摘 要

近年来，中国基础建设快速发展，大型工程数不胜数，对于塔吊起重机的需求，逐年增大。因此塔吊租赁企业的数量也越来越多，生意也越来越兴隆。然而，有利就有弊，一方面，塔吊租赁企业因为业务量的增长继而营销额快速上升，另一方面，也由于租赁方对塔吊的过度作业，甚至危险作业，不仅大大降低了塔吊的使用寿命，而且时常出现安全事故。塔吊租赁企业远程监控与控制系统可实时监控在不同地点的塔吊的各项参数，比如风速，力矩，重量，高度。同时根据当前塔吊的使用情况，对违反作业规定的塔吊做出警报处理。同时将违规信息存入数据库中，用作历史留档。经过多次的测试，已经可以收集到远程塔吊的各项参数，并在监控系统中做出是否警报。可增长企业塔吊的寿命，并对现场施工人员的安全起到一定的保护作用。

关键词：远程监控、塔吊、安全

ABSTRACT

In recent years,China's infrastructure development has been rapid and there are numerous large-scale projects.The demand for tower cranes increases year by year.As a result, the number of tower crane leasing companies is also increasing and business is booming.However, there are advantages and disadvantages.On the one hand, because of the increase in business volume, tower crane leasing companies have rapidly increased their marketing volume. On the other hand, due to the overwork and even dangerous operation of tower cranes, the leased parties not only greatly reduced the service life of tower cranes, but also often caused safety accidents. . The remote monitoring and control system of the tower crane leasing enterprise can real-timely monitor the parameters of tower cranes at different locations, such as wind speed, moment, weight, and altitude. At the same time, in accordance with the current use of tower cranes, the tower cranes that violate the operating rules are alerted. At the same time, the violation information is stored in the database and used as a historical record. After many tests, various parameters of the remote tower crane can be collected and whether or not an alarm is made in the monitoring system. It can increase the life of enterprise tower cranes and play a certain role in protecting the safety of on-site construction workers.

