基于物联网的建筑工程起重机械智能监测与预防性维护策略

引言

起重机械作为现代建筑工程的核心装备，其运行状态直接关乎工程进度与人员安全。但传统依赖定期检查与事后维修的模式，常因信息获取不全、隐患发现滞后，难以应对复杂施工环境中的突发风险。尤其面对多单位协同作业时，监管盲点与响应延迟问题更为突出。物联网技术的兴起，为解决这一难题提供了新视角。其泛在感知与实时互联特性，使得对起重机械运行全过程的精细化、智能化监控成为可能。

一、起重机械安全管理的现实挑战与物联需求

当前，在大型建筑工程中，起重机械的安全管理面临着多重实际困难。由于施工现场涉及多个单位和部门，各方之间的信息沟通往往不够顺畅，容易导致监管漏洞。而且传统的安全管理主要依靠人工定期巡检和事后维修，这种方式存在明显的局限性。人工检查很难发现一些隐蔽的安全隐患。例如，起重机械的关键金属结构件在长期使用中会产生疲劳损伤，这种损伤往往从内部开始发展，外表不易察觉。钢丝绳在使用过程中也会出现内部断丝等问题，仅靠目视检查很难及时发现。同时，电气控制系统中的偶发故障、液压系统的微小泄漏等问题，都可能在不被注意的情况下逐渐恶化。

潜在安全隐患可能造成设备停机或安全事故。统计显示，约 60% 的起重机械事故与设备故障相关，这些故障通常可提前发现。物联网技术通过安装传感器实时监测关键参数如应力、振动、温度、电流等，并通过无线网络传输至监控平台进行分析处理，实现24 小时不间断监控，提高安全管理的及时性和准确性。设备管理人员可实时掌握设备状态，采取预防措施，避免问题恶化。利用物联网技术提升起重机械安全管理水平是行业发展的必然趋势。

二、物联网赋能的智能监测系统架构

起重机械的物联网监测系统主要由三个部分组成，这三个部分协同工作，实现对设备运行状态的全面监控。

1.感知层：这是系统的基础部分，需要在起重机械的关键位置安装各种传感器。比如在主梁、塔身连接处安装应力应变传感器，用来监测金属结构的受力情况；在起升、变幅、回转机构安装振动传感器，检测运动部件的工作状态；在液压系统安装压力传感器，在电气系统安装电流电压传感器。钢丝绳部位还需要安装专门的磨损检测传感器。这些传感器就像设备的“ 体检仪器” ，能24 小时不间断地采集各项运行数据。

2.传输层：采集到的数据需要通过可靠的网络传送到处理中心。在工地环境下，通常采用两种方式：一种是使用 NB-IoT、LoRa 这类低功耗广域网技术，适合传输距离远、数据量不大的情况；另一种是利用工地现有的Wi-Fi 网络或专门部署的5G 专网，适合需要传输高清视频等大数据量的场景。无论哪种方式，都要确保数据传输稳定、及时，不能出现长时间中断。

3.平台层：这是系统的大脑，所有数据都会汇总到这里进行分析处理。平台主要做四件事：一是对原始数据进行清洗和特征提取，去除干扰信息；二是运用机器学习算法，识别设备的异常状态；三是分析数据变化趋势，预测可能出现的故障；四是在发现问题时及时发出预警。这个平台通常部署在云端，可以随时随地通过电脑或手机访问查看。

这三个部分形成一个完整的监测闭环，从数据采集到传输再到分析预警，全程自动化运行。相比于传统的人工巡检方式，这种系统能更早发现隐患，更准确判断问题，为起重机械的安全运行提供有力保障。

三、基于数据驱动的预防性维护策略实施

起重机械的智能监测系统最终要实现的目标，就是让设备维护变得更精准、更高效。这个目标主要通过以下三个步骤来实现：

（一）状态评估与故障预警

系统会持续监控设备的各项运行数据，包括振动幅度、受力情况、温度变化、用电量等关键指标。这些数据会与设备正常工作时记录的历史数据进行对比，同时也会参考设定的安全阈值。当发现某个指标出现异常，比如振动突然变大、某个部位温度过高、用电量不正常增加等情况时，系统会自动发出预警。预警分为三个等级：提示级（需要关注）、警告级（需要检查）、严重级（需要立即处理）。预警信息会第一时间发送给相关负责人的手机或电脑上。

（二）预测性诊断与维保触发

系统不只是简单地发现问题，还能预测未来可能出现的问题。它会综合设备的使用时间、工作负荷、工作环境等因素，通过专门的算法计算出关键零部件还能用多久、出现故障的可能性有多大。根据这些计算结果，系统会生成详细的维修保养建议，明确告诉管理人员：什么时候需要维护、具体维护哪个部位、应该采取什么维护措施。这样就改变了以前固定时间做保养的做法，真正做到该修才修、该换才换。

（三）闭环管理与效能提升

整个维护过程的所有信息都会被完整记录下来，包括最初的预警信息、诊断报告、维修工单、维修结果以及维修后的设备运行数据。管理人员可以通过这些记录来评估设备的健康状况、维修效果，找出可以改进的地方。这种闭环管理的方式，可以不断优化维护策略，有效避免设备在有问题的情况下继续运行，从而降低安全事故发生的风险。

四、落地应用的关键保障

要让这套智能监测系统真正发挥作用，需要重点做好以下三个方面的保障工作：

1.标准与兼容性：由于施工现场可能使用不同厂家、不同型号的起重机械，必须制定统一的技术标准。包括：设备接入系统的接口标准、数据采集和传输的格式标准、通信协议标准等。这样可以确保新老设备、不同品牌的设备都能顺利接入系统，实现数据互通。如果没有统一标准，就会出现系统兼容性问题，影响监测效果。

2.安全与可靠性：要确保数据传输安全，防止数据被篡改或窃取；要对存储的数据进行加密处理；同时，系统要有备份和应急方案，当主系统出现故障时，备用系统能立即接管工作。而且所有传感器和网络设备都要选用工业级产品，能够适应工地恶劣的环境条件。

3.人机协同：要明确规定哪些情况由系统自动处理，哪些情况需要人工介入决策。同时要加强对操作人员、维修人员和管理人员的培训，让他们能够准确理解系统发出的预警信息，并采取正确的应对措施。既要避免过度依赖系统，也要防止误判系统提供的信息。最好建立标准的应急处置流程，确保每个环节都有人负责。

结语

基于物联网的起重机械智能监测与预防性维护策略，代表了工程机械安全管理向数字化、智能化跃升的重要路径。它通过实时感知、深度分析与主动干预，将安全管理关口大幅前移，有效化解传统模式的痛点。尽管在标准统一、数据深度挖掘等方面仍需持续探索，但其在提升设备本质安全、降低事故风险、优化维保资源、保障工程进度方面展现的巨大潜力毋庸置疑。

参考文献

[1]陈良炯.浅谈钢结构建筑工程中的施工安装技术应用——以合肥市春 华 起 重 机 械 有 限 公 司 新 建 综 合 楼 项 目 为 例 [J]. 四 川 建筑,2025,45(01):172-173+177.

[2]崔验军.房屋建筑工程中起重机械的管理与安全措施[J].中国设备工程,2024,(23):82-84.

[3]韩进权,胡俊.建筑大型起重机械吊装作业安全管理策略研究[J].工程技术研究,2024,9(06):160-162.