一．塔吊黑匣子回轉防碰撞監控必須選用絕對值多圈編碼器
根據國家十二五計劃規定，大型起重機械必須安裝安全保護記錄裝置（也稱為安全黑匣子），並且對生產銷售企業有嚴格要求，建築機械塔吊黑匣子(又叫塔式起重機遠程安全監控係統）,主要應用於塔機的實時監控，避免因操作者的疏忽或判斷失誤而造成的安全事故，尤其在塔吊群多台塔吊之間的防碰撞功能，單台塔吊的禁行區防碰撞功能的監控，可極大地保證塔機的安全使用。
隨著城市建設的飛速發展，塔式起重機被越來越多地使用在市政建設、橋梁、高層建築等施工場所。但是由於塔式起重機在使用過程中具有較大危險性，重大傷害事故的發生率也在提高。為有效地預防和降低施工現場塔式起重機的安全事故，保證起重機的安全正常運行， 2008年8月，國家質量監督檢驗檢疫總局、中國國家標準化管理委員會，聯合發布塔式起重機國家標準，規定從2009年2月1日起，塔式起重機必須裝備具有采集、記錄、顯示、傳輸、預警、報警功能的安全記錄裝置-塔吊黑匣子。
塔吊安全監控係統，是基於傳感器技術、嵌入式技術、多數據采集技術、數據融合處理、無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)網(wang)絡(luo)與(yu)遠(yuan)程(cheng)數(shu)據(ju)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)，高(gao)效(xiao)率(lv)地(di)完(wan)整(zheng)實(shi)現(xian)建(jian)築(zhu)塔(ta)吊(diao)單(dan)機(ji)運(yun)行(xing)和(he)群(qun)塔(ta)幹(gan)涉(she)作(zuo)業(ye)防(fang)碰(peng)撞(zhuang)的(de)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)與(yu)聲(sheng)光(guang)預(yu)警(jing)報(bao)警(jing)功(gong)能(neng)，並(bing)在(zai)報(bao)警(jing)的(de)同(tong)時(shi)自(zi)動(dong)中(zhong)止(zhi)塔(ta)吊(diao)危(wei)險(xian)動(dong)作(zuo)。其中傳感器技術是整個監控的核心及可靠性最重要的環節。
在塔吊黑匣子的監控係統中，塔吊吊臂高度、小車位置、吊diao臂bi回hui轉zhuan角jiao度du及ji速su度du監jian控kong等deng都dou需xu要yao用yong到dao角jiao度du傳chuan感gan器qi，其qi中zhong，吊diao臂bi回hui轉zhuan角jiao度du關guan係xi到dao塔ta吊diao群qun中zhong兩liang個ge塔ta吊diao吊diao臂bi之zhi間jian防fang碰peng撞zhuang的de關guan鍵jian性xing安an全quan監jian控kong，由you於yu防fang碰peng撞zhuang計ji算suan的de吊diao臂bi長chang度du對dui於yu測ce量liang角jiao度du的de三san角jiao函han數shu放fang大da作zuo用yong，測ce量liang回hui轉zhuan角jiao度du傳chuan感gan器qi的de精jing度du及ji可ke靠kao性xing往wang往wang決jue定ding了le安an全quan監jian控kong的de成cheng敗bai。為wei此ci，在zai比bi較jiao了le各ge種zhong角jiao度du傳chuan感gan器qi的de特te點dian適shi用yong性xing及ji成cheng本ben要yao求qiu，高gao位wei數shu高gao可ke靠kao性xing的de絕jue對dui值zhi多duo圈quan編bian碼ma器qi是shi必bi須xu的de選xuan擇ze。
按照塔吊黑匣子監控標準的要求，應允許塔吊吊臂做正反方向的回轉三圈，角度監控的分辨率優於1度，同時還有測量精度要求。為此，按此計算的總測量行程分辨率必須大於360度x3圈=1080，這樣的分辨率精度要求，原先塔吊用電位器測量的方法是不能滿足的（電位器分辨率0.5%FS），用增量值編碼器也不符合抗幹擾及停電位置不丟失的要求，隻能用絕對值編碼器大於11位（大於1080分辨總數）及以上，而且是三圈以上測量量程。實際上因為安裝的方法，是依靠塔吊回轉大齒輪帶動小齒輪測量，實際測量圈數值為幾十圈。
