【摘要】本方案以宜联IOT中继宝盒为核心，实现了多品牌、多协议设备的统一接入，构建了从现场感知到智能决策的完整闭环。特别针对起重设备超载这一核心风险，设计了多级预警机制和防误报策略，确保预警准确及时，为施工现场安全生产提供可靠的技术保障

大型起重设备安全生产智能监控技术方案

1. 项目背景与现状分析

随着现代工程建设规模扩大，行车、塔吊、起重机、龙门吊等大型起重设备应用日益广泛，其作业安全直接关系到人员生命和财产安全。传统监管方式存在以下痛点：

依赖人工观察和经验判断，实时性差

超载、碰撞等风险预警滞后

设备状态数据分散，难以集中管理

缺乏全过程可追溯的数字化记录

2. 总体设计思路

本方案采用“智能传感+边缘计算+云平台”三层架构，以宜联IOT中继宝盒为核心枢纽，构建起重设备安全监测物联网系统：

现场设备层 → 边缘汇聚层（宜联中继宝盒） → 平台应用层

（传感器/摄像头）（协议转换/初步处理）（数据分析/预警展示）

3. 系统架构与实施方案

监测对象	传感器类型	监测参数	安装位置
行车/桥式起重机	重量传感器	实时载荷、超载预警	起升机构
	高度/行程编码器	吊钩高度、行走位置	行走机构
	防碰撞传感器	与周边物体距离	轨道两端
	高清摄像头（带AI分析）	作业区域监控、吊物状态	设备横梁
塔式起重机	力矩限制器	力矩百分比、幅度载荷	塔帽/起重臂
	幅度传感器	吊臂幅度	变幅机构
	回转传感器	回转角度	回转平台
	倾斜传感器	塔身垂直度	标准节
龙门吊	激光定位器	大车/小车位置	轨道/主梁
	风速传感器	实时风速预警	顶部结构
	电机状态监测	电流、温度、振动	各驱动电机

3.1 现场感知层配置

3.2 边缘层——宜联IOT中继宝盒核心功能

宜联中继宝盒作为现场“边缘服务器设备”、现场数据枢纽，具备以下关键能力：

A、管理项目现场视频设备和相关的物联设备与传感器；

B、建立设备物联规范，实现视频设备和相关的物联设备及传感器联网接入；

C、提供边缘端流媒体平台功能，负责现场视频拉流转发，分布式部署降低中心服务器宽带压力，减少视频延迟和视频拉流卡顿阻塞现象。

D、实现设备的数据采集功能以及向接入设备下发运行控制指令；

E、数据中转交互功能，作为中间桥梁实现现场各种设备同业务系统、消息服务器进行数据交互；

F、设备侧、业务端的开发接口，方便设备接入与业务集成调用；

G、边缘计算与实时响应：

就地逻辑处理：在本地快速执行超载、限位、防碰撞等关键安全逻辑判断，实现毫秒级响应，即使网络中断也不影响核心安全功能。接入设备运行状态监测、在线监测、转发服务监测，数据指标分析、设备预警。

H、远程运维：支持对盒子的远程配置、诊断和固件升级，以及对下挂传感器进行统一管理。

3.3 平台应用层功能设计

三维可视化监控

设备三维模型与实时数据绑定显示

作业区域电子围栏设置

多设备同屏监控（支持地图叠加）

智能预警中心

超载预警：分三级预警（黄色预警、橙色告警、红色紧急停机）

碰撞预警：基于设备运动轨迹预测冲突，提前30秒预警

环境预警：风速>13.8m/s（6级风）时预警，>20.8m/s（9级风）时强制停机

设备健康预警：电机温升>60℃或振动超标时预警

统计分析报表

设备利用率分析

违规操作统计（超载次数、超速次数等）

维保提醒（基于运行小时数）

移动端应用

微信小程序实时推送告警信息

远程视频查看

电子巡检任务派发与执行

4. 超载监控专项技术方案

4.1 数据采集与处理流程

传感器信号 → 信号调理 → A/D转换 → 宜联宝盒预处理 → 云平台分析

↓

校准参数

↓

载荷计算：F = k × (V - V₀) + F₀

（其中k为标定系数，V为当前电压，V₀为空载电压，F₀为皮重）

4.2 超载判断逻辑

python

# 伪代码示例def overload_check(current_load, rated_load, working_radius):

# 计算实时载荷率

load_rate = current_load / rated_load * 100

# 考虑幅度影响的力矩限制（塔吊专用）

if device_type == "tower_crane":

allowable_load = get_allowable_load_from_curve(working_radius)

moment_rate = current_load / allowable_load * 100

load_rate = max(load_rate, moment_rate)

# 分级预警

if load_rate > 105:

send_command("emergency_stop") # 红色报警，强制停机

log_event("严重超载", level="CRITICAL")

elif load_rate > 100:

send_alert("立即卸载") # 橙色报警

log_event("超载运行", level="HIGH")

elif load_rate > 90:

send_warning("注意载荷") # 黄色预警

log_event("接近超载", level="MEDIUM")

return load_rate

4.3 防误报机制

数据平滑处理：采用滑动平均滤波，消除瞬时波动

多传感器验证：重量传感器+电机电流双校验

工况识别：区分起升、下降、回转等不同工况设定阈值

5. 网络拓扑图

6. 系统部署方案

6.1 硬件部署清单

设备名称	规格要求	数量	备注
宜联IOT中继宝盒	4G版，IP65防护	每台大型设备1套	主控制器
重量传感器	精度±0.5%FS，量程按设备选配	每台设备1-2套
网络摄像头	200万像素，支持AI分析	每台设备2-4台	覆盖吊钩和行走区域
工业交换机	8口PoE交换机	每个作业区域1台	为摄像头供电
防雷保护器	电源/信号防雷	每套系统1组
安装辅材	线缆、接线盒、支架等	1批

6.2 安装注意事项

重量传感器安装需由设备厂家或专业机构实施，确保不影响原结构强度

宜联宝盒安装在设备电气柜内，做好防震、防尘措施

摄像头避开强逆光位置，确保视野覆盖关键区域

所有线缆采用阻燃铠装线，沿设备原有线槽敷设

7. 预期效果与价值

安全效益：降低超载事故风险90%以上，实现“事前预警、事中控制”

管理效益：设备利用率提升15-20%，维保成本降低30%

数据价值：建立设备全生命周期数字档案，为保险理赔、事故分析提供依据

合规性：满足《起重机械安全监控管理系统》（GB/T 28264-2017）等标准要求

方案优势总结：本方案以宜联IOT中继宝盒为核心，实现了多品牌、多协议设备的统一接入，构建了从现场感知到智能决策的完整闭环。特别针对起重设备超载这一核心风险，设计了多级预警机制和防误报策略，确保预警准确及时，为施工现场安全生产提供可靠的技术保障。

智能产品

- 电器、电子、仪表、设备类 -