塔式起重机(简称塔吊)已经广泛地应用在建筑施工中,若有塔吊安全事故发生会造成重大经济及社会损失。论文以设计塔吊的防碰撞系统为目标,对塔吊的状态监测系统构架,塔吊防摆控制,塔吊防碰撞技术进行了深入研究。本文以无线传感器网络(WSN)技术为基础,结合物联网的技术架构和嵌入式技术,提出了一套新的智能系统方案。为保证系统的实时性,比较并分析了集中式控制模式与分布式控制模式的优点和不足,提出了混合式控制模式,结合了分布式控制与集中式控制的优点。系统分为对塔吊运行状态进行监测和控制的个体控制器以及用于塔吊集中监控的控制中心。采用星型拓扑结构的无线组网方式,实时交互个体控制器与监控中心之间的信息。对基于无线传感器网络的智能系统的结构及功能做了介绍。该系统为塔吊的工业控制提供了简单的、实时的、低成本、高可靠性、有效的方法。在塔吊的工作过程中,容易发生塔吊之间的碰撞事故,特别是在小车运行过程中的吊重摆动现象促使碰撞发生,所以对于塔吊运行时的防摆控制和防碰撞算法的研究有着较为重要的应用价值。本文分别对这两种关键技术做了一定程度的研究。针对塔吊在运行过程中存在吊重摆动的现象,根据PID控制理论提出了塔吊控制系统防摆算法。分析了塔吊吊重系统的特点,应用拉格朗日方程建立了系统的数学模型,并采用摆角和位移双闭环控制的方式设计出PID防摆控制器。通过调节控制参数使控制器具有高精度和快速的优点,用MATLAB/Simulink软件对防摆控制器进行了仿真实验。仿真研究表明,防摆算法可以快速消除吊重摆动,使小车迅速到达目标位置,并且调节时间短,超调量相对较小。针对塔吊的防碰撞问题,采用齐次变换理论,建立了塔吊防碰模型。首先建立塔吊空间运动模型,然后运用主动防碰思想,提出了塔吊碰撞检测算法,并用MATLAB仿真验证了算法的可行性。仿真实验证明应用本文的算法可以在同一坐标系下实现区域内塔吊的统一防碰决策,有效预测塔吊碰撞点的距离。综合以上研究成果,本文研制了基于WSN的塔吊防碰撞系统,并对其防摆控制和防碰撞算法做了详细研究。仿真实验研究表明：该系统能有效地控制塔吊吊重的摆动,在无摆动的情况下检测塔吊碰撞点的距离,能有效地防止塔吊间的碰撞,防止安全事故发生。