有一些塔吊黑匣子廠家選用了電位器作為回轉角度的監控，還有一些廠家選用了10位wei單dan圈quan絕jue對dui值zhi並bing行xing信xin號hao的de編bian碼ma器qi，都dou不bu符fu合he塔ta吊diao安an全quan監jian控kong的de要yao求qiu。電dian位wei器qi無wu論lun是shi分fen辨bian率lv還hai是shi精jing度du都dou太tai低di，其qi觸chu點dian接jie觸chu式shi的de工gong作zuo原yuan理li的de不bu可ke靠kao性xing，更geng不bu能neng應ying用yong在zai安an全quan性xing設she備bei中zhong。而er單圈絕對值十位並行編碼器，依賴外部機械減速齒輪達到三圈的量程，10位1024分辨率已經略低於1080，而且還要經過機械減速的回程誤差，其分辨率也是勉強湊數的，而精度更因為回轉齒輪的誤差而更差，如果嚴格一點要求，也不能達到安全黑匣子標準。為此，塔吊黑匣子的防碰撞回轉角度的監控必須用較高位數的絕對值多圈編碼器才能真正符合塔吊黑匣子監控標準的要求。
二．GEMPLE絕對值多圈編碼器在塔吊黑匣子上的應用
1.真正意義的安全性――絕對值真多圈編碼器。上海精浦的絕對值多圈編碼器，（GAX60係列、GEX60係列、GEX38係列），都是內部由高精密機械齒輪帶動的全行程真多圈絕對值編碼器（機械鍾表齒輪式），這種編碼器技術為德國海德漢編碼器廠家為代表的絕對值多圈編碼器的國際規範，是真正意義上的唯一“絕對值”。其內部為非接觸式絕對值數字編碼測量原理，無需計數、無需電池、無需靠停電記憶，所有位置絕對唯一，不怕幹擾不怕停電，不僅僅可以在360度內測量，還可以依賴內部的鍾表式齒輪在多圈的角度絕對值測量，是真正意義的“安全性”角度傳感器。
2.GEMPLE絕對值多圈編碼器的特性描述：
a.測量圈數及每圈分辨率：GAX60係列為測量4096圈，每圈4096分辨率；GEX60係列和GEX38
係列為測量64圈，總測量分辨率為14位16384.
b.信號輸出：GAX60係列為RS485數字信號+4―20mA雙備份信號輸出（安全冗餘），GEX60
係列和GEX38係列為RS485數字信號或者4―20mA（或1―5V）信號（選一）。
c.工作環境等級：GAX60係列與GEX60係列為標準工業等級（歐標），溫度-25度――80度，防護等級為外殼IP67，GEX38為輕載型經濟級。
其中，防護等級是指外殼的防塵防水，編碼器的防護等級是塔吊黑匣子必須考慮的重要因素，塔吊在於露天工作，即使是編碼器外部有盒子，但是對於日夜溫差產生的水汽，編碼器外殼必須是無螺絲全密封的，不然水汽容易浸入影響編碼器光學係統，編碼器不穩定甚至報廢（就好比戴眼鏡怕水汽一樣）。所以防護等級外殼要達到IP65以上，從外觀上看，就是外殼無螺絲金屬全密封。
d.編碼器的信號引線及可靠性：無論是選用RS485信號還是4―20mA信號，編碼器的信號引線都是2根。編碼器的信號引線的可靠性因素，並行信號接線多，電纜長，電纜成本接頭成本上去了，而且塔吊工作環境振動、水汽等，線頭太多也帶來了接頭可靠性不穩定的問題。另外，並行信號芯線多，大多不會做TVS防浪湧保護，對於雨天潮濕、雷擊等很容易損壞。RS485信號隻用2根信號線，信號接頭的不可靠概率大大下降，一般RS485口都有TVS浪湧保護。另外，有些並行10位編碼器沒有用格雷碼，而是用了BCD碼或純二進製碼（BIN碼），這zhe種zhong編bian碼ma不bu如ru格ge雷lei碼ma，會hui產chan生sheng跳tiao碼ma，國guo外wai真zhen正zheng的de編bian碼ma器qi廠chang家jia從cong不bu生sheng產chan這zhe種zhong並bing行xing編bian碼ma的de，這zhe種zhong跳tiao碼ma概gai率lv帶dai來lai的de是shi黑hei匣xia子zi不bu穩wen定ding性xing，有you時shi在zai使shi用yong中zhong因yin跳tiao碼ma而er誤wu動dong作zuo。RS485信號為數字式通訊信號，抗幹擾可靠性高。
e.回轉精度，上海精浦的GEX60或GEX38編碼器是專利設計的全行程真多圈絕對值編碼器，分辨率12位甚至14位的，回轉精度高；而如果用單圈10位編碼器通過外部減速的方法，精度損失較大，對於回轉5度的精度要求有時都難以滿足。
f.綜合成本，GEX60係列和GEX38係列是根據塔吊回轉用編碼器的測量行程和測量分辨率要求，在GAX60的基礎上，減少了測量圈數和分辨率，大大降低了編碼器器件成本，使之與市場上的單圈10位編碼器價格相當，而GEX38的價格更低。另外，編bian碼ma器qi的de可ke靠kao性xing與yu現xian場chang安an裝zhuang調tiao試shi方fang便bian性xing，決jue定ding了le廠chang家jia的de人ren工gong成cheng本ben，一yi個ge不bu可ke靠kao的de編bian碼ma器qi，售shou後hou維wei修xiu的de成cheng本ben可ke能neng比bi編bian碼ma器qi本ben身shen的de價jia格ge還hai要yao高gao。而GEMPLE的選用絕對值真多圈的編碼器及輸出信號的設計與優化，使得用戶的故障可能減少到最少，這種綜合成本的優勢是很明顯的。
