塔机智能吊钩系统设计

徐开华，毛 伟

（1. 成都市第四建筑工程公司，四川 成都 610021；2. 四川锦城建筑机械有限公司，四川 成都 610091）

普通塔机在高空或者复杂环境下作业时，只能依靠地面指挥人员通过对讲机指挥塔机操作人员进行作业。由于操作人员无法进行可视化作业，经常出现动作延迟、操作偏差等现象。目前塔机所配备的重量限制器均安装于起重臂上或塔头上，其重量测定为间接式，需要在安装塔机后进行现场称重标定。特别是对于大型和超大型塔机，最大起重量往往达到几十吨，而施工现场又很可能没用匹配的砝码来进行标定，这将带来极大的安全隐患。

1 概述

智能吊钩系统主要由称重系统、高清视频监控系统、无线传输系统、供电系统和智能控制系统等组成。称重系统主要包括称重轴和称重模块。无线传输系统包括无线电发射器、中继器和无线接收器。高清视频监控系统包括高清摄像头、存储器、显示器。供电系统包括发电装置和蓄电装置。智能控制系统包括称重传感器、测距传感器和控制器。其系统简图如图1所示。

图1 智能吊钩系统简图

2 技术方案

2.1 称重系统

本方案通过直接在吊钩上加装称重轴，通过称重轴精确地测出现场每一次吊装的重量，而无需像传统塔机一样，每次安装后都需要通过现场吊装来进行标定，误差也较大。同时重量数据通过无线传输系统实时回传至驾驶室显示器上。

2.2 高清视频监控系统

通过在吊钩上设置带云台的高清摄像头来采集视频信号，云台的加入很好地解决了因吊钩晃动而导致的画面不稳定的问题。视频信号通过无线传输系统实时回传给驾驶室显示器，操作人员可随时了解吊装物及周围状况。

2.3 无线传输系统

该系统主要由吊钩上的无线发射器、小车上的中继器和驾驶室内的无线接收器组成。吊钩上的无线发射器将从吊钩上读取的视频和其它数据发射出去；小车上安装的中继器可以避免现场障碍物对信号的阻挡；驾驶室中的无线接收系统负责接收信号。工作频率为863～870MHz，标准传输距离可达200m以上。

2.4 供电系统

供电系统包括太阳能光伏板、锂电池、发电机、齿轮组。太阳能光伏板安装在起重小车上，将太阳能转换成电能储存在锂电池组中为无线传输中继器提供电能；吊钩滑轮通过齿轮组带动发电机发电，并将电能储存到吊钩锂电池组中，为摄像头、测距仪、称重轴、无线发射器提供电能。

2.5 智能控制系统

该系统也是智能吊钩的关键所在，无线接收器将数据传输给控制器后，控制器根据预先设计程序部分参与塔机的控制。该控制器采用双CPU控制，当一个CPU工作时，另一个CPU进行监控。如果前者产生错误指令，后者将切断前者的工作指令，以保证智能控制系统的稳定性和可靠性。

3 系统功能

通过实施上述技术方案的智能吊钩具有以下功能：

（1）防冲顶：通过测距仪实时测定吊钩与小车之间的距离，并将数据传输至驾驶室主机，控制系统进行控制。

（2）防超载：称重系统测出一个重量信号、测距仪测出一个距离信号后，控制系统会将数据与其预存数据进行对比。若此时在位置所吊载荷超过规定值，控制系统将直接锁止小车向远离塔身方向的运动，并且只允许吊钩低速下降。

（3）可视化吊装：吊钩上高清摄像头实时采集视频信号并传输到驾驶室显示器，操作人员可以通过屏幕实时了解吊装状况。

（4）防碰撞：通过测距传感器实时监测周围障碍物，与障碍物距离达到设定距离后自动向操作人员报警。

4 结束语

通过在四川锦城JP560大型平头塔机上实施上述智能吊钩方案，达到了预期效果。智能吊钩系统的引入使塔机具有了智能化、节省人力、作业安全等特点，为塔机的现代化、智能化做出了有益的尝试。今后需要进一步研究各种工况下智能吊钩的适应性，提高其智能化程度，满足各种施工工况的需要。