CN104743445B - 基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测装置及其分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测装置及其分析方法，通过测量现场塔体倾斜度、起重臂及平衡臂变形度把采集的信号全部送至单台塔式起重机监控装置，当塔吊正常工作时，根据所得数据绘制挠度和倾角的坐标曲线，以实现对塔机的实时运行状态监测。并根据测得的塔式起重机机身垂直度、平衡臂和起重臂变形度预测塔式起重机结构的可靠性，避免了人工计算的麻烦和误差，提高了检测的精确性，确保了塔吊的安全性。

Description

基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测装置及其分析方法

技术领域

本发明属于塔吊装置领域，涉及一种检测小车变幅起重臂塔式起重机垂直度、起重臂和平衡臂的变形度技术，尤其涉及基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测装置及其分析方法。

背景技术

随着社会的不断发展进步，高层建筑越来越多的出现在生活的周边，塔式起重机，即塔机、塔吊，以下均称为塔吊，作为重要工具近年来得到大量的应用。然而，塔吊运行安全在现场的实际生产中受到诸多现场因素的影响。如大风、地基不牢、本身结构缺陷等导致的起重臂下挠、上拱(即挠度)，塔身的倾斜等。其后果便是影响载重小车的正常运行，严重时将使设计强度降低，甚至发生意外。

典型的情况下，由于其自身重量和小车产生的竖向压力会引起塔吊臂在竖直方向上产生较大的挠度，而这种竖向挠度值直观地反应了塔吊臂承受荷载能力的变化情况。随着社会科学技术的进步，现在有很多可用于基点位移及挠度测量的方法。这些方案目前广泛地应用于桥梁的挠度检测中，但真正能够成熟应用于塔吊的并不多见。手段很多，且考虑到塔吊离地面高度较高，变形复杂，采用一般的测量方法在一个数十米的塔吊臂上实施并不容易，且都会在实际操作遇到一些问题，每种方法都有其局限性。例如，显然人工测量方法并不适于塔吊这样的高危场所；传统方法会考虑到安装应变片来进行塔吊臂变形的测量，但实验证明这种方案存在很大缺陷：如应变片长期工作的受腐蚀情况及其对性能的影响；安装位置受限，塔吊臂短距离内近似直线，变形很少，不易测得真实挠度信息；此外，通过应变片所得数据不可靠的精确度也是我们考虑的因素之一。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测装置及其分析方法，实现对塔吊挠度变化及倾角进行实时远程监控。

为达到以上目的，本发明的技术发明为：

一种基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测分析方法，包括以下步骤：

1)、将多个塔吊状态传感器安装于水平吊臂同一水平位置，其中，位于塔身和水平吊臂交叉位置的塔吊状态传感器为基准点塔吊状态传感器，塔吊状态传感器之间相互连接；所述塔吊状态传感器内部集成有挠度传感器模块和姿态传感器模块；所述挠度传感器模块由压力传感器和连通管设备构成，连通管设备内设置有用于压力测试的液体(防冻液)，所述姿态传感器模块集成了两片互相垂直设置的倾角传感器；

2)、记录每个塔吊状态传感器的初始参数；

3)、当塔吊产生挠度时，挠度传感器模块中的连通管设备中液体液面随被测点一起发生纵向的位置变化，记录产生挠度时每个挠度传感器模块输出的实际参数；并且记录姿态传感器模块输出的实际倾角参数；

4)、根据挠度传感器的初始参数和实际参数，获取塔吊状态传感器安装点的挠度，并绘制塔吊挠度曲线，根据姿态传感器模块的初始参数和实际倾角参数，获取塔吊变形曲线。

所述步骤4)中根据挠度传感器模块的初始参数和实际参数，获取塔吊状态传感器安装点的挠度，并绘制塔吊挠度曲线，具体步骤包括：

1.1)、记基准点挠度传感器为0号挠度传感，其余一次排列的挠度传感器为1号、2号……n号，n为正整数；

1.2)、初始状态时，0号挠度传感内液面高度初始参数为h₀，1号至n号挠度传感器内液面高度初始参数分别为h₁～h_n，1号至n号管内的液面位置实际参数分别为h'₀，h₁'～h'_n；1号至n号挠度传感器所处测量点分别发生相对于0号挠度传感器的竖向位移为R₁～R_n，则：

h₀-h'₀＝h₁-h₁'-R₁＝……＝h_n-h'_n-R_n (1)

