0引言
      空難事故發(fā)生后，飛機(jī)往往嚴(yán)重?fù)p壞，救援人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，總是會(huì)尋找空難“見(jiàn)證人”——黑匣子，一種飛行數(shù)據(jù)記錄儀。它能將飛機(jī)系統(tǒng)工作狀況和發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)等飛行參數(shù)都記錄下來(lái)，為揭開(kāi)事故的真相提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)。隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，塔式起重機(jī)被越來(lái)越多地使用在市政建設(shè)、交通、橋梁等施工場(chǎng)所，由于塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝和使用單位的品質(zhì)參差不齊，我國(guó)每年均發(fā)生多起塔式起重機(jī)安全事故，有的造成機(jī)毀人亡，損失慘重。在塔式起重機(jī)安全事故中，違章超載使用和超期使用(超過(guò)設(shè)計(jì)壽命)，占有相當(dāng)大的比重。從“黑匣子”得到啟示，在塔式起重機(jī)上安裝記錄塔機(jī)使用情況的儀器，以提高塔機(jī)使用的安全系數(shù)，預(yù)防“斷臂倒塔”事故的發(fā)生。
      為配合市建委對(duì)當(dāng)前建筑市場(chǎng)安全規(guī)范的要求，上海建工(集團(tuán))總公司2004年下達(dá)了研制開(kāi)發(fā)塔機(jī)上的“黑匣子”——TD一1塔式起重機(jī)數(shù)據(jù)記錄儀(簡(jiǎn)稱(chēng)TD一1塔機(jī)記錄儀，下同)的任務(wù)。我們?cè)谏虾Ｊ薪ㄔO(shè)機(jī)械檢測(cè)中心、上海建工(集團(tuán))總公司等兄弟單位的友好配合和通力合作下，經(jīng)過(guò)2年的認(rèn)真研究和反復(fù)試驗(yàn)，終于試制成功具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的塔機(jī)“黑匣子”——TD一1塔機(jī)記錄儀，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)空白。

1 TD一1塔機(jī)記錄儀綜述——在摸索中嘗試，在實(shí)踐中成功
      安裝在塔機(jī)的記錄儀，在國(guó)內(nèi)處于開(kāi)發(fā)起步階段，沒(méi)有國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為參照，在研制前期，參考了有關(guān)元器件行業(yè)的產(chǎn)品、安全和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，如G813752—1992《塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》；G85144—2006塔式起重機(jī)安全規(guī)程等，收集相關(guān)信息并根據(jù)實(shí)際研制情況，編制了TD一1塔式起重機(jī)安全使用記錄儀的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《塔式起重機(jī)數(shù)據(jù)記錄儀》。
      在研制過(guò)程中，最關(guān)鍵的問(wèn)題：在不改變塔式起重機(jī)自身主體結(jié)構(gòu)的前提下能適裝在各型塔式起重機(jī)上，并能適應(yīng)建筑工地施工現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境和工作條件；如何把塔式起重機(jī)惡性事故發(fā)生瞬間等特殊過(guò)程的工作數(shù)據(jù)如實(shí)記錄／讀取下來(lái)。經(jīng)過(guò)反復(fù)的嘗試和試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集，證實(shí)軸式重力傳感器組成稱(chēng)重傳感器，以及位移編碼器組成小車(chē)變幅傳感器，能不改變塔式起重機(jī)原結(jié)構(gòu)，這兩種傳感器成為塔機(jī)數(shù)據(jù)記錄儀的主要部件。同時(shí)結(jié)合具有高性能新型微處理機(jī)并內(nèi)置10位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和大容量?jī)?chǔ)存器，采樣處理(計(jì)算)、記錄存儲(chǔ)塔式起重機(jī)工作及記錄儀自身參數(shù)數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足塔式起重機(jī)工作循環(huán)次數(shù)統(tǒng)計(jì)處理需要．這么一來(lái)，使記錄儀發(fā)揮“黑匣子”的功效，除了對(duì)塔機(jī)日常工作運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄／讀取，還能把塔機(jī)惡性事故發(fā)生瞬間等特殊過(guò)程的工作數(shù)據(jù)如實(shí)記錄／讀取下來(lái)，為安全質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)對(duì)塔機(jī)操作安全事故分析提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)記錄。

