塔吊是建筑施工领域重要的机械设备,其施工生命周期包括安装、顶升、使用和拆卸四阶段,生产活动涉及人、机、环、管等各类要素,是高风险的复杂动态过程。其中塔吊使用阶段相关生产安全事故相对多发。针对使用阶段的传统塔吊作业安全监控系统,促进了对塔吊作业安全状态的感知,但在管控范围和信息利用等方面仍然存在局限性。为进一步提升塔吊作业安全管理水平,本文针对塔吊使用阶段的吊运作业,进行系统建模分析,并结合建筑信息化技术,研究优化塔吊作业安全监控系统。首先,基于FRAM对塔吊作业系统进行建模,结合事故调查报告研究和专家调查,研究系统功能及功能潜在变化,定性分析了典型事故类型的功能变化耦合路径。并且,改进现有定量分析方法以适应风险分析场景,研究了功能变化耦合关系的相对重要性。在此基础上,明确了开展塔吊作业安全监控的必要性,识别了主要的监控内容和监控指标。然后,分析了塔吊作业安全监控系统的需求和功能点,并以CPS应用框架为指导,提出了包含实体对象、虚拟模型和虚实联动等部分的系统结构。最后,构建塔吊作业安全监控平台,介绍了系统软硬件的实现。特别地,通过集成塔吊作业监测数据与BIM模型信息、实时定位信息,实现了塔吊与作业环境中其它对象交互关系的实时监控;利用BP神经网络从监测数据中提取系统运行知识,实现了塔吊作业安全状态预测。本研究采用了从功能角度理解塔吊作业系统的新视角,也为FRAM在系统风险分析中的应用提供了一种可行方案。基于CPS的塔吊作业安全监控系统,实现了系统多要素的统筹管控,突出了信息融合的优势。