摘要：近年来，随着社会生产的不断发展，建筑物越建越高，塔机的使用环境也越来越复杂，然而塔机操作人员还基本只能依靠地面指挥人员的指挥来进行操作，具有极大的安全隐患。随着微电子技术和无线电技术的不断发展与应用，为塔机吊钩的智能化奠定了基础，通过高清摄像头、传感器和无线传输装置，能够实现吊钩的智能化。
关键词：塔机；智能化；发展之路
引言
塔式起重机广泛用于建筑工地、车站、码头、矿山等场合用以装卸货物，而塔式起重机因其旋臂长、塔身可升降等优点更是广泛地用于建筑施工，特别随着近几年来我国城市建设的快速发展，高层建筑施工日益增多，使得塔式起重机如今已成为建筑施工现场不可缺少的“搬运工具”，同时也是其最庞大、耗能最多的“工具”。塔式起重机的广泛应用，大大推进了建筑施工的机械化作业，同时也提高了其效率。但是，由于建筑工地几乎都是露天作业，现场环境较为恶劣，工况较为复杂（交叉作业），它对安全性提出了较高的要求（安全第一）。同时随着高层（超高层）建筑施工的日益增多，要求建筑施工要日益实现“自动化”作业，而塔式起重机能否实现“自动化”作业是整个施工现场实现和提高自动化作业程度的关键。另外，如上所说，塔式起重机是建筑施工现场最庞大、最耗能的“工具”，而随着我国“节能”呼声的日趋高涨和施工单位努力降低成本为提高自身效益的驱动，对塔式起重机的节能提出了越来越高的要求。而传统塔式起重机电控系统大多是采用继电器控制，控制方式落后，设备老化，且都是人工驾驶，因此难以满足上述要求，为此，笔者提出了一种全新的以适应现代建筑施工日趋自动化要求的控制方略———微机和单片机控制（主从式）实现的智能化电控系统。
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。
2塔机智能化发展
2.1系统硬件设计
本系统硬件设计主要分以下3部分：①上位机(控制室)部分———选用IBM-PC机，主要是操作台、监视屏及报警装置设计以及相应接口设计等；②下位机(单片机系统)：单片机选用mcs51(8031)、系统扩展1片EPROM(2716)和1片RAM(2128)信号采集模拟信号和开关信号采集。其中模拟信号有：提升物重、风速、电机温升(1#、2#、3#)、电机电压、电流(1#、2#、3#)；开关量有：小车位置、旋转臂旋转位置，分别用相应传感器检测，经过相应测量电路输出，其中模拟量多路转换开关至A/D转换(ADC0809)，经光电隔离进8031，而开关量则直接进8031，驱动部分主要是设计相应的驱动电路并由8031发出相应的驱动信号控制相应的执行机构主要是(1#、2#、3#)电机；③通信接口部分：采用串行通信方式，选用RS-423由8250和1488、1489作相应接口组成。
2.2粉末静电喷涂技术
采用粉末静电喷涂技术，通过静电吸附作用将粉末喷涂在工件表面，经过高温固化形成良好致密的表面涂层。试验表明粉末静电涂装与传统油漆喷涂相比，其防腐蚀能力可提升约60%。粉末还可以循环使用，不会造成浪费，涂装综合成本可降低约20%。粉末涂料与普通溶剂型涂料相比是一种新型的不含溶剂的100%固体粉末状涂料，具有不用溶剂、无污染、节省能源和资源、减轻劳动强度等特点。①高效：由于是一次性成膜，立体感强，减少施工次数，可提高生产率30%-40%；②节能：静电喷涂效果好，节约资源，降低能耗约30%；③污染少：无有机溶剂挥发，不含甲苯、二甲苯等有害液体；④涂料利用率高：可达95%以上，且粉末回收后可多次利用；⑤涂膜性能好：采用户外型聚酯粉末，成膜厚度可达50-300μm，其附着力、耐蚀性等综合指标都比油漆工艺好。⑥）成品率高：在未固化前，可根据需要进行二次喷涂。
2.3机联网
首先，施工现场所需的各类设备业已平行发展出了智能化技术，成为施工现场“机联网”中的成员，成员之间实现数据共享和实时交互。其次，基于高度发展的互联网和通讯技术的进一步升级，机联网与工地之外的智能化路杆、智能化车辆、气象设施等也将实现互联互通，形成工地内外的数据流。
2.4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。
2.5塔机智能化控制与管理系统的推广
为把塔机智能化控制与管理系统推广应用到塔机上，对该套系统进行了为期2个月的性能试验和可靠性试验，主要检测系统工作的稳定性和准确性。在试验中解决了数据波动的问题，具体措施是：改善稳压电源，统一传感器电源，加强接地措施并确保接地良好，信号采用光电隔离，微弱信号采用A/D转换总线通讯，软件智能滤波等等。改进后系统抗干扰能力压强，试验数据非常稳定，数据误差控制在3%以内，完全满足了设计要求。产品已经通过国家建筑城建机械质量监督检验中心的型式试验，目前塔机智能化控制和管理系统已经成功应用到动臂式塔机和塔头式塔机上，并将在全系列塔机上继续扩大应用。
2.6综合监视装置
综合监视模块通过人机界面不但可对塔机基本参数和极限参数进行设置和调整，而且在对传感器采集的起升高度、幅度、回转角度、起重量、风速、故障诊断信号等各种信息进行处理后，通过人机界面虚拟仪表，用图像、数据和声光实时显示塔机的主要工作状态：起重力矩、起重量、幅度、回转角度、起升高度、风速，并进行故障诊断、报警和保护。当塔机出现故障时，除作出相应的安全保护控制外，界面报警显示灯变红闪烁报警，故障查询可告知故障类别和处理措施，实现塔机故障的自我诊断。诊断的项目包括：传感器及其信号本身故障诊断、供电电源故障诊断、输入信号故障诊断、电气元件故障诊断、机构失速故障诊断、制动器故障诊断等。
2.7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。
2.8自动抛丸清理技术应用
配合智能化输送系统，对焊后结构件进行整体抛丸清理除锈，清除氧化皮、焊渣焊瘤，消除工件内应力，增加表面粗糙度，确保工件表面清洁、无锈蚀，提高工件表面与涂层结合的附着力，保证产品表面涂装质量。设备配置多台高效抛丸器，抛丸器采用计算机三维仿真布置设计，工件通过抛丸区时，一次性将锈蚀抛打干净，无死角；室体防护采用高耐磨轧制Mn13钢板，室体开口处采用迷宫式多层密封，防止弹丸飞溅，粉尘处理采用沉流式滤筒除尘器，二级除尘，除尘效率＞99.5%。
结语
科学和技术的发展无止境，本文基于业界的现状做了有限的展望。塔机的智能化发展是确定无疑的发展方向，我们相信，随着科技的进一步发展和业界的共同努力，今天的展望终将成为现实。
参考文献
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