塔吊塔式起重机摆幅松动危险

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

1. 实时监测塔吊吊臂摆动幅度；
2. 监测塔吊结构节点连接松动情况；
3. 识别吊塔运行过程中的异常震动与冲击；
4. 判断塔身是否倾斜、变形；
5. 超限自动报警，联动安全管控系统；
6. 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

安装风速传感器及摆幅传感器

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

1. 勘察现场塔吊型号与监测点分布；
2. 安装传感器设备于塔身、吊臂、连接节点等关键部位；
3. 配置数据采集器与4G模块，进行联网；
4. 上传至专属云平台绑定设备；
5. 设置报警阈值与处理机制；
6. 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。