起重机械是主要工业企业生产环节的“骨干”，但大型起重机械安全问题面临的形势和挑战却非常严峻，重特大事故仍时有发生。目前，国内对起重机械安全保证仍然以维保单位的“定期保养，事后维修”和质检部门的2年一个周期的定期检验为主，缺乏针对于大型起重机的实时监测技术，因此研究基于光纤传感器的MQ2533门机结构健康监测与预警系统具有非常明显的现实意义。本课题来源于国家质检总局科技计划项目“基于物联网的起重机金属结构健康监测与预警系统”(NO.2012QK069)。本文开发一套基于光纤传感器的MQ2533门机结构健康监测与预警系统，这套系统应用光纤光栅传感器对门座式起重机的金属结构进行实时结构健康监测，主要的研究内容包括：1）根据课题研究背景和国内外的研究现状，从结构健康监测采用的基本原理出发，分别从基于计算机图像处理技术、基于结构应力应变分布、基于声发射和基于结构振动分析的结构健康监测四个方面进行了综述，对目前结构健康监测的整体研究情况进行阐述。2）进行了门座式起重机历史故障信息获取研究。通过历史资料的查询发现，门座式起重机工作15年左右就会出现明显的故障，故障形式以裂纹、变形、锈蚀为主，应该建立对这些位置进行监测的系统。3）提出了结构健康监测与预警系统的总体方案设计。门座式起重机结构健康监测与预警系统分为硬件部分与软件部分。硬件部分包括起重机金属结构应力信息的获取以及传感器布点方案的设计，软件部分则开发一套软件系统平台，设定预警阈值与报警阈值方案以及实现实时联网和历史数据的存储。4）进行了结构健康监测与预警系统硬件部分传感器性能分析。通过拉伸试验，以经过广州市计量检测技术研究院校准过的FLA-5-11型贴片式传感器为基准，测试美国MOI光纤光栅传感器、北京基康BGK-FBG-4150焊接型光纤光栅传感器以及北京必创无线传感的精确度。实验结果显示，MOI os3110光纤光栅传感器、北京基康BGK-FBG-4150光纤光栅传感器的误差率均在10%之内，综合对比性价比，最终决定采用北京基康BGK-FBG-4150光纤光栅传感器进行起重机的结构健康监测。5）对结构健康监测与预警系统传感器数量与位置的优化方案进行研究。以MQ2533型号的门座式起重机为例，在起重机最小幅度（即幅度9.5m）和最大幅度(即幅度33m)下进行建模仿真。根据MQ2533的工作特点，综合6种工况下象鼻梁、臂架、平衡梁、大拉杆、人字架、转台的应力云图，得出最终的布点方案。最终采用15通道，共计32个光纤光栅温度和应变传感器进行门座式起重机的结构健康监测与预警系统的实时监测。优化方案确定后，进行了光纤光栅传感器的熔接设备及熔接工艺研究。6)进行结构健康监测与预警系统业务平台软件的开发。设定结构健康监测与预警系统具体方案，确定预警与报警阈值设定方法。针对MQ2533门座式起重机结构健康检测，编辑了软件系统平台和触摸屏人机界面软件系统，针对光纤光栅温度传感器与应变传感器的交叉敏感问题，推导了温度传感器与应变传感器的一次幂线性拟合公式，在软件系统中应用最终得到的推导公式进行实时应力计算；最后进行系统的现场安装与应用。