Keywords: Remote monitoring、Crane、Security

目 录

目录

摘 要 3

ABSTRACT 4

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景与意义 1

1.2 国内研究分析 1

1.3国外研究分析 2

1.4 项目研制意义 3

第2章 系统需求分析 4

2.1系统基本组成 4

2.2 监控终端功能 4

2.2.1超载预警保护 4

2.2.2风速预警保护 4

2.3 监控中心平台功能需求 5

2.3.1塔吊运行参数实时显示 5

2.3.2塔吊安全预警 5

第3章 系统技术 6

3.1 BS CS 系统架构 6

3.1.1 CS 架构 6

3.1.2 BS架构 6

3.2 SSH 6

3.2.1 Struts 6

3.2.2 Spring 7

3.2.3 Hibernate 7

3.3 Ext JS 7

3.4 数据库 7

第4章 系统设计 8

4.1软件功能设计 8

4.2数据库设计 8

4.3 塔吊传输协议设计 10

4.3.1协议帧格式 10

4.3.2数据长度和内容 10

4.3.3 ID 地址 10

4.3.4 CRC 校验 10

4.4数据接口设计 10

第5章 系统实现 11

5.1 系统主界面 11

5.2 用户登录/注销/修改密码/注册 11

5.2.1 注册伪代码 11

5.2.2 修改密码伪代码 12

5.3 实时监控 13

5.4 数据记录及调用 13

5.5 塔吊管理 13

5.6 角色管理 14

5.7日志管理 15

第6章 系统测试 17

6.1 测试目的 17

6.2 测试工具 17

6.2.1 Test Director 17

6.2.2 Win Runner 17

6.3 测试内容 18

6.3.1稳定性测试 18

6.3.2性能测试 18

6.3.3功能测试 18

6.3.4安全测试 18

6.4 测试总结分析 18

第7章 总结与展望 20

参考文献 21

致谢 22

第1章 绪论

• 1. 课题研究背景与意义

众所周知，中国在最近几年的时间内，大力发展中国的基础建设，与此同时，中国的房地产到如今依然如火如荼的在发展。既然是重型工业材料，就意味着危险系数之大，一旦发生安全事故，无论是对现场实施人员还是对工程进度的影响都是灾难性的。由于近几年来，我们对塔吊的需求愈来愈多，与之相对应的，塔吊租赁企业也是如雨后春笋般涌入市场。也正是如此，租赁方有时为了赶工期，不顾塔吊的承受能力，违规甚至危险使用塔吊，导致全国各地的城市都不断有塔吊超负荷工作和不谨慎引起的安全事故发生，对工程施工人员和工程进度造成了极大的伤害，导致了极大的生命和财产损失。政府有关部门对于预防和减少塔吊安全事故形成了相当大的重视，同时也意识到要想抑制此类事件的发生，必须合理的运用现代化的监管工具，用科学合理的方式来管理塔吊操作人员，以此来规范和监管他们的行为。作为塔吊租赁企业，也应该有责任对租赁出的塔吊进行监管，违规操作塔吊对塔吊的伤害极大，会明显缩短它们的使用寿命，同时，在造成人员损伤时，塔吊租赁企业也会进行相关处理。

根据有关资料数据统计，目前国内的建筑施工现场中，涉及到塔吊的安全生产事故，大约占全部伤亡事故中的 20％-30％。这些伤亡事故给塔式起重机的施工企业和施工人员的安全造成了极大的损失，并造成了极其严重的社会影响。为此，国务院（国发[2010]第23号，住房和城乡建设部先后发布相关文件，“强制使用先进适用的安全技术设备，组织实施大型电梯安全监控管理系统的推广应用。监控机械设备（以下简称黑匣子），增加信息技术在安全管理和事故预防控制中的应用。程度。塔式起重机的远程监控系统，包括现场的终端设备和远程控制与控制平台，是物联网在工程领域的创新应用。塔机远程监控系统充分、充分地验证了各种功能的功能。该系统实现了塔机运行过程中塔机安全信息的实时报警和监控。该网络通过互联网连接，塔机的实时数据信息在线传输到中央服务器，使施工现场和租赁公司能够通过网络对塔机进行有效的监控。消除了起重机运行中的安全隐患和危险因素，为租赁企业提供了先进的技术手段，实现了对塔机加工和使用的极其有效的监督，有效地减少和预防了起重机的使用致使塔机安全事故。

• 1. 国内研究分析

国内的塔吊远程监控与控制系统在最近两年来才起步，在塔吊租赁企业中的使用不多。为了有效地减少和防止近年来塔机事故频发，促进塔机远程监控的先进技术应用，2010年1月21日，远程监控系统的应用交流。在中国研发的起重机在哈尔滨举行，黑龙江省。一群专家参加了会议。其中较为具代表性的产品有黑龙江天然物产、西安枫树、宜昌微特产、杭州茶茗等。.但是这种销售方式在国内却很难开展 。其中一个重要原因是部分公民的“信誉意识”，国外的人大多数重视契约精神，对所签署的合同条约能够做到严格遵守，一般不大可能出现违约情况。而国内的人有些就不大重视契约精神，有些塔吊租赁方可能会出现不按合同要求定期返款的情况，出现恶意拖欠租赁方钱款的不良事件，同时国内工程有时为了赶进度，会出现过度使用塔吊的情况，这样会严重损害塔吊租赁方的利益。

常用的限位装置或塔架实现其不能悬挂黑匣子，这对塔机的安全性影响不大，因为它不能实现塔架轴心横向垂直度的实时在线测量，也不能找到。在高强度螺栓松开后，塔体和旋转支撑件不及时拧紧。有旋转斜车、升降吊钩斜吊现象、起升机构升降机构、提示报警功能的记录和提示功能。在风条件下，吊装作业不能给出必要的反倾销指示。不能准确地反映现场场地超载现象的隐患。这些都是塔式起重机的。利用塔式起重机远程监控系统解决了租赁、管理和使用人员的问题。

塔式起重机远程监控系统是一种新型的高科技安全监控设备。其原理是利用前端传感器的实时处理技术来测量塔架的倾斜，并且由于各种原因，塔架倾角与塔机的非工作状态或工作状态的角度已经达到了临界点。当给出边界状态时，给出相应的报警，促使塔机司机停止违章操作，并用计算机记录塔机的工作状态。同时，数据可以通过网络传输到远程监控中心，并且是实时性的。主要功能和特点如下：

1. 安装使用方便
2. 有数据分析与整理的配套软件
3. 严重超载现象记录和台班记录
4. 打反车、急停极吊、斜拉斜吊现象的记录报警
5. 塔身轴心线侧向垂直度实时在线测量

