобы разобраться с нормативными требованиями, мы должны сначала различить разделение труда между тремя документами.
Первый - TSG 51-2023, техническая спецификация безопасности специального оборудования, которая определяет, “какое оборудование должно быть установлено" и “обязательные требования безопасности”.В приложении а "Каталог крупногабаритной грузоподъемной техники для установки систем мониторинга и управления безопасностью" очень четко перечислены: мостовые краны общего назначения свыше 200 т, металлургические мостовые краны свыше 10 т, козловые краны общего назначения свыше 100 т, судостроительные козловые краны и мостоукладочные машины с неограниченными параметрами, обычные башенные краны свыше 315 т · м, башенный кран для электростанций 315 т · м и более, шиномонтажный кран 100 т и более, гусеничный кран 200 т и более, козловой кран 60 т и более, параметры кабельного крана не ограничены, мачтовый кран 100 т и более.Обратите внимание, что в графе “выше” в каталоге указано количество экземпляров.
Второй - GB / T 28264-2017 “Система мониторинга и управления безопасностью грузоподъемных механизмов”, рекомендуемый национальный стандарт, который регулирует общие технические основы "построения системы".Он определяет состав, содержание мониторинга, требования к производительности и инспекции системы и подходит для мостов, ворот, передвижных сооружений, вышек, посадочных мест для ворот, тросов, мачт, мостостроительных машин и судоподъемных машин.Общая ошибка системы не должна превышать 5%, период аппаратной выборки не должен превышать 100 мс, данные переключения должны храниться последовательно при их изменении, а период хранения других данных не должен превышать 2 с, и данные мониторинга должны храниться не менее 30 рабочих дней подряд, а видео должно быть не менее 72 часов подряд.
Третий - GB / T 37366-2019 "Спецификация для системы мониторинга безопасности и передачи данных башенных кранов", который разработан специально для башенных кранов и является более точным, чем общий стандарт.Для этого требуется, чтобы система собирала грузоподъемность, подъемный момент, высоту подъема, рабочий диапазон, угол подъема стрелы, скорость ветра, угол поворота, рабочий ход, рабочее время, совокупное рабочее время, каждый рабочий цикл и т.д. Цикл сбора данных составляет не более 100 мс, а информация о непрерывном рабочем дне сохраняется не менее чем за последние 30 дней, аудио- и видеозапись хранится не менее 72 часов.Также приведена таблица вывода предварительного предупреждения и управляющего сигнала, а также указаны пороговые значения сигнала тревоги и требования к выводу управляющего сигнала для подъемного момента, веса подъема, высоты, вращения, амплитуды, скорости ветра и рабочего хода соответственно.
Взаимосвязь между тремя документами можно понять следующим образом: труба TSG “должна быть установлена”, труба GB / T 28264 “общие требования”, труба GB / T 37366 “специальный башенный кран”.При составлении плана сначала ознакомьтесь с каталогом TSG, чтобы подтвердить, соответствует ли оборудование обязательному ассортименту, а затем постройте каркас в соответствии с GB / T 28264, а затем добавьте к башенному крану особые требования GB / T 37366.
Полный набор системы мониторинга и управления безопасностью, в соответствии с рамками GB / T 28264 и GB / T 37366, функциональные блоки включают в себя: блок сбора информации, блок обработки информации, блок вывода управления, блок хранения информации, блок отображения информации, блок интерфейса вывода информации.Когда возникает необходимость в удаленном мониторинге, добавляется блок удаленной передачи, добавляется блок предотвращения столкновений во время работы групповой вышки и добавляется блок идентификации, когда возникает необходимость в идентификации.В стандарте указано одно предложение: Данная система является частью электрической системы управления подъемным оборудованием и не является самостоятельным продуктом.Это предложение очень важно. Это означает, что система не может эксплуатироваться отдельно от оригинальной электрической системы крана, и функция оригинального устройства безопасности не должна изменяться во время установки.
