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，總是會尋找空難“見證人”——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)動機(jī)工作參數(shù)等飛行參數(shù)都記錄下來，為揭開事故的真相提供真實可靠的數(shù)據(jù)。隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，塔式起重機(jī)被越來越多地使用在市政建設(shè)、交通、橋梁等施工場所，由于塔式起重機(jī)設(shè)計、生產(chǎn)、安裝和使用單位的品質(zhì)參差不齊，我國每年均發(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(超過設(shè)計壽命)，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。
      為配合市建委對當(dāng)前建筑市場安全規(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(簡稱TD一1塔機(jī)記錄儀，下同)的任務(wù)。我們在上海市建設(shè)機(jī)械檢測中心、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2年的認(rèn)真研究和反復(fù)試驗，終于試制成功具有自主知識產(chǎn)權(quán)的塔機(jī)“黑匣子”——TD一1塔機(jī)記錄儀，填補(bǔ)了國內(nèi)市場空白。

1 TD一1塔機(jī)記錄儀綜述——在摸索中嘗試，在實踐中成功
      安裝在塔機(jī)的記錄儀，在國內(nèi)處于開發(fā)起步階段，沒有國家或行業(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、安全和試驗的標(biāo)準(zhǔn)，如G813752—1992《塔式起重機(jī)設(shè)計規(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》。
      在研制過程中，最關(guān)鍵的問題：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)生瞬間等特殊過程的工作數(shù)據(jù)如實記錄／讀取下來。經(jīng)過反復(fù)的嘗試和試驗數(shù)據(jù)采集，證實軸式重力傳感器組成稱重傳感器，以及位移編碼器組成小車變幅傳感器，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)換器和大容量儲存器，采樣處理(計算)、記錄存儲塔式起重機(jī)工作及記錄儀自身參數(shù)數(shù)據(jù)，滿足塔式起重機(jī)工作循環(huán)次數(shù)統(tǒng)計處理需要．這么一來，使記錄儀發(fā)揮“黑匣子”的功效，除了對塔機(jī)日常工作運行數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄／讀取，還能把塔機(jī)惡性事故發(fā)生瞬間等特殊過程的工作數(shù)據(jù)如實記錄／讀取下來，為安全質(zhì)量監(jiān)督部門對塔機(jī)操作安全事故分析提供實測數(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位移限制機(jī)構(gòu)上，由傳動齒輪將小車的位移傳遞到編碼器，通過編碼器再將位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號。
(3)測量記錄儀：由基準(zhǔn)電壓、信號調(diào)理電路、微處理機(jī)、日期／時間電路、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。信號調(diào)理電路對傳感器輸出的信號放大后送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。日期／時間電路產(chǎn)生定時脈沖并在加電和掉電情況下記錄與保存日期與時間信息。串行／USB接口提供與計算機(jī)的接口，供設(shè)置與讀取數(shù)據(jù)時使用。
(4)顯示儀(選配件)：顯示儀器為可選件，其主要功能是接收測量記錄儀送來的串行數(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——實時記錄、安全預(yù)警、市場標(biāo)準(zhǔn)
      塔式起重機(jī)記錄儀用于在塔式起重機(jī)操作時，記錄當(dāng)天操作次數(shù)、重量、力臂(幅度)、力矩違章、持續(xù)時間以及累計違章次數(shù)，并顯示重量和幅度。解決了對塔機(jī)在使用過程中的工作情況和頻繁程度、超載違章情況等實時掌握，為塔機(jī)的使用壽命評估提供依據(jù)，保障了塔機(jī)報廢制度的實施。
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)次的速率通過傳感系統(tǒng)，對塔式起重機(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)行實時監(jiān)測、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)在面板窗口實時顯示。在上位計算機(jī)上設(shè)置參數(shù)，對起重力、工作位移特性曲線、時鐘日歷進(jìn)行設(shè)置。若實際操作記錄超過標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)參數(shù)時，則接通相應(yīng)的LED指示燈報警超載，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，真實地把塔機(jī)事故發(fā)生瞬間等特殊過程的工作數(shù)據(jù)如實記錄／讀取下來。當(dāng)起吊過程中出現(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，仍可按“完整工作循環(huán)”的要求對“不完整工作循環(huán)”中最大起重力、最大起重力矩、工作幅度及日期時間等有關(guān)數(shù)據(jù)緊急記錄存儲。這些數(shù)據(jù)存儲在“記錄模塊”中，當(dāng)記錄儀發(fā)生故障或發(fā)生惡性事故損毀時只要“記錄模塊”不損壞，即可將其拔下，插入另外一臺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)場的塔機(jī)作業(yè)狀況，為有關(guān)部門調(diào)查事故原因，認(rèn)定事故責(zé)任，提供了第一手資料。
3．3市場上塔機(jī)質(zhì)量檢測
       市場對于塔機(jī)的需求量呈逐年遞增趨勢，然而投入實際使用的塔機(jī)質(zhì)量卻良莠不齊，行業(yè)內(nèi)暫時沒有一套有效、系統(tǒng)、完整的質(zhì)量檢測方法，造成了設(shè)計缺陷、超壽命使用等安全隱患積增。如在新生產(chǎn)的塔機(jī)合格驗收時，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程(工作循環(huán))中，最大瞬時起重力及該時的工作幅度(臂距)和時間以及最大起重力矩時的起重力，及該時的工作幅度(臂距)和時間，并自動與記錄儀軟件中預(yù)先設(shè)置該型號產(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)自動存入到“上位計算機(jī)”的數(shù)據(jù)庫里，利用記錄數(shù)據(jù)的讀?。瘷z索程序，可按日期，正常，異常的種類等條件檢索數(shù)據(jù)，以便于稽查管理部門的監(jiān)督管理，規(guī)范和整頓塔機(jī)操作制度，杜絕超時、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)記錄儀順利通過各項標(biāo)準(zhǔn)化檢測：自2006年7月起，先后通過上海工業(yè)自動化儀表研究所檢驗測試其電性能、氣候、防護(hù)、振動和沖擊等使用環(huán)境試驗i殷高路16號工地現(xiàn)場，由上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院完成的使用性能和可靠性試驗：并在“又一城”、“武警上?？傟犠≌?rdquo;兩工地通過連續(xù)無故障工作循環(huán)3000次的試驗考核要求，取得用戶的良好反饋。
      同時在實際試驗過程中，通過對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)場進(jìn)行記錄儀數(shù)據(jù)設(shè)置、讀取時，還需要接插電腦進(jìn)行操作，給使用帶來不便；第二，對風(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、記錄；第三，未有聲音報警功能；第四，顯示屏顯示內(nèi)容(數(shù)據(jù))不多。
      針對以上功能缺陷，已積極做出改進(jìn)措施：①記錄儀可配置無線數(shù)據(jù)傳輸接口，在記錄儀數(shù)據(jù)設(shè)置、讀取時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，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，無論從社會效益，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)，乃至全國的相關(guān)管理部門內(nèi)，盡快建立數(shù)據(jù)記錄儀產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用制度，為此類產(chǎn)品提供一個健康的發(fā)展平臺。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
      TD-1塔式起重機(jī)數(shù)據(jù)記錄儀樣機(jī)通過了各項試驗的考核，達(dá)到了(TD-I塔式起重機(jī)數(shù)據(jù)記錄儀設(shè)計任務(wù)書》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，我們將參考用戶的使用意見反饋，認(rèn)<