一、方案介绍
塔吊（塔式起重机）作为高空大型机械，其结构安全直接关系到工地人员与设备安全。该方案通过智能传感器+边缘计算+4G通讯+云平台技术手段，对塔吊的摆幅、松动、结构变形及倾角变化等关键安全参数进行实时在线监测与预警管理，提高危险识别效率，保障现场作业安全。
二、监测目标
- 实时监测塔吊吊臂摆动幅度；
- 监测塔吊结构节点连接松动情况；
- 识别吊塔运行过程中的异常震动与冲击；
- 判断塔身是否倾斜、变形；
- 超限自动报警，联动安全管控系统；
- 云端远程可视化管理及APP查看。
三、需求分析
安全隐患
对应监测需求
高空风力摆动
连接件松动老化
部署结构应变或位移传感器
塔身倾斜/不稳定基础
使用倾角传感器进行姿态判断
操作超限引发危险
系统报警并联动提醒/停机操作
缺乏远程监管能力
部署4G联网模块+手机小程序远程监控
四、监测方法
- 摆动监测：通过双轴加速度+陀螺仪组合判断吊臂摆幅、晃动频率；
- 倾角监测：安装在塔身根部与顶部的倾角传感器；
- 松动感知：通过微型位移传感器监测关键螺栓或连接构件松动；
- 风速干预：高空超声波风速仪监测风速实时干预；
- 视频辅助：选配摄像头进行结构可视化监控（可联动抓拍）。
五、功能特点
- 多传感器融合感知：风速、摆幅、倾角、位移一体化监控；
- 自动预警机制：多级阈值报警（预警、警告、紧急）；
- 联动控制系统：可触发停机、报警、通知项目负责人；
- 数据实时上传：每10秒自动采集并通过4G上传云平台；
- APP随时查看：手机小程序可查看实时数据与报警记录；
- 支持数据导出、曲线分析、历史趋势查看。
六、硬件清单
名称
双轴倾角传感器
监测塔吊塔身是否倾斜
三轴加速度传感器
分析塔吊吊臂的摆动与震动情况
应变/微位移传感器
检测连接节点是否出现松动
风速风向仪
检测环境风速风向，判断风险作业时机
工业级采集主机
集成数据采集、边缘运算、4G上传
太阳能/锂电供电模块
实现独立供电、支持断电续航
云平台+手机小程序
实时查看数据、配置报警策略、远程管理
声光报警器（可选）
超限后现场快速提示
七、硬件参数（示例）
传感器类型
量程与精度
倾角传感器
±90°，分辨率0.01°，误差≤±0.1°
加速度传感器
±8g，分辨率0.001g
应变传感器
0–2000 με，精度0.5%FS
微位移传感器
0–10 mm，分辨率0.01 mm
风速仪
0–60 m/s，精度±0.5 m/s
通讯方式
4G全网通，支持移动/联通/电信
防护等级
IP65–IP67
电源供电
12V直流 / 太阳能 + 储能锂电池
八、方案实现
- 勘察现场塔吊型号与监测点分布；
- 安装传感器设备于塔身、吊臂、连接节点等关键部位；
- 配置数据采集器与4G模块，进行联网；
- 上传至专属云平台绑定设备；
- 设置报警阈值与处理机制；
- 开启APP远程访问功能，进行试运行与校准。
九、数据分析与预警决策
- 实时数据大屏：展示风速、倾角、摆幅等曲线；
- 历史趋势分析：比对异常晃动与施工记录；
- 报警记录统计：记录每一次报警数据与处理结果；
- 异常图像联动：联动抓拍异常画面（选配）；
- 多用户权限管理：支持项目经理、安监人员多级账号。
十、方案优点
- 安全性高：可及时发现塔吊结构隐患，避免事故；
- 部署灵活：无线布设，不影响塔吊正常运转；
- 运维简便：支持自动巡检与低功耗运行；
- 智能可视：支持管理部门、施工方远程查看；
- 监管合规：满足《智慧工地安全管理条例》相关要求。
十一、应用领域
- 房建、桥梁、水利工程塔吊施工；
- 大型起重设备运行状态监控；
- 特种设备危大工程智能监管；
- 高空作业安全保障辅助系统。
十二、效益分析
类别
效益说明
安全保障
减少高处坠落、塔吊倾覆、构件松动等重大事故
管理升级
提升工地智慧化水平，实现远程安全管理
法规对接
满足《危大工程安全管理规定》《起重设备规范》
降本增效
提前发现隐患，避免事故停工及经济损失
十三、案例分享
在江苏某高层住宅施工项目中，部署本系统后成功识别出吊臂连接处因长期震动造成的结构松动，并在早期报警后进行检修处理，避免了即将发生的结构断裂风险。后续该系统在多个地铁建设、写字楼项目中推广应用，广获好评。
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