Ядром аппаратного уровня является датчик.Согласно таблицам 1 и 2 GB / T 28264, источники информации, которые необходимо собрать, включают ограничитель веса при подъеме, ограничитель крутящего момента при подъеме, ограничитель высоты подъема, ограничитель рабочего хода, ограничитель амплитуды, ограничитель перекоса, предохранительное устройство с блокировкой, датчик уровня, устройство защиты от ветра, анемометр, ограничитель вращения, устройство защиты от столкновений, устройство защиты от превышения скорости и т.д.Параметры мониторинга включают вес при подъеме, подъемный момент, высоту подъема / глубину спуска, рабочий ход, амплитуду, рабочий перекос транспортного средства, уровень, скорость ветра, угол поворота, инструкции по эксплуатации, вертикальность ног, рабочее время, совокупное рабочее время и рабочий цикл.
В патенте CN202575791U приведен конкретный пример конфигурации датчика: датчик веса представляет собой датчик нагрузки на стержневой вал, который установлен на подъемном механизме башенного крана; датчик скорости ветра расположен в верхней части корпуса вращающейся башни; датчик амплитуды оснащен механизмом подъема стрелы; датчик угла наклона оснащен невращающимся основным корпусом башни. На вращающемся механизме между корпусом вращающейся башни; датчик высоты предусмотрен в задней части балансира; главный контроллер и жидкокристаллический дисплей предусмотрены в комнате водителя; модуль беспроводной связи предусмотрен в в корпусе вращающейся башни или в комнате водителя.Хотя эта конфигурация взята из патента 2012 года, логика компоновки датчика по сей день имеет эталонное значение.
Что касается уровня связи, GB/ T 28264 определяет четыре формы интерфейса передачи сигналов: пассивная коммутация, аналоговый, импульсный и передача данных по шине.GB / T 37366 дополнительно предоставляет протокол связи MODBUS-RTU между башенным краном и ПЛК со скоростью передачи данных 9600 бод, битом данных 8, битом остановки 1 и даже проверки; он взаимодействует с центром удаленного мониторинга на основе TCP / IP, и терминал инициирует соединение с центром мониторинга и регулярно отправляет данные о пульсе.В научных статьях есть и другие передовые решения: Чжан Сяоюань и др. (2022) Беспроводная сенсорная сеть ZigBee использует микросхему CC2530 и алгоритм кластерного дерева, Гэн Донхонг и др. (2026) решение для обработки больших данных использует технологию множественного доступа с разделением времени по беспроводному модулю 433 МГц.
Уровень платформы организован в виде трехуровневой структуры: информация о работе собирается на уровне площадки, менеджерам на местном уровне предоставляется удаленный мониторинг, а вся информация о работе крана и неисправностях отслеживается на удаленном уровне.При наличии удаленного запроса данные отправляются в центр удаленного мониторинга или облачную платформу через устройство удаленной передачи.
Функции можно разбить на цепочку: мониторинг—сигнализация—запись—отслеживание-дистанционное управление—видео.
Основой является мониторинг и отображение в режиме реального времени.GB / T 28264 требует, чтобы система имела функцию записи рабочего состояния и информации о неисправностях в режиме реального времени, а также для отображения рабочего состояния и рабочих параметров в виде графики, изображений, диаграмм и текста.GB / T 37366 требует, чтобы башенный кран отображал грузоподъемность, процент подъемного момента, высоту подъема, рабочий диапазон, угол поворота, увеличение, угол подъема стрелы, рабочий ход и т.д. Информация на дисплее четко видна при условиях освещения во всех направлениях.
Раннее предупреждение, сигнализация и контрольный выход являются основными ценностями.В GB/T 28264 предусмотрено, что в дополнение к выдаче сигнала тревоги при обнаружении неисправности система также должна иметь предустановленную функцию управления остановом в соответствии с требованиями; устройство сигнализации может подавать четкий звуковой и световой сигнал оператору и персоналу во взрывоопасной зоне.Таблица 2 стандарта GB / T 37366 более конкретна: звуковые и световые сигналы тревоги и управляющие сигналы должны выдаваться, когда подъемный момент достигает 100-110% от номинального значения, звуковые и световые сигналы тревоги должны выдаваться, когда они достигают 90-95%, а подсказки должны выдаваться, когда они достигают 80%; вес подъема, высота, вращение, амплитуда, скорость ветра и рабочий ход также имеют соответствующие требования к сигнализации и управлению.Инженерный пример Гэн Донхонга и др. (2026) также дал трехуровневые пороговые значения предупреждения: нормальное структурное напряжение [0,203) МПа, желтое предупреждение [203,276) МПа, красное предупреждение [276,345) МПа; нормальная вертикальность башни [0,3)%, желтый [3,4)%, красный [4,5); Скорость ветра нормальная [0,9) м / с, желтый [9,12) м / с, красный [12,15) м / с.