2 TD一1塔機(jī)記錄儀結(jié)構(gòu)——硬件加軟件，傳感配記錄
2．1記錄儀硬件
(1)重力傳感器：軸型重力傳感器
(2)位移傳感器(包括傳動(dòng)齒輪)：位移傳感器采用記憶型編碼器方案。該傳感器安裝在小車(chē)位移限制機(jī)構(gòu)上，由傳動(dòng)齒輪將小車(chē)的位移傳遞到編碼器，通過(guò)編碼器再將位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。
(3)測(cè)量記錄儀：由基準(zhǔn)電壓、信號(hào)調(diào)理電路、微處理機(jī)、日期／時(shí)間電路、串行／USB接口等電路組成。基準(zhǔn)電壓為傳感器提供穩(wěn)定的參考電壓。信號(hào)調(diào)理電路對(duì)傳感器輸出的信號(hào)放大后送A／D轉(zhuǎn)換。微處理機(jī)完成A／D轉(zhuǎn)換和控制與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。日期／時(shí)間電路產(chǎn)生定時(shí)脈沖并在加電和掉電情況下記錄與保存日期與時(shí)間信息。串行／USB接口提供與計(jì)算機(jī)的接口，供設(shè)置與讀取數(shù)據(jù)時(shí)使用。
(4)顯示儀(選配件)：顯示儀器為可選件，其主要功能是接收測(cè)量記錄儀送來(lái)的串行數(shù)據(jù)，經(jīng)串一并變換后由四組數(shù)碼管分別顯示當(dāng)前重量、力臂、力矩和累計(jì)和。
2-2記錄儀軟件主要由兩部分組成
(1)固化在記錄儀中的控制、測(cè)量、記錄模塊。
(2)供微機(jī)使用的設(shè)置與數(shù)據(jù)讀取模塊。

3 TD一1塔機(jī)記錄儀的功能——實(shí)時(shí)記錄、安全預(yù)警、市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)
      塔式起重機(jī)記錄儀用于在塔式起重機(jī)操作時(shí)，記錄當(dāng)天操作次數(shù)、重量、力臂(幅度)、力矩違章、持續(xù)時(shí)間以及累計(jì)違章次數(shù)，并顯示重量和幅度。解決了對(duì)塔機(jī)在使用過(guò)程中的工作情況和頻繁程度、超載違章情況等實(shí)時(shí)掌握，為塔機(jī)的使用壽命評(píng)估提供依據(jù)，保障了塔機(jī)報(bào)廢制度的實(shí)施。
3．1使用中安全預(yù)警設(shè)備
      TD-1塔機(jī)記錄儀能以每秒鐘數(shù)次的速率通過(guò)傳感系統(tǒng)，對(duì)塔式起重機(jī)每一“工作循環(huán)”中的吊鉤起重力(吊物重量)及工作幅度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)換和傳輸。“工作循環(huán)”中最大起重力及相應(yīng)的工作幅度、最大起重力矩及相應(yīng)的起重力和工作幅度等有關(guān)數(shù)據(jù)在面板窗口實(shí)時(shí)顯示。在上位計(jì)算機(jī)上設(shè)置參數(shù)，對(duì)起重力、工作位移特性曲線(xiàn)、時(shí)鐘日歷進(jìn)行設(shè)置。若實(shí)際操作記錄超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)參數(shù)時(shí)，則接通相應(yīng)的LED指示燈報(bào)警超載，提醒塔機(jī)駕駛員應(yīng)停止違章操作。
3-2事故后數(shù)據(jù)復(fù)原裝置
      TD一1塔機(jī)記錄儀之所以被稱(chēng)為塔機(jī)“黑匣子”，主要是利用“不完整工作循環(huán)數(shù)據(jù)”記錄功能，真實(shí)地把塔機(jī)事故發(fā)生瞬間等特殊過(guò)程的工作數(shù)據(jù)如實(shí)記錄／讀取下來(lái)。當(dāng)起吊過(guò)程中出現(xiàn)惡性事故、電纜拉斷等非正常斷電情況中斷塔式起重機(jī)“工作循環(huán)”時(shí)，仍可按“完整工作循環(huán)”的要求對(duì)“不完整工作循環(huán)”中最大起重力、最大起重力矩、工作幅度及日期時(shí)間等有關(guān)數(shù)據(jù)緊急記錄存儲(chǔ)。這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在“記錄模塊”中，當(dāng)記錄儀發(fā)生故障或發(fā)生惡性事故損毀時(shí)只要“記錄模塊”不損壞，即可將其拔下，插入另外一臺(tái)記錄儀上即可讀取有關(guān)記錄數(shù)據(jù)。從而完整地復(fù)原了事故現(xiàn)場(chǎng)的塔機(jī)作業(yè)狀況，為有關(guān)部門(mén)調(diào)查事故原因，認(rèn)定事故責(zé)任，提供了第一手資料。
3．3市場(chǎng)上塔機(jī)質(zhì)量檢測(cè)
       市場(chǎng)對(duì)于塔機(jī)的需求量呈逐年遞增趨勢(shì)，然而投入實(shí)際使用的塔機(jī)質(zhì)量卻良莠不齊，行業(yè)內(nèi)暫時(shí)沒(méi)有一套有效、系統(tǒng)、完整的質(zhì)量檢測(cè)方法，造成了設(shè)計(jì)缺陷、超壽命使用等安全隱患積增。如在新生產(chǎn)的塔機(jī)合格驗(yàn)收時(shí)，在塔機(jī)上安裝上TD-1塔機(jī)記錄儀，記錄操作一次起吊過(guò)程(工作循環(huán))中，最大瞬時(shí)起重力及該時(shí)的工作幅度(臂距)和時(shí)間以及最大起重力矩時(shí)的起重力，及該時(shí)的工作幅度(臂距)和時(shí)間，并自動(dòng)與記錄儀軟件中預(yù)先設(shè)置該型號(hào)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)參數(shù)作比較，以確保新塔機(jī)的出廠品質(zhì)。若在現(xiàn)有塔機(jī)上安裝上TD-1塔機(jī)記錄儀，塔機(jī)日常作業(yè)數(shù)據(jù)自動(dòng)存入到“上位計(jì)算機(jī)”的數(shù)據(jù)庫(kù)里，利用記錄數(shù)據(jù)的讀?。瘷z索程序，可按日期，正常，異常的種類(lèi)等條件檢索數(shù)據(jù)，以便于稽查管理部門(mén)的監(jiān)督管理，規(guī)范和整頓塔機(jī)操作制度，杜絕超時(shí)、超載等違規(guī)行為。

