大型起重机必须配备安全保护记录装置(也称安全黑匣子)，对生产销售企业提出了严格的要求。工程机械的塔机黑匣子(又称塔机远程安全监控系统)主要用于对塔机进行实时监控，避免因操作人员的疏忽或误判而导致的安全事故，特别是塔机群中几台塔机之间的防碰撞功能和单台塔机禁区内的防碰撞功能的监控，可以极大地保证塔机的安全使用。

随着城市建设的快速发展，塔式起重机越来越多地应用于市政建设、桥梁、高层建筑等建筑工地。然而，由于塔式起重机在使用中具有危险性，严重伤害事故的发生率也在增加。为有效预防和减少施工现场塔式起重机安全事故，确保起重机安全正常运行，2008年8月，国家质检总局和中国国家标准化管理委员会联合发布了塔式起重机国家标准，规定从2009年2月1日起，塔式起重机必须安装安全记录装置——塔式起重机黑匣子，具有采集、记录、显示、传输、预警和报警功能。

塔机安全监控系统基于传感器技术、嵌入式技术、多数据采集技术、数据融合处理、无线传感器网络和远程数据通信技术，能够高效、完整地实现塔机单机作业防碰撞和干扰作业的实时监控和声光预警报警功能，并在报警时自动停止塔机的危险动作。其中，传感器技术是整个监测的核心，也是可靠性最重要的环节。

在塔式起重机黑匣子监控系统中，需要角度传感器来监控塔式起重机的吊臂高度、小车位置、吊臂旋转角度和速度等。其中，吊臂旋转的角度是关系到塔吊群中两台塔吊防碰撞的关键安全监控。由于防撞计算臂长对被测角度的三角函数放大作用，角度传感器测量的准确性和可靠性往往决定了安全监控的成败。因此，在比较了各种角度传感器的特点、适用性和成本要求后，高位数、高可靠性的绝对值多圈编码器是必要的选择。

据塔式起重机黑匣子监控标准的要求，塔式起重机的吊臂应允许正反转三次。角度监测的分辨率优于1度，对测量精度也有要求。因此，根据该方法计算的总测量行程的分辨率必须大于360度x3乘以=1080。这样的分辨率精度要求是原有的用电位器测量塔吊的方法(电位器的分辨率为0.5%FS)无法满足的，增量式编码器也不满足抗干扰和断电位置不丢失的要求。只能使用11位以上(1080分辨率以上)、量程三倍以上的绝对式编码器。实际上由于安装方式是靠塔吊转动大齿轮带动小齿轮来测量的，实际测量的圈数值是几十圈。

塔机黑匣子生产厂家有的选用电位器作为转角的监控，有的选用单回路绝对值并行信号的10位编码器，不符合塔机安全监控的要求。电位器分辨率和精度太低，接触式工作原理不可靠，不能用于安全设备。而单圈绝对值十位并行编码器依靠外部机械减速齿轮实现三圈范围，10位1024的分辨率略低于1080。而且还要经过机械减速的回程误差，分辨率勉强补上，但是因为回转齿轮的误差，精度更差。如果严格要求的话，达不到安全黑匣子的标准。因此，塔机黑匣子的防碰撞转角监测必须使用高位数绝对值多圈编码器，才能真正满足塔机黑匣子监测标准的要求。

1.真正的安全-绝对值真正的多圈编码器。多圈绝对值编码器都是由高精度机械齿轮(机械钟齿轮型)驱动的全行程真多圈绝对值编码器。这种编码器技术才是真正意义上的唯一“绝对值”。其内部是非接触式绝对值数字编码测量原理，无需计数、电池和断电记忆。所有位置都是绝对唯一的，不怕干扰，不怕停电。它不仅可以在360度范围内测量，还可以依靠内部的时钟齿轮测量多个圆内角度的绝对值。这是一个真正“安全”的角度传感器。

2.绝对值多圈编码器的特性描述:

A.测量匝数和每匝分辨率:有两种，一种是测量4096匝，每匝分辨率为4096；另一个测量64次，总测量分辨率为14位16384。

b信号输出:一个是RS485数字信号+4-20ma双后备信号输出(安全冗余)，一个是RS485数字信号或4-20ma(或1-5v)信号(选其一)。

C.工作环境等级:标准工业级(欧洲标准)，温度-25-80度，防护等级IP67，或轻载经济级。

其中防护等级是指外壳的防尘防水，编码器的防护等级是塔机黑匣子必须考虑的重要因素。塔机在露天工作，即使编码器外面有盒子，但对于昼夜温差产生的水汽，编码器外壳必须完全密封，不用螺丝，否则水汽很容易进入编码器光学系统，编码器不稳定甚至报废(就像戴眼镜怕水汽一样)。所以外壳的防护等级要达到IP65以上。从外观上看，意味着外壳完全由金属密封，没有螺丝。

D.信号引线和编码器的可靠性:无论选择RS485信号还是4-20mA信号，编码器都有两条信号引线。编码器信号引线的可靠性因素，如并行信号连接多，电缆长，电缆成本高，接头成本高。而且塔吊的工作环境是振动、水汽等。，而过多的线头也带来了接头可靠性不稳定的问题。另外并行信号芯多，大部分做不到TVS浪涌保护，在雨天和雷击时容易损坏。RS485信号只用两根信号线，大大降低了信号连接器不可靠的概率。通常，在RS485端口提供TVS浪涌保护。此外，一些并行10位编码器不使用格雷码，而是使用BCD码或纯二进制码(BIN码)。这种编码不如格雷码，会导致跳码。国外真正的编码器厂商从来不生产这种并行编码，导致黑盒不稳定，使用中有时会因为跳码而误操作。RS485信号是一种抗干扰可靠性高的数字通信信号。

E.旋转精度。全行程真多圈绝对值编码器的分辨率为12位甚至14位，所以旋转精度高；但如果采用单圈10位编码器对外减速，精度损失会很大，有时很难满足5度旋转的精度要求。