起重机械作为特种设备，广泛应用于港口、冶金、建筑预制件、物料堆场、厂房车间等场景，承担重型物料吊装转运作业。起重机安全监控系统，行业俗称 “起重黑匣子”，属于特种设备强制合规配套设备，是特检验收的硬性要求。

系统需要 24 小时不间断监测起重机起重量、起升高度、幅度、行程、风速、设备倾角、各机构运行状态，实现超限预警、联锁保护、故障告警，同时完整存储设备全周期运行数据，支持历史记录追溯，用于市场监管部门特种设备检验、安全事故复盘。

项目挑战

现场供电条件恶劣，电压波动幅度大 起重机大车、起升机构频繁启停，现场电网冲击明显，电源不稳定，电压波动范围宽。普通网关电源模块易因电压波动出现重启、死机，直接导致安全监控记录中断，造成特检验收不通过。

对接单片机，需要支持定制协议开发 设备控制器为单片机，并非标准 PLC，无 Modbus、PROFINET 等通用标准协议。网关需要具备灵活协议解析能力，支持定制私有协议对接，读取单片机内部的起重安全监测数据。

现场无线网络信号不稳定，存在断网场景 堆场、厂房、户外吊装区域移动网络信号时好时坏，经常出现临时断网。一旦断网，若网关无本地存储，会丢失关键吊装记录、超限告警数据，无法满足 “起重黑匣子” 全程数据溯源的强制合规要求。

长期不间断运行，数据可靠性要求高 安全监控系统需要常年 24 小时在线，任何时刻的吊装超限、异常事件都必须留存记录；一旦数据断档，不仅存在安全隐患，还会无法通过市场监管局特种设备年检。

解决方案

项目整体采用单片机 + 明达 MBox20 边缘采集计算网关（型号 MBox20-5240-XXAC） 架构，搭建起重机安全监控（起重黑匣子）数据采集与边缘存储系统。

系统架构

本地控制层：单片机采集重量、高度、幅度、限位、风速等传感器信号；

边缘采集层：MBox20-5240-XXAC 边缘计算网关，部署在起重机电控柜内，通过串口对接单片机，解析客户定制私有协议，读取实时运行数据、告警事件；

边缘处理与存储：网关本地对数据预处理、事件甄别，自带本地内存存储，断网状态下缓存全部运行记录与告警日志；网络恢复后自动续传至上层平台；

平台层：数据上传至明达云平台，实现远程监控、风险预警、历史查询，生成符合特种设备检验规范的归档记录。

应用成效

采集设备数据，24小时不间断运行，断网续传保障数据完整，满足特种设备合规要求；网关本地完成数据清洗与事件识别，异常告警实时上传，运维人员可远程监控起重机状态，提前识别超载、超幅等安全风险，实现事前预警，降低吊装安全事故概率。