1.3)、根据式(1)得：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_1=(h_1-h_1^{\′})-(h_0-h_0^{\′})\\ R_2=(h_2-h_2^{\′})-(h_0-h_0^{\′})\\ .\\ .\\ .\\ R_n=(h_n-h_n^{\′})-(h_0-h_0^{\′})\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中：h₀，h₁～h_n及h'₀，h₁'～h'_n均能直接测量得到；

1.4)、根据挠度传感器内挠度传感器的竖向位移，获得塔吊状态传感器安装点的挠度，并绘制塔吊挠度曲线。

所述塔吊状态传感器布置于起重臂、水平吊臂和塔身上，且每个塔吊状态传感器通过连通管道和线缆相连接。

步骤3)通过RS-485无线传输单元将塔吊状态传感器输出的数据进行传输，并通过接收设备接收后进行记录。

步骤4)后还包括：

当塔吊状态传感器安装点的挠度以及倾角参数大于预设安全值时，通过声光报警进行报警。

一种基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测装置，包括：监测终端系统和监控中心系统；

监测终端系统包括：塔吊状态传感器、AD采样单元、无线传输单元以及数据处理单元，其中，

挠度传感器模块，所述塔吊状态传感器内部集成有挠度传感器模块和姿态传感器模块，挠度传感器模块用于记录每个挠度传感器的初始参数，以及当塔吊产生挠度时，挠度传感器中的连通管液面随被测点一起发生纵向的位置变化，记录产生挠度时每个挠度传感器的实际参数；姿态传感器模块用于记录每个姿态传感器的初始参数，以及当塔吊产生挠度时，记录姿态传感器的实际参数；

AD采样单元用于将挠度传感器和姿态传感器数据进行模数转换后传输到无线传输单元；

无线传输单元用于将AD采样单元处理后数据发送到数据处理单元；

数据处理单元用于根据挠度传感器的初始参数和实际参数，获取挠度传感器安装点的挠度，并绘制塔吊挠度曲线，根据姿态传感器的初始参数和实际参数，获取塔吊变形曲线；

监控中心系统用于对挠度传感器安装点的挠度变化数据进行分析和存储，判断塔吊是状态。

所述无线传输单元为RS-485传输装置。

还包括报警装置，用于当挠度传感器安装点的挠度大于预设安全值时，通过声光报警进行报警。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测分析方法，通过挠度传感器模块以及姿态传感器模块实时监测塔身及塔吊臂各受测点的倾角和挠度数据，通过RS-485传回主控电路。控制室实时汇总处理数据，显示塔机的状态参数，并根据所得数据绘制挠度和倾角的坐标曲线，以实现对塔机的实时运行状态监测。并根据测得的塔式起重机机身垂直度、平衡臂和起重臂变形度预测塔式起重机结构可靠性，避免了人工计算的麻烦和误差，提高了检测的精确性，确保了塔吊的安全性。

本发明还提供了一种基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测装置，通过监测终端系统和监控中心系统，基于连通管的挠度传感器模块利用模数电原理将水压信号转换为电信号后由信号处理电路进行放大，再将该电压信号经AD转换器进行模数转换，再将输入的数字信号通过数据采集模块进行数据分析计算出该点处安装的连通管液面的变化位置。最后将变化值由RS-485与监控中心进行通信，由监控中心对数据进行分析，得出塔吊的挠度变化曲线，从而实时的监测塔吊运行状态。发明经多次实验安装测试，使用情况表明，该发明性能稳定可靠，测试效果良好，相对误差小于5％，能有效用于塔吊状态的长期自动监测。