3.GEMPLE絕對值多圈編碼器在塔吊黑匣子上應用的驕人業績
上海精浦的絕對值多圈編碼器GAX60係列，作為2008年上海市高新技術成果轉化項目，早在塔吊黑匣子標準出來前就已經有上海九院、大連理工大學、上海交大等研發黑匣子選用及製定標準，2009年已經由大連、上海等大學以及成都、大連、上海等幾家塔吊黑匣子相關研發生產單位選用並正式進入黑匣子應用中，其中成都某家廠家隨設備出口馬來西亞、泰國，經4年多的連續出口選用，可靠性高，安全效果明顯，是出口用戶指定配套產品。
2011年，上海精浦又根據塔吊黑匣子市場實際需求及成本的要求，在GAX60的基礎上減少了測量圈數到64圈，測量總分辨率減少到14位（16384）,大大降低了器件成本，並在生產規模化及高成品率上取得進步，使之價格與市場上的單圈10位(wei)絕(jue)對(dui)值(zhi)編(bian)碼(ma)器(qi)相(xiang)當(dang)，而(er)大(da)受(shou)用(yong)戶(hu)歡(huan)迎(ying)，並(bing)已(yi)有(you)十(shi)多(duo)家(jia)塔(ta)吊(diao)黑(hei)匣(xia)子(zi)用(yong)戶(hu)選(xuan)用(yong)，經(jing)兩(liang)年(nian)多(duo)的(de)選(xuan)用(yong)，以(yi)返(fan)修(xiu)率(lv)極(ji)低(di)，且(qie)方(fang)便(bian)可(ke)調(tiao)，現(xian)場(chang)服(fu)務(wu)成(cheng)本(ben)也(ye)很(hen)低(di)，是(shi)所(suo)用(yong)用(yong)戶(hu)一(yi)致(zhi)認(ren)可(ke)的(de)性(xing)價(jia)比(bi)極(ji)高(gao)的(de)產(chan)品(pin)，目(mu)前(qian)在(zai)用(yong)用(yong)戶(hu)都(dou)已(yi)指(zhi)定(ding)選(xuan)用(yong)。
遠期的發展，隨著全國各地的更高要求標準的出台，對於塔吊黑匣子傳感器的要求越來越高，甚至加入了實時短信發送、物聯網監控等等的遠期發展內容，GEX60或GEX38的全行程絕對值編碼器，選擇RS485數字通訊信號，高可靠性，高性價比，而且GEX60和GEX38的RS485數字信號可以選擇廣播式發送，可以作為多個接收設備同時接收而分別作為角度測量、速度計算、信xin號hao遠yuan傳chuan等deng應ying用yong，完wan全quan符fu合he塔ta吊diao黑hei匣xia子zi遠yuan期qi發fa展zhan目mu標biao，對dui於yu各ge種zhong新xin標biao準zhun要yao求qiu的de出chu台tai，無wu需xu再zai重zhong起qi爐lu灶zao開kai發fa，對dui於yu塔ta吊diao黑hei匣xia子zi廠chang家jia的de發fa展zhan，帶dai來lai了le更geng多duo的de市shi場chang前qian景jing。
結語
tadiaoheixiazizuoweianquanxingjiankongshebei，qizhongdechuanganqidexuanyong，shiqikekaoxinganquanxingdehexin，tongshi，zuoweitadiaoheixiazideyanfajishengchanchangjia，yiyangyaokaolvdaochanpindepinzhiyinsu、價格因素、服務成本因素、性價比，以及遠期的發展戰略。在此，絕對值多圈編碼器作為吊臂回轉角度的監控，或者是吊臂高度、小xiao車che位wei置zhi的de監jian控kong，是shi真zhen正zheng到dao位wei的de選xuan擇ze，是shi塔ta吊diao黑hei匣xia子zi廠chang家jia都dou需xu要yao重zhong點dian考kao慮lv的de產chan品pin，而er上shang海hai精jing浦pu機ji電dian作zuo為wei絕jue對dui值zhi多duo圈quan編bian碼ma器qi國guo家jia發fa明ming專zhuan利li擁yong有you者zhe、上海市高新技術成果轉化項目基地，無論是產品技術還是產品品質、以及產品性價比，都是用戶產品安全可靠、具有市場競爭力的重要保障。