Регистрация данных и историческое отслеживание являются основой для ответственности за несчастный случай.GB / T 28264 требует, чтобы сохраненные данные или информация об изображении включали количество и время работы, сохраняли всю собранную информацию при отключении питания или перебоях в подаче электроэнергии и хранили данные мониторинга не менее 30 последовательных рабочих дней и видеоданные продолжительностью не менее 72 часов непрерывно.GB / T 37366 требует, чтобы башенный кран сохранял статические параметры, информацию о рабочем цикле, информацию о работе в режиме реального времени и информацию о включении, а также записывал рабочую информацию в режиме реального времени с частотой 1/2 секунды для регулярного хранения.Стандарт A4.1.6.7 TSG 51-2023 также требует, чтобы система имела аппаратный интерфейс, открытый для внешнего мира, который может легко экспортировать записанные данные.
Дистанционное наблюдение и видеосвязь для отправки данных за пределы строительной площадки.В GB / T 37366 указано, что при наличии требований к функции удаленного мониторинга система должна иметь возможность взаимодействовать с центром удаленного мониторинга; система аудио- и видеомониторинга может включать камеры, микрофоны, экраны дисплеев и устройства хранения данных. видео собирает информацию о начальном и конечном положении точки подвешивания, а аудио должно собирать аудиосигнал водителя в помещении, и время хранения составляет не менее 72 часов.Устройство визуализации hook от Geng Donghong et al. (2026) также добавляет поворотную камеру и систему автоматической очистки, которая увеличивает охват угла обзора на 40% и четкость изображения на 25 дБ.
Что касается технического маршрута, то за последние десять лет произошло несколько очевидных изменений.
В первые дни полевая связь была в основном проводной, но позже в поле зрения появились беспроводные сенсорные сети.Решение ZigBee от Zhang Xiaoyuan et al. (2022) использует CC2530 в качестве ядра сетевого оборудования, USB и литиевые батареи питаются совместно, а механизм распределенного распределения адресов и алгоритм кластерного дерева используются для упрощения функций узла и снижения потерь связи.Имитационные эксперименты показывают, что среднее значение ошибки сбора данных системы находится в пределах 0,02 В, а максимальная скорость потери информационных пакетов составляет 1,81%.Однако следует отметить, что когда число пользователей достигает 200, уровень потери информационных пакетов составляет 75,4%, что указывает на то, что в беспроводных решениях все еще существуют узкие места в крупномасштабных сценариях параллелизма.
Внедрение больших данных и искусственного интеллекта подтолкнуло систему от “записи" к ”прогнозированию”.В инженерном примере Geng Donghong et al. (2026) система использует Hadoop для распределенного хранения данных, потоковую передачу Spark для анализа в реальном времени, алгоритм изолированного леса для обнаружения аномальных нагрузок и модель случайного леса для прогнозирования тенденций структурных напряжений. Время реагирования на раннее предупреждение составляет менее 50 мс, а ошибка прогнозирования структурных напряжений - менее 5%.Это означает, что система не просто ждет, пока параметры превысят предельное значение, прежде чем выдавать предупреждение, но и может заранее обнаруживать аномальные закономерности на основе исторических данных.
Предотвращение столкновений групповых вышек необходимо только для того, чтобы с башни открывался вид из аэропорта.Схема Гэн Донхонга и др. (2026) использует беспроводной модуль 433 МГц для построения сети связи между башенными кранами. Каждый башенный кран действует как независимый узел, использует технологию множественного доступа с временным разделением, чтобы избежать перегрузки данных, и завершает обмен информацией о состоянии каждые 50 мс. Евклидово расстояние между конечными точками стрелы двух машин рассчитывается с помощью трехмерной модели обнаружения столкновений в пространстве..Инженерные данные показывают, что четыре башенных крана динамически изолированы от рабочей зоны с помощью этого алгоритма, а точность раннего предупреждения о столкновении составляет 98,7%.В течение всего периода эксплуатации проекта частота несчастных случаев по технике безопасности была снижена на 82%, эффективность строительства была повышена на 12%, а срок строительства по проекту был опережен на 35 дней.