附图说明

图1是本发塔吊状态传感器在塔臂上安装示意图；

图2是本发塔吊状态传感器结构示意图；

图3是本发连通管设备的工作原理示意图；

图4是本发装置安装示意图；

图5是本发采用的双数据融合分析方案示意图，其中，(a)为单点状态监测图，(b)为多点实时监测图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

本发明提供了一种基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测分析方法，包括以下内容：

1)、如图1所示，将多个塔吊状态传感器安装于起重臂和水平吊臂同一水平位置，其中，位于塔身和水平吊臂交叉位置的塔吊状态传感器为基准点塔吊状态传感器，塔吊状态传感器之间相互连接；如图2所示，所述塔吊状态传感器由挠度传感器模块和姿态传感器模块构成；所述挠度传感器包含压力传感器和连通管设备，连通管内设置有用于压力测试的液体，所述姿态传感器功能模块包括两片互相垂直设置的倾角传感器；其中，所述液体为防冻液。

连通管设备是整个塔吊系统中连通管技术应用在本装置上最基本的单元，设计过程中完成了各项数据补偿，包括最重要的温度补偿和防冻液的热胀冷缩补偿，可测得精确实时的塔吊臂挠度信息，当然安装点的振动信息也在可以监测的范围以内。实践证明，本发明是切实可行的，经多次实验安装测试，使用情况表明，该发明性能稳定可靠，测试效果良好，相对误差小于5％，其数据精度是可以保证的，能有效用于塔吊状态的长期自动监测。现场安装后由每一个塔吊状态传感器中的连通管设备共同构成一个高精度的连通管挠度测量系统。

塔吊状态传感器中使用的高精度姿态传感器通过对两片倾角传感器互相垂直地集成在同一块电路板上，并根据算法加入各种补偿电路后，再经过温度补偿算法研制的该姿态传感器精度可达到0.01度。在选定安装基准面后，便可测得该测量点相对于基准面的任意方向的倾角变化。

由此可得到整个塔吊臂，包括起重臂和平衡臂及塔身在同一时刻各单点的挠度及倾角状态，通过监控中心便可自动生成挠度曲线，同时通过计算机系统，将每一时刻的数据进行存储，当然也可以得到塔吊每个单点传感器安装点处随时间的挠度和倾角值的变化曲线，这极大地方便了操作人员对塔吊局部以及整体运行时各项状态的观察和分析。

2)、记录每个塔吊状态传感器的初始参数；

3)、当塔吊产生挠度时，挠度传感器模块中的连通管设备中液体液面随被测点一起发生纵向的位置变化，记录产生挠度时每个挠度传感器模块输出的实际参数；并且记录姿态传感器模块输出的实际倾角参数；

4)、根据挠度传感器的初始参数和实际参数，获取塔吊状态传感器安装点的挠度，并绘制塔吊挠度曲线，根据姿态传感器模块的初始参数和实际倾角参数，获取塔吊变形曲线。

本发明的具体监测过程为：

一、单点监测：

如图5(a)所述，图5(a)为单点监测时吊塔状态传感器的参数，全新的传感器结构，利用优化的补偿算法，能够进行高精度的单点状态监测。这也是多点监测的技术保障基础。基于此，我们可以测量并计算出塔身及塔臂各测量点静态挠度和倾角的容许值，留取合适的裕量并得到参数(挠度、倾角)的“安全范围”。将“安全范围”作为基准，任何时刻塔吊的运行状态都必须是可控的，其各项参数必须是符合该基准的。

二、多点融合监测：

具体的，如图5(b)所示，图5(b)为多点实时监测时，n个吊塔传感器的参数。记基准点挠度传感器为0号挠度传感，其余一次排列的挠度传感器为1号、2号……n号，n为正整数；如图4所示，为本发明塔吊装置安装示意图，其中，塔吊装置包括底架15，底架15上设置有塔身14，塔身14上设置有顶升机构13、回转机构12，塔身14上水平设置有平衡臂4和水平吊臂9，水平吊臂9上设置有绳索7、小车牵引结构8，平衡臂4上设置有平衡重1、起升结构2、平衡重移动结构3，塔身14上还设置有电气主控室5，塔身14顶部设置塔顶6，其中，水平吊臂9上安装塔吊状态传感器10，塔身和水平吊臂交叉位置的塔吊状态传感器为基准分机16，即0号挠度传感。