1.3国外研究分析

著名的制造商有几十家制造商，如利勃海尔，沃尔夫和波坦在法国。他们的产品占据了国际起重机市场的很大一部分，代表了塔式起重机最先进的技术。他们中的大多数已经开发了一个匹配的安全监测装置，根据其起重机产品。新一代大型高效起重机电气控制装置已发展成为全电子数字控制系统。

故障诊断与数据管理系统、数字操作给定的检测等设备。它赋与起重机信息它可以实现信息的传输、处理和功率控制，大大提高了综合自动化的水平。利勃海尔起重机集成了各种功能，并成功开发了丽卡斯系列塔式起重机电子监控系统。该系统具有监控系统、扭矩限制系统、防撞系统和数据记录系统等功能。大规模点阵彩色液晶LCD显示器以“图片和文字”的方式丰富多彩。模块化结构设计，用户可以自行开发，以满足需求。国外的塔吊租赁企业对租赁有一套非常完善的监管体系，能做到非常科学地合理调配机械 ,优化施工组织, 提高机械利用率,从而保证了工期 ,提高经济效益。与此同时，也提升了塔吊驾驶员的安全系数，降低了塔吊出现严重事故的风险。

1.4 项目研制意义

塔吊的安全运行直接关系到生产安全和财产损失。随着塔吊使用数量的逐年增加，塔吊安全事故不断发生并呈增长的趋势。各地建筑安全监督管理部门在加强制定塔吊安全运行的相关监督管理规定的同时，也在探索如何更科学、有效的监督塔吊的安全运行，因此，利用物联网技术提高塔吊监督管理水平成为一种有效的选择[^[1]]。

监控系统能够把机械的主要运行状态参数自动发送到监控中心的计算机，司机也可以将在驾驶中遇到的一系列的问题发给中心，而中心的工作人员就可以依据司机发来的问题来集中的分析问题，然后分析出塔吊的工作情况，并且记录下来。然后告知施工工地，协调时间，安排相关的技术人员前去解除故障。及时了解机械的工作状况 。发现问题或故障隐患后, 及时通知租赁方 ,或根据施工进度, 安排技术人员前去服务对于常见故障 ,甚至能够做到在用户发现问题前, 排除问题。另外 ,能够及时回答驾驶员在机械使用过程中提出的问题, 为租赁方提供使用指导。这些都可大大提升塔吊驾驶员的安全系数以及提高机器的使用寿命。

部分公民的“信誉意识”低，租赁塔吊的公司不讲究契约精神，也就是说不按合同规定好的要求条款按时按期向塔吊租赁企业付款 ;租赁塔吊的工程公司在租赁塔吊的时间区间内不能合理地使用塔吊，让塔吊在恶劣的环境下工作或者不分昼夜地不间断地使用塔吊，降低了塔吊的残值,损害了塔吊租赁企业的利益。塔吊远程监控与控制系统的使用为塔吊租赁企业加强了对租赁期的塔吊设备的管理提供了有效手段.租赁企业可以通过该系统非常清楚地了解塔吊每天工作了多久 、工作强度有多大、工作地点在哪里 、塔吊运行状态是否异常 ,同时还可以向在规定时间内未返款导致逾期不返款的塔吊发出“锁车”指令 ,使塔吊不能工作或失去部分功能 。只有等待租赁塔吊的公司进行逾期返款后 ,才发出“解车”指令 ,让塔吊恢复其正常工作。

通过该系统 ,可实时地把塔吊的工程施工量、施工进度及其位置等多项工作参数详细地显示在监控中心的计算机屏幕上。施工组织管理人员可以方便直观地了解施工的进展情况, 合理调配机械 ,优化施工组织, 提高机械利用率,从而保证了工期 ,提高经济效益[^[2]]。

第2章 系统需求分析

塔机远程监控系统在塔机施工过程中引起塔机事故及其工作特点。利用塔式起重机的远程监控终端记录塔机的运行轨迹和运行状态，为塔式起重机租赁企业提供了一种精确可靠的工具，便于事后分析和预防事故的发生。塔式起重机管理中集成了系统数据库技术和物联网技术，建立了塔机远程监控中心平台。使用塔吊中心平台，租赁企业可以对租赁方工地塔吊的运转状况、操作人员等信息全面掌握，非常有利于预防和降低塔式起重机事故的发生。

