傳輸距離短、不能組成監控網絡進行統一管理等缺點研發的塔機安全監控管理系統采用高速的ARM控制芯片實時采集、顯示塔機工作數據，并運用GPRS無線分組技術搭建遠程監控管理平臺。實現塔機的遠程、在線、實時的監控和管理，建立可覆蓋全國的塔機監控網絡。

塔機安全監控系統的設計

塔機安全監控管理系統主要由塔機監控終端和遠程監控管理平臺組成。塔機監控終端位于塔機的駕駛室,主要負責采集、存儲塔機工作數據，并能在塔機超出安全工作范圍時及時發出報警信號，如果危險動作繼續進行則通過繼電器切斷電機的電源。各塔機監控終端為數據節點，采用GPRS組網的工作方式將工作數據上傳至遠程監控管理平臺的數據服務器。在遠程監控管理平臺，塔機安全監控管理系統利用服務器的上位機接收GPRS網絡發送的數據。同時采用數據庫技術對采集到的數據進行分析處理后上傳至網站，實現塔機群遠程監控、管理。

數據采集系統設計

數據采集系統的硬件平臺主要由主控單元、人機界面、傳感器單元、U盤等部分組成。系統采樣電路結構框圖，如圖2所示。數據采集系統以某公司的處理器STM32F103ZE為核心。該芯片是基于ARMC〇rtex-M3內核的32位高性能微控制器，內核工作頻率高達72MHz,并具有12位的高精度A/D轉換單元各傳感器將檢測到的塔機機械信號轉化為電信號，傳送至采樣電路，采樣電路針對不同種類的信號進行采樣、阻抗變換、濾波后，傳送至主控電路。主控電路通過自帶的A/D轉換功能將模擬信號轉換為數字信號。圖2中，回轉、變幅、高度傳感器的輸出信號為電壓信號,監控系統采用的傳感器內阻約為5ka為避免引人分壓電阻造成傳感器內阻的改變，同時降低采樣電路的輸人電阻,電壓信號需要先經過射極跟隨器進行阻抗變換，再經過RC低通濾波器去除高頻干擾信號進一步提高電壓信號的穩定性。稱重、風速、電壓、電流、溫度等傳感器的輸出信號為電流信號，先進行電流采樣，將電流信號轉換為電壓信號，再進行阻抗變換和濾波。STM32通過AD轉換將電壓的模擬信號轉換為數字信號,采樣數據放人RAM控件開辟的緩存區，通過齡濾波算法進行濾艦，麻在LCD上，同時存人U盤。

數據存儲和查詢

為了提高塔機的安全性能，便于管理人員掌握塔機工作狀態的歷史數據。塔機安全監控管理系統以U盤為存儲介質，將工作數據以TXT的格式存儲在U盤里，使塔機的工作數據可以在監控終端的LCD或任意一臺計算機上進行查詢。在塔機監控終端將數據以TXT的格式進行存儲，需要有文件存儲協議。系統采用執行效率高、代碼體積小的Fat文件系統。Fat為小型嵌人式系統設計的通用文件系統模塊n。系統采用專用的FAT文件管理控制芯片CH376從硬件上實現TXT文件的操作，進而提高STM32的工作效率和系統整體的穩定性。其原理框圖，如圖3所示。外部存儲設備通過USB協議連接控制芯片CH376,STM32通過SPI總線的通信協議和CH376建立通信，通過CH376對USB存儲設備進行文件的創建、打開、寫人、關閉、刪除等操作。程序流程圖，如圖4所示。當塔機監控終端開始工作時STM32和CH376建立通信，向CH376發送指令按照當前日期打開對應的TXT文件,如果文件不存在則自動創建該文件。該文件打開以后，STM32按照一定的頻率采集塔機當前的工作狀態數據，得到數據后按照已定義的數據格式通過STM32將采集數據寫人TXT文檔中。每次開機系統會自動檢測TXT文檔的狀態，自動完成工作數據的存儲。