1、关于塔吊起重臂、平衡臂的挠度检测说明：

本发明的设计中将压力传感器合理地与连通管组合起来作为一个部分，以实现对连通管液面的变化，实质即塔吊测量点处的挠度变化，进行标定和测量，这里为方便叙述，将这一部分称为“挠度传感器装置”。以上结构作为一个整体集成在塔吊状态传感器内，称为“挠度传感器功能模块”，需要强调的是，这是塔吊传感器的一部分。测量时将挠度传感器随着塔吊传感器整体安装于塔吊臂各固定位置处，当塔吊产生挠度时，挠度传感器模块中的连通管液面就会随被测点一起发生纵向的位置变化，液面的变化使得压力传感器的数值也会发生相应的变化，那么，在挠度传感器模块最终输出的数据曲线上反映的位置偏移值即为塔吊臂的挠度变化值。

2、下面对以上提及的基于连通管的挠度传感器模块进行必要的说明。

如图3所示，连通管法测量塔吊挠度的原理是在被测点和基准点间安装连通管设备，将两点间竖直方向上的相对位置变化(即塔吊臂挠度)转换成连通管内液面高度的变化，利用连通管原理由测得的液面变化推算出被测点相对于基准点竖直方向的位置变化。由n个完全相同的挠度传感器组成的连通管挠度测量示意系统，0号传感器置于基准点，其它传感器则置于挠度测量点。初始状态时n+1个传感器内液面高度分别为h₀，h₁～h_n。1号至n号传感器所处测量点分别发生相对于0号传感器的竖向位移(即挠度)R₁～R_n后，根据连通管原理，n个传感器内液面将重新回到同一水平面上，液面重新平衡后，n个管内的液面位置分别为h'₀，h₁'～h'_n。图3中实线表示传感器内液面的初始位置，虚线表示发生挠度变化后的位置。此时存在如下关系：

h₀-h'₀＝h₁-h₁'-R₁＝……＝h_n-h'_n-R_n (1)

根据式(1)有式：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_1=(h_1-h_1^{\′})-(h_0-h_0^{\′})\\ R_2=(h_2-h_2^{\′})-(h_0-h_0^{\′})\\ .\\ .\\ .\\ R_n=(h_n-h_n^{\′})-(h_0-h_0^{\′})\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中：h₀，h₁～h_n及h'₀，h₁'～h'_n均能直接测量得到。

由此根据式(2)可知，只要精确测得传感器内液面高度的变化，即可计算出被测点的挠度值。电压传感器的工作机制便是通过将压力传感器安装在每个单独的挠度传感器内，根据液面的变化检测得相应的压力变化，以此来实现对液面高度的测量。工作时将信号传送到单片机芯片的输入端，单片机芯片依据信号利用预先烧写的液位计算程序，计算出液位，并将计算结果存储在存储器内，RS-485通讯通过I/O负责单片机与上位机之间的通讯，将存储器中的液位数据转换成串行信号传输至上位机。由于在传感器端，测量结果即被转换成为数字量，提高了传感器输出信号的抗干扰能力，十分适合于远距离传输的需要。同时经过单片机的自动计算处理，避免了人工计算的麻烦和误差。此外，测量结果预先存放于传感器的存储器中，即使是在与上位机通讯中断的情况下,依然能够保证检测数据的连续性。监测系统由连通管、水管、压力传感器、通讯控制器、监测工作站和挠度监测软件组成。监测塔吊挠度时，在起重臂及平衡臂挠度检测点上布置挠度传感器和水管，各数据线由RS-485总线串接起来，测量数据通过总线型多点采集控制模块传输至监测工作站，并保存至数据库。工作站上的监测软件实时解算各点挠度，并绘制塔吊挠度曲线。

