9,根据平衡力矩、起重臂臂架力矩、起重力矩和质量差值，确定塔吊重心位 置。
[0073] 具体的，由于塔式起重机的起重臂侧的臂架质量Gi、起重臂重心距离回转中心点 的臂架力臂长度&、塔式起重机的平衡臂侧的平衡臂总质量G 2、平衡臂重心距离回转中心 点的平衡力臂长度X2以及变幅小车的质量64都是固定不变的。因此，可以预先对其进行标 定。并且，通过臂架质量匕和力臂长度Xi计算得到起重臂臂架力矩。通过平衡臂总质量G 2 和平衡力臂长度X2计算得到平衡力矩。然后进一步通过重量传感器实时采集起吊物体的 起吊质量&和幅度传感器实时采集到的力臂长度R计算起吊物体对回转中心点作用的起 重力矩，从而通过计算得到塔式起重机在起吊时的塔吊重心位置。
[0074] 作为一种可选的实施方式，步骤S69根据平衡力矩、起重臂臂架力矩、起重力矩和 质量差值，确定塔吊重心位置包括：采用以下方式计算塔吊重心位置X<； :
[0075] XG= (G (G2+G4) R-G2X2) / (6^63+64-62)；
[0076] 其中，&为起重臂侧的臂架质量，X 起重臂侧的臂架力臂长度，（G3+G4)R为起重 力矩，&为平衡臂侧的平衡臂总质量，父 2为平衡臂侧的平衡力臂长度，63为起吊物体的质 量，G4为变幅小车的质量，R为力臂长度。
[0077] 具体的，如图6所示，塔吊重心位置的计算方法：塔吊重心位置是由以下参数决定 的，以旋转塔柱的回转中心点作为坐标原点〇,以起重臂臂方向为X轴建立坐标系。起重臂 臂架的自重为G1，起重臂的重心与原点〇的距离X 1;平衡臂臂架的自重与配重的总重为G 2， 平衡臂的重心与原点〇的距离知起吊物体（包含吊钩、钢丝绳）的起吊重量为G 3，起吊物 体的重心与原点〇的距离R，即变幅小车的变幅幅度；变幅小车的自重为G4，变幅小车的重 心与原点〇的距离也为R ;通过上述参数，可以利用上述公式计算得到的塔式起重机的塔吊 重心位置Xc。
[0078] 作为一种可选的实施方式，在步骤S16根据起吊质量和力臂长度进行重心位置计 算，得到塔式起重机的塔吊重心位置之后，方法还可以包括：
[0079] 步骤S17,根据平衡力矩、起重臂臂架力矩、起重力矩和质量差值，确定起吊物体的 安全移动距离。
[0080] 步骤S18,根据塔吊重心位置和安全移动距离，确定塔吊重心位置的重心安全范 围。
[0081] 具体的，通过步骤S17至步骤S18,在确定平衡力矩、起重臂臂架力矩、起重力矩以 及质量差值之后，可以确认起吊物体在塔式起重机上移动的安全距离。从而根据安全距离 和塔吊重心位置确定塔吊重心在起重臂侧变化的重心安全范围。
[0082] 作为一种可选的实施方式，步骤S17根据平衡力矩、起重臂臂架力矩、起重力矩和 质量差值，确定起吊物体的安全移动距离包括：采用以下方式计算安全移动距离L :
[0084] 其中，匕为起重臂侧的臂架质量，Xi为起重臂侧的臂架力臂长度，G2为平衡臂总质 量，X2为平衡臂侧的平衡力臂长度，G 3为起吊物体的质量，G 4为变幅小车的质量，R i为当前 吊重下变幅小车的最小幅度值，R2为当前吊重下变幅小车的最大幅度值。
[0085] 具体的，塔吊重心位置X(；是随起吊质量G3以及起吊物体的重心与原点〇的距离R 的变化而变化的。在当起吊后之后，变幅小车在进行变幅运动或回转运动时，由于起吊质量 G3不变，因此，由变幅幅度R决定塔吊重心的位置X 。由此原理，可以进一步计算出塔机重 心I的移动距离L。从而计算塔吊重心位置的重心安全范围，即以X(；为中心，可向前或向 后移动L/2的距离。
[0086] 作为一种可选的实施方式，在步骤S18根据塔吊重心位置和安全移动距离，确定 塔吊重心位置的重心安全范围之后，方法还可以包括：
[0087] 步骤S19a，根据重心安全范围两侧的安全边界和预先设置的减速临界值，确定在 重心安全范围之内与两侧的安全边界对应的减速位置；
[0088] 步骤S20a，当变幅小车向安全边界运动且达到减速位置时，生成减速信号和/或 第一报警信号。
[0089] 步骤S21a，根据减速信号，生成用于控制变幅小车减速的减速指令。
[0090] 具体的，如图7所示，由于变幅小车具有惯性，因此，变幅小车若以较高速度运动 至安全边界后紧急制动，将出现塔吊重心偏离重心安全范围的情况，由此，可能将产生危 险。因此，可以通过步骤S19a至步骤S21a，在安全边界内侧设置用于控制变幅小车减速的 减速位置。进而，当变幅小车行驶至位于中心安全范围两侧的安全边界之前的预定距离L1 时，控制器生成用于控制变幅小车减速的减速信号。同时，也可以同时生成第一报警信号， 从而可以通过声音或者灯光的方式提示操作人员对变幅小车进行减速操作。进一步的，变 幅小车在接收到减速信号之后，根据减速信号缓慢降低自身运行的速度，平缓的将速度降 低至〇,使变幅小车可以平稳的停在重心安全范围之内。