Если вы отвечаете за проект, рекомендуется выполнить следующие шаги.
Первый шаг - это сначала проверить каталог.Обратитесь к Приложению a к TSG 51-2023, чтобы подтвердить, находится ли ваше оборудование в каталоге, где должна быть установлена система мониторинга и управления безопасностью.Особое внимание: мостовые краны грузоподъемностью более 10 тонн, отгруженные с завода и находящиеся в эксплуатации, должны быть установлены перед регулярными проверками.Этот шаг определяет, “строить или нет”, а не "насколько хорошо строить".
Второй шаг - установить функцию в соответствии со стандартом.Используя GB / T 28264 в качестве общей основы, он гарантирует, что шесть функциональных блоков сбора, обработки, вывода управления, хранения, отображения и интерфейса вывода являются завершенными; существуют требования к удаленному управлению и удаленной передаче, а операции групповой вышки не допускают столкновений.Особые требования стандарта GB/T 37366 накладываются на проект башенного крана.Не упустите ключевые показатели: период выборки составляет не более 100 мс, объем хранилища - не менее 30 дней, видео - не менее 72 часов, протокол связи открыт для внешнего мира, а полномочия управления оценены.
Третий шаг заключается в выборе технологии в соответствии со сценой.Автономные вышки отдают приоритет удовлетворению требований GB / T 37366 к сбору, отображению, сигнализации и хранению данных; операции с групповыми вышками сосредоточены на решениях для предотвращения столкновений, а 433 МГц плюс TDMA - это маршрут, проверяемый проектом; если требуется удаленное наблюдение, используйте TCP / IP плюс 4G / 5G для отправки данных на облачную платформу; Я хочу отправлять данные на облачную платформу. Для дальнейшего анализа данных вы можете обратиться к комбинации Hadoop плюс Spark Streaming плюс изолированный лес / random forest, но необходимо оценить фактический объем данных, а также возможности эксплуатации и обслуживания.
Четвертый шаг - это проверка, эксплуатация и техническое обслуживание.Планы производителей должны быть перепроверены, не смотрите просто на брошюру.Сосредоточьтесь на проверке нескольких вещей: можно ли экспортировать данные, действительна ли самодиагностика неисправности, сохраняется ли информация после отключения питания, соответствует ли порог срабатывания сигнализации стандартам и открыт ли протокол связи для внешнего мира.Запатентованная схема может относиться к конструктивному исполнению, но техническая схема 2012 года должна быть пересмотрена в соответствии с действующими стандартами.Установка системы - это еще не конец. во время регулярных проверок необходимо проверять такие элементы, как разрешения на управление, цикл отбора проб, время хранения и четкость отображения.
Последнее напоминание: ценность системы мониторинга и управления безопасностью заключается не в количестве датчиков, а в том, действительно ли используются данные.Система, которая соответствует стандартам, но на которую никто не смотрит, принципиально отличается от черного ящика.
На сегодняшний день система мониторинга и управления безопасностью крана прошла стадию ”хотите вы ее устанавливать или нет".Для оборудования, включенного в каталог TSG, это обязательное требование; для оборудования, не включенного в каталог, это инфраструктура для отслеживания инцидентов и интеллектуального управления.Порядок, в котором он создается, предельно ясен: сначала проверьте обязательный каталог, затем установите архитектуру в соответствии со стандартом и, наконец, выберите технологию в соответствии со сценой.Стандарты - это конечный результат, и именно ценность данных используется по-настоящему.
Предыдущее: " Как обеспечить безопасность старых кранов?Комплексная стратегия трансформации козловых кранов за 15 лет
Следующая статья：Дефектоскоп проволочного троса: Прежде чем менять трос, выясните, что он может измерить. »
Телефон для консультаций 24 часа: 0717-6922999 WeChat: 13972023522 (Инж. Сюэ) Эл. почта: technical@wtauserver.com Адрес: №6 ул. Ганчэн, район Ичан, пилотная свободная экономическая зона Китая (провинция Хубэй)
Copyright © 2026 Wtau Technology Co., Ltd. Все права защищены. Регистрационный номер ICP: Э ИКП 12004023-1