测量时，主控电路依据设定好的采样频率定时从传感器获取数据，主控电路同时负责将数据传输至监测工作站，监测工作站负责存储、管理测得的液位变化数据，并自动计算出塔吊臂的挠度。监测工作站与通讯控制器之间使用光纤通讯进行远程数据传输。RS-485数字通讯具有通讯距离长，接入中继设备后能够进一步延长通讯距离，而且可以方便地实现多路复用等优点。在实际应用环境下，还应考虑对通讯接口的防雷保护，以防止其对RS-485通信接口造成损害。

根据得到的挠度及倾角数据综合分析塔吊的运行状态并进行实时的安全性监测。建立分机号，即对各个塔吊状态传感器编号，将得到的所有测试点数据同时显示，并利用MATLAB进行曲线拟合。如此便能够直观的看到塔吊整体各处的挠度及倾角值，如图5双数据融合分析方案示意图中所示。并在此基础之上，设置合理的采样频率，实时刷新页面，便得到各点动态的参数变化曲线。这样的可视化功能都是可以通过本方案上位机实现的，并会将“安全范围”标注出来，塔吊作业状态是否异常能够很直观地看到，这对于现场作业的工作人员来说具有极大的便利性，故本方案具有很好的实用性。

由此，可以对塔吊进行全方位的监测，如小车位置的跟踪(小车拉上重物后，塔臂对应点必然会发生向下的位移，即挠度的变化，与此同时，该点形变程度相较于其他点肯定最大，整个塔臂变形是不相同的，那么倾角值也会随着变化。)塔吊臂的塑性形变，指如果外力较大，当它的作用停止时，所引起的形变并不完全消失，而有剩余形变，称为塑性形变。这对塔吊是很严重的，慢慢地塔吊结构就会被破坏，此时必须停止作业进行整修。甚至断裂钢索的变形甚至断裂等。这些都是可以通过本方案实现监测及报警的。

基于连通管原理的塔吊挠度检测方法是一种简单有效的方法，采用基于连通管和压力传感器相配合的挠度传感器模块和RS-485通讯技术，能够实现挠度数据的精确测量和远距离传输，满足塔吊健康监测的需要。

3、关于塔吊塔臂、塔身的倾角测量说明：

在塔吊上特定位置布置适当数量的塔吊状态传感器，通过其内部集成的姿态传感器模块对倾角的测量，可算得塔吊各个检测点的倾斜度。需要说明的是，这部分不仅可以用来作为单独的塔吊倾角测试分析，当然也有助于配合上述连通管测量挠度的数据分析，以期得到对塔吊运行状态安全保护的更为精准的预测和判定。这在下面的关于静态挠度和动态挠度的叙述中会进一步说明。这里使用的姿态传感器模块精度高，工作稳定，可以全角度全方位测得目标点在任意方向的偏角(如塔身相对于竖直线的偏角即垂直度以及塔臂相对于水平线的偏角即直线度)。并且，根据传感器采集数据的时间间隔，可以方便实时地绘制其时程曲线。

首先说明对于塔吊塔身的垂直度监测。施工测量中，常用的测量方法有以下几种：1、一种常规方法是在离塔吊高度1.5倍远的地方架设经纬仪，瞄准建筑物顶部，利用经纬仪投测下来标记其与底部的水平距离；2、采用百分表配合90°角尺在平板上测量。将90°角尺的基准面采用C字形夹头固定在被测件上，利用百分表在90°角尺测量面上进行测量。其最大与最小读数之差即为被测件的垂直度误差。上述两种测量方法均靠人力，且存在人为误差，只能进行垂直度的粗测，不能准确地得出垂直度误差的精确数值，测量的误差较大。这里，本发明中，可以在塔吊驾驶室底板或其他可以保证与地面近乎平行的地方固定本发明中的高精度姿态传感器模块，经过软硬件处理，输出值即测量目标实时水平及竖直方向倾角，可实时监测塔吊驾驶室(即塔吊塔身)前后左右各个方向的偏角，传感器所测数据与连通管挠度仪所测数据一样通过RS-485通信方式传递给计算机分析计算，并可设计显示模块将塔身倾斜状态实时显示出来以及声光报警模块将异常现象及时通知给工作人员，以避免意外事态的发生。

