随着城市建设的推进,塔吊作为建筑施工中不可缺少的机械设备之一,其使用量在不断增加,塔吊安全事故也在逐渐增多。塔吊监控系统的研究对于减少塔吊事故的发生有着非常重要的意义。本文对塔吊运行出现的事故原因进行充分分析后,展开了塔吊监控系统的研究。首先,系统硬件设计采用了ST公司的STM32F4核心处理芯片,数据采集主要通过STM32F4与重量传感器、倾角传感器、旋转角传感器、风力传感器和幅度传感器完成。数据传输采用ZigBee无线传输模块CC2530实现。其次,对系统进行软件设计,STM32F4芯片移植了μC/OS-III实时操作系统与传感器模块结合对塔吊运行状态信息进行实时采集。为方便工作人员对塔吊信息进行实时查看,将STM32F4采集的数据打包通过串口发送到ZigBee终端,通过ZigBee无线传输发送给ZigBee协调器,并且与建立了数据库的上位机连接;为实现现场人员查看塔吊运行情况,监控端采用STemWIN搭建的图形用户界面。然后,对塔吊系统进行力学模型建立,分析系统的受力情况。建立拉格朗日力学方程,设计LQR最优控制器,对塔吊变幅与回转运动出现的摆动现象进行控制,并与PID控制器做比较。结果表明LQR最优控制器是一种更加优化的控制器,对摆动控制更加有效。对塔吊系统出现的两种碰撞进行分析,给出了相应的算法流程。最后,对系统各部分功能进行测试。测试结果表明:该系统可以及时得到塔吊的运行状态,出现任何突发情况,采取相应的措施,验证了系统的可靠性。图48幅,表4个,参考文献53篇。