[0091] 作为一种可选的实施方式，在步骤S18根据塔吊重心位置和安全移动距离，确定 塔吊重心位置的重心安全范围之后，方法还包括：
[0092] 步骤S19b，根据重心安全范围两侧的安全边界和预先设置的停车临界值，确定在 重心安全范围之内与两侧的安全边界对应的停车位置。
[0093] 步骤S20b，当变幅小车向安全边界运动且达到停车位置时，生成停车信号和/或 第二报警信号。
[0094] 具体的，如图7所示，为了便于操作人员进行控制，通过步骤S19b至步骤S20b，在 重心安全范围内距离两侧的安全边界的预定距离L2处设置停车位置。当变幅小车到达停 车位置时，根据生成的第二报警信号以声音和/或灯光的方式，提示操作人员控制变幅小 车停车。于此同时，还可以根据生成停车信号，从而使变幅小车自行平稳缓慢的停止在重心 安全范围内，从而确保塔式起重机的安全。
[0095] 作为一种可选的实施方式，在实际应用当中，减速提前量L1和停车提前量L2,通 过虚拟墙（即重心安全范围）达到平稳准确停车的目的，即小车正常运行在2~5档，当进 入减速区域L2时，可以开始进入自动模式，并平稳减速。当到达停车区域L1时，减速至1 档；并在停车区域L1中平稳缓慢停车。
[0096] 具体实现如下：设重心位置与虚拟墙之间的差为Λ L，小车运行速度为V (对应 变频器频率f)。当变幅小车进入L1区域时为1档、速度V2 (对应变频器频率为f2)。当L2 < Λ L f L1时（即重心位置在报警区域，但还未到达停车区域），以1米为单位，对变频器 输出的频率进行递减，从而使变幅小车减速。其中，可以将L1与L2的差值平均分成多段，并 将多段中的每一段平均分成多份。对变频器的频率进行多次减法运算，每次平均减去预设 的频率值，从而达到将变幅小车的档位平稳减速到1档、速度降低到V2的目的；当Λ L g L2 时，在该区间内使变频器的频率均匀降低至0,从而可以控制变幅小车平稳停在虚拟墙内。
[0097] 作为一种可选的实施方式，在步骤S20b生成停车信号之后，方法还包括：
[0098] 步骤S21b，基于停车信号触发切断对变幅小车的控制。
[0099] 步骤S22b，记录在切断对变幅小车的控制之后，对变幅小车进行控制的控制指令。
[0100] 具体的，为了达到监控操作人员是否违规操作塔式起重机、确保塔式起重机的使 用安全等目的。可以通过步骤S21b至步骤S22b，在变幅小车达到停车位置之后，控制系统 切断控制人员对变幅小车进行控制的权限，并将对变幅小车的控制方式切换至自动控制模 式直至变幅小车停止。如果控制人员在切换至自动控制模式后，强行手动控制变幅小车进 行加速、刹车等违规操作时，控制系统对违规操作生成的控制指令进行记录。进而，在后期 可以根据上述控制指令，对操作人员进行培训等。
[0101] 作为一种可选的实施方式，在实际应用当中，在塔式起重机开始起吊后，通过计算 重心安全范围，当重心位置移动到报警提前量所在的停车位置时，可以通过控制器控制报 警灯闪烁，蜂鸣器鸣叫报警，以提示操作人员注意并进行相应的减速操作。当重心位置移动 到停车提前量所在减速位置时，控制器除控制进行报警外，还发出控制信息给逻辑控制器 PLC，逻辑控制器PLC控制变幅机构，使变幅小车不能再向危险方向移动，若强制操作，则控 制塔机锁车。除此之外，由于风速的大小也会对重心的偏移产生不确定的影响，上述方法还 可以利用风速仪采集实时风速信息，当风速达到设定值时，控制器同样进行报警及停车控 制。
[0102] 控制器还可以通过逻辑控制器PLC与GPS终端通信，将危险区域自动停车次数、强 制操作次数等情况发送给远程控制终端，以便进行统计、分析及相应的处理。
[0103] 作为一种可选的实施方式，如图8所示，在实际应用当中，可以通过下列步骤对塔 式起重机进行控制：
[0104] 步骤S1，通过相应的传感器，实时获取塔式起重机的起吊质量、变幅幅度、实时风 速和变幅小车的档位信息。
[0105] 步骤S2,获取预先设置的用于确定减速位置对应的减速临界值、用于确定停车位 置的停车临界值，以及塔式起重机参数。
[0106] 步骤S3,计算塔式起重机的塔吊重心位置和重心安全范围。
[0107] 步骤S4,判断变幅小车是否行驶至报警位置。
[0108] 步骤S5,当变幅小车行驶至报警提前量范围之内时，转换为自动模式进行减速，并 发出报警提示。
[0109] 步骤S6,判断变幅小车是否行驶至减速提前量范围之内。
[0110] 步骤S7,当变幅小车行驶至减速提前量范围之内时，限制对变幅小车进