下面，是关于塔吊臂(起重臂及平衡臂)的直线性检测，此处实质上就类似于利用姿态传感器检测挠度，这与前述挠度传感器模块挠度测量时的操作方式及数据采集步骤是一样的。不过，需要特别说明的是，基于连通管的挠度传感器比较适于静态挠度的测量，而这里所说的高精度姿态传感器则在动态挠度的测量中效果更加优异。这与两类检测仪的基本原理有关，连通管内水面的稳定在发生挠度时需要一定的时间，这限制了其采集数据的频率，根据实验结果，其数据更便于静态挠度的分析。而姿态传感器模块在这一方面则完全不同，实验数据完全满足光滑连续曲线的要求，实际状态可以实时通过检测数据观察得到。所以，在这一部分实验所得数据既可以作为与前述挠度传感器模块测得的静态挠度数据相对应的动态挠度塔吊数据，又可以作为塔吊臂的直线性检测的分析数据。

塔吊在负载作用下塔臂整体的变形曲线是光滑连续的，用姿态传感器模块测得塔吊纵向控制点的倾角值，经过积分后利用最小二乘法就可以得到整个塔吊臂的挠度曲线方程。该方法受外界环境的影响比较小，设备简单，易于实现，具有很强的工程应用价值。需要说明的是，利用姿态传感器模块来测量塔吊挠度除支座外根据塔吊臂的构成，每一节点都应该布置，其余传感器应该在整个塔吊臂上均匀分布，这种均匀布置的方式不仅便于分析和计算，其对于分析结果可信度的提高也具有很大的意义。该发明姿态传感器模块经过实验室反复试验校准，包括对温度的补偿等，其精度是相当可靠的，仪器本身设计精巧便携，现场操作方便，可直接作为一个完整的传感器使用，对外界环境因素的影响也具有很好的“屏蔽”效果，在本发明中具有很强的可靠性和实用性。

本发明设计了一套能够对塔吊挠度及倾角变化实现远程自动监测的系统。该系统主要由一套监测终端和监控中心两部分组成。监测终端包括：塔吊状态传感器、RS-485无线传输单元、数据处理单元。监控中心自动实时的接受从测量系统传来的塔吊挠度变化信息，并对挠度变化数据进行分析和存储，判断塔吊是否处于危险状态下。整套装置实现的功能是：首先基于挠度传感器模块利用模数电原理将水压信号转换为电信号后由信号处理电路进行放大，再将该电压信号经AD转换器进行模数转换，再将输入的数字信号通过数据采集模块进行数据分析计算出该点处安装的连通管液面的变化位置。最后将变化值(即塔吊臂在该处的挠度)由RS-485与监控中心进行通信，由监控中心对数据进行分析，得出塔吊的挠度变化曲线，从而实时的监测塔吊运行状态。实践证明，该发明是切实可行的，这里提供了一种基于连通管及姿态传感器对塔吊运行进行安全监测的新方法。此发明经多次实验安装测试，使用情况表明，该发明性能稳定可靠，测试效果良好，相对误差小于5％，能有效用于塔吊状态的长期自动监测。

Claims (8)

1.一种基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、将多个塔吊状态传感器安装于水平吊臂同一水平位置，其中，位于塔身和水平吊臂交叉位置的塔吊状态传感器为基准点塔吊状态传感器，塔吊状态传感器之间相互连接；所述塔吊状态传感器内部集成有挠度传感器模块和姿态传感器模块；所述挠度传感器模块由压力传感器和连通管设备构成，连通管设备内设置有用于压力测试的液体，所述姿态传感器模块集成了两片互相垂直设置的倾角传感器；

2)、记录每个塔吊状态传感器的初始参数；

3)、当塔吊产生挠度时，挠度传感器模块中的连通管设备中液体液面随被测点一起发生纵向的位置变化，记录产生挠度时每个挠度传感器模块输出的实际参数；并且记录姿态传感器模块输出的实际倾角参数；