2.1系统基本组成

在塔机远程监控终端中，实时数据可以通过GPRS网络传输到远程监控中心平台。

基于嵌入式技术、传感器技术、数据融合技术、数据采集技术、远程数据通信技术和无线传感器网络的塔式起重机远程监控系统[^[3]]。它有效、全面地实现了塔架干扰操作的防撞建筑物的声光报警功能，塔机单机运行的声光报警功能，并进行了实时监测和监控。同时，可以自动停止塔机的危险动作。这就和曾经的记录仪的密封性记录有了明显的区别，同时也有了明显的优点。通过ZigBee无线数据传输，能够将预先设定好的在特定情况下的预警和当时在工地上的安全状况系数发送到GIS可视化监控的中心平台，在报警的情况下的同时，系统能够智能的将短信发送给与该塔吊有关的相关人员。

2.2 监控终端功能

为了完善和完善施工现场安全技术支持体系，提高了信息预警管理手段。塔机远程监控系统应具备以下安全警示和保护功能：

2.2.1超载预警保护

当起重吊物的力矩达到塔吊本身所规定的最大起重物重量的90%时，中心平台会根据原先设计好的对远程监控终端发出命令，司机就会收到系统发出断断续续的警报声；而当起重吊物的力矩达到塔吊本身所规定的最大起重物重量的110%时，中心平台会根据原先设计好的对远程监控终端发出命令，司机就会收到系统发出断断续续的警报声；不仅如此，系统还会锁死一些功能，让塔吊无法向上运动及无法大幅度的方向。

2.2.2风速预警保护

装有风速计的塔式起重机，安装风速表时应格外注意，不能安装在塔式起重机挡风玻璃上，同时不能安装在塔式起重机的中部，必须安装在塔式起重机的顶部。一般装有风速传感器的塔吊基本上吊臂高度都会超过50米。在塔吊远程监控与控制系统中，编写代码，设置三个区间，即风速小于四级时为第一种情况，风速大于四级小于六级为第二种情况，当风速大于六级时为第三种情况，在第一种情况下，系统认定塔吊安全运转，在第二种情况下，系统判定需要进行声光预警；在第三种情况下时，系统将会对塔吊终端做出停止作业的报警。

2.3 监控中心平台功能需求

租赁企业塔吊远程监控与控制中心平台主要就是为了实现对塔吊运行情况的实时监控，延长塔吊的使用寿命。该系统的主要功能如下：

2.3.1塔吊运行参数实时显示

塔吊在工地作业时的各种性能参数可以在远程监控与控制中心平台上实时的显示出来，并且在数据库中存档，用来完成查询塔吊在一段时间内的运行情况，同时也能实时的监控塔吊的工作作业情况。无论谁进入系统，都会记录他的操作记录，且无法更改，只能查询。

2.3.2塔吊安全预警

影响塔吊正常工作的因素有很多，比如恶劣天气，在大风天，大雨天，大雾天，雷暴天，这些恶劣天气因素都会导致塔吊不能正常运行，在这些恶劣天气情况下强行作业就有可能出现安全事故，比如和周围的塔吊或者附近的建筑物发生碰撞，而在这种情况下系统就会下达报警命令。于此同时，对租赁企业的相关人员发送短信，对租赁方工地相关负责人也会给予短信通知。

第3章 系统技术

3.1 BS CS 系统架构

系统采用了 J2EE 技术、BS CS 的系统架构来开发塔吊远程监控与控制系统，数据我采用了ssh的技术框架，界面层将采用 Ext JS 和 Flash 来实现页面展现，根据系统组成和网络分布，采用C BS组合架构开发塔式起重机远程监控系统。

3.1.1 CS 架构

远程监控终端采用MSP430嵌入式软件系统进行数据处理和上传。通信网络采用中国移动GPRS网络接入Internet[^[4]]。远程监控系统采用Internet上固定的IP地址，通过服务器提供服务，系统套接字应用程序用于收听、接收数据和通信。协议中使用了TCP/IP协议。

3.1.2 BS架构

用户端采用 BS 架构：远程监控与控制系统平台同时提供 Http Web 访问服务。在互联网上建立一个带有固定IP地址的服务器并申请域名[^[5]]。用户只需要通过在任何因特网上打开浏览器来访问远程监控和控制系统域名或IP服务地址。只要有已经注册的用户名，我们就可以通过密码来识别身份。该卡进入远程监控系统的主界面，实时查看数据并执行相关操作。这种体系结构是BS体系结构[^[6]]。它是一个典型的瘦客户机体系结构，也是大规模应用系统体系结构的主流。

3.2 SSH