4 TD一1塔機(jī)記錄儀的不足與改進(jìn)措施
     TD-1塔機(jī)記錄儀順利通過(guò)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)：自2006年7月起，先后通過(guò)上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所檢驗(yàn)測(cè)試其電性能、氣候、防護(hù)、振動(dòng)和沖擊等使用環(huán)境試驗(yàn)i殷高路16號(hào)工地現(xiàn)場(chǎng)，由上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院完成的使用性能和可靠性試驗(yàn)：并在“又一城”、“武警上?？傟?duì)住宅”兩工地通過(guò)連續(xù)無(wú)故障工作循環(huán)3000次的試驗(yàn)考核要求，取得用戶(hù)的良好反饋。
      同時(shí)在實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)TD-1塔機(jī)記錄儀使用情況，做出客觀而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)漠a(chǎn)品質(zhì)量與性能分析，現(xiàn)階段該產(chǎn)品尚存在以下不足：第一，在工地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行記錄儀數(shù)據(jù)設(shè)置、讀取時(shí)，還需要接插電腦進(jìn)行操作，給使用帶來(lái)不便；第二，對(duì)風(fēng)力、回轉(zhuǎn)角度等塔式起重機(jī)使用參數(shù)還不能進(jìn)行檢測(cè)、記錄；第三，未有聲音報(bào)警功能；第四，顯示屏顯示內(nèi)容(數(shù)據(jù))不多。
      針對(duì)以上功能缺陷，已積極做出改進(jìn)措施：①記錄儀可配置無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸接口，在記錄儀數(shù)據(jù)設(shè)置、讀取時(shí)可避免去帶電腦爬塔式起重機(jī)的不便；②增加標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸總線(xiàn)，可接入更多的數(shù)據(jù)內(nèi)容，如風(fēng)力、風(fēng)向、回轉(zhuǎn)角度等塔式起重機(jī)使用參數(shù)：③增加聲音報(bào)警功能；④配置液晶觸摸屏，以顯示更多內(nèi)容及提供人機(jī)交互界面，更具有人性化。

5 TD一1塔機(jī)記錄儀的發(fā)展和法定管理
     TD一1塔機(jī)記錄儀的研制成功，無(wú)論從社會(huì)效益，還是經(jīng)濟(jì)效益角度上，都有著積極的作用。作為塔式起重機(jī)的“安全衛(wèi)士lI．保障了塔機(jī)作業(yè)相關(guān)人員和財(cái)產(chǎn)的安全，以預(yù)防為主，降低事故的發(fā)生率。為能使TD-I塔機(jī)記錄儀達(dá)到預(yù)期的良好發(fā)展，需要將其納入法定的行政管理之列，以TD一1塔機(jī)記錄儀的研制為契機(jī)，在行業(yè)內(nèi)，乃至全國(guó)的相關(guān)管理部門(mén)內(nèi)，盡快建立數(shù)據(jù)記錄儀產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用制度，為此類(lèi)產(chǎn)品提供一個(gè)健康的發(fā)展平臺(tái)。從另一方面，不斷完善TD-1塔機(jī)記錄儀的性能，提高數(shù)據(jù)記錄的加密系數(shù)，防止惡意篡改、偽造記錄數(shù)據(jù)等弄虛作假行為，使之真正成為塔機(jī)的“黑匣子”。

6結(jié)語(yǔ)
      TD-1塔式起重機(jī)數(shù)據(jù)記錄儀樣機(jī)通過(guò)了各項(xiàng)試驗(yàn)的考核，達(dá)到了(TD-I塔式起重機(jī)數(shù)據(jù)記錄儀設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)》和《Q／SHw02．0208—2006塔式起重機(jī)數(shù)據(jù)記錄儀》的要求。與此同時(shí)，我們將參考用戶(hù)的使用意見(jiàn)反饋，認(rèn)<