4)、根据挠度传感器的初始参数和实际参数，获取塔吊状态传感器安装点的挠度，并绘制塔吊挠度曲线，根据姿态传感器模块的初始参数和实际倾角参数，获取塔吊变形曲线。

2.根据权利要求1所述的基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测分析方法，其特征在于，所述步骤4)中根据挠度传感器模块的初始参数和实际参数，获取塔吊状态传感器安装点的挠度，并绘制塔吊挠度曲线，具体步骤包括：

1.1)、记基准点挠度传感器为0号挠度传感器，其余一次排列的挠度传感器为1号、2号……n号，n为正整数；

1.2)、初始状态时，0号挠度传感器内液面高度初始参数为h₀，1号至n号挠度传感器内液面高度初始参数分别为h₁～h_n，1号至n号管内的液面位置实际参数分别为h'₀，h′₁～h'_n；1号至n号挠度传感器所处测量点分别发生相对于0号挠度传感器的竖向位移为R₁～R_n，则：

h₀-h'₀＝h₁-h′₁-R₁＝……＝h_n-h'_n-R_n (1)

1.3)、根据式(1)得：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_1=(h_1-h_1^{\′})-(h_0-h_0^{\′})\\ R_2=(h_2-h_2^{\′})-(h_0-h_0^{\′})\\ .\\ .\\ .\\ R_n=(h_n-h_n^{\′})-(h_0-h_0^{\′})\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中：h₀，h₁～h_n及h'₀，h′₁～h'_n均能直接测量得到；

1.4)、根据挠度传感器内挠度传感器的竖向位移，获得塔吊状态传感器安装点的挠度，并绘制塔吊挠度曲线。

3.根据权利要求1所述的基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测分析方法，其特征在于，所述塔吊状态传感器布置于起重臂、水平吊臂和塔身上，且每个塔吊状态传感器通过连通管道和线缆相连接。

4.根据权利要求1所述的基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测分析方法，其特征在于，步骤3)通过RS-485无线传输单元将塔吊状态传感器输出的数据进行传输，并通过接收设备接收后进行记录。

5.根据权利要求1所述的基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测分析方法，其特征在于，步骤4)后还包括：

当塔吊状态传感器安装点的挠度以及倾角参数大于预设安全值时，通过声光报警进行报警。

6.一种基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测装置，其特征在于，包括：监测终端系统和监控中心系统；

监测终端系统包括：塔吊状态传感器、AD采样单元、无线传输单元以及数据处理单元，其中，

所述塔吊状态传感器内部集成有挠度传感器模块和姿态传感器模块，挠度传感器模块用于记录每个挠度传感器的初始参数，以及当塔吊产生挠度时，挠度传感器中的连通管液面随被测点一起发生纵向的位置变化，记录产生挠度时每个挠度传感器的实际参数；姿态传感器模块用于记录每个姿态传感器的初始参数，以及当塔吊产生挠度时，记录姿态传感器的实际参数；

AD采样单元用于将挠度传感器和姿态传感器数据进行模数转换后传输到无线传输单元；

无线传输单元用于将AD采样单元处理后数据发送到数据处理单元；

数据处理单元用于根据挠度传感器的初始参数和实际参数，获取挠度传感器安装点的挠度，并绘制塔吊挠度曲线，根据姿态传感器的初始参数和实际参数，获取塔吊变形曲线，所述姿态传感器为两个相互垂直设置的倾角传感器，通过采集倾角信息以获得塔吊变形曲线；

监控中心系统用于对挠度传感器安装点的挠度变化数据进行分析和存储，判断塔吊的状态。

7.根据权利要求6所述的基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测装置，其特征在于，所述无线传输单元为RS-485传输装置。

8.根据权利要求6所述的基于连通管和姿态的塔吊安全性能检测装置，其特征在于，还包括报警装置，用于当挠度传感器安装点的挠度大于预设安全值时，通过声光报警进行报警。