大型起重机在建筑、冶金、港口等多个行业中占据着不可或缺的地位，如今正朝着高参数、大型化的方向快速发展，其运转速度与起升高度也在不断提升。然而，起重机实际工作负荷与设计负荷往往存在较大差异，再加上部分设备长期处于高强度应力下工作，且缺乏明确的使用期限规范，使得设备剩余寿命预测成为行业亟待解决的关键问题。传统监测方式受限于有线传输，在复杂工况、多测点、远距离监测场景中难以发挥有效作用，无法精准获取危险点应变数据以支撑设备寿命评估与维护决策。

系统设计与 LabVIEW 功能

（一）系统架构设计

系统采用 “上位机 - 下位机” 分布式架构，下位机负责多测点应变数据采集与初步处理，通过无线通信模块传输数据；上位机基于 LabVIEW 开发，承担数据接收、分析、显示、存储及报警等核心功能，整体架构实现了多通道、远距离、实时化监测需求。

（二）LabVIEW 核心功能落地

1. 多通道数据同步采集与通信适配：借助 LabVIEW 的 Modbus TCP 通信模块，快速搭建主从通信架构，将上位机设为主机，下位机按预设频率采集数据并等待调用。通过配置 IP 地址、功能码、寄存器参数等，实现与 STM32 单片机的无缝数据交互，支持同时接入 8 路及以上应变传感器，采集频率可根据工况需求在 10Hz-200Hz 范围内灵活调整，满足不同起重机多危险点同步监测需求。 LabVIEW 内置的串口通信函数库，可直接适配 ATK-RM04 等串口转 WiFi 模块，无需复杂底层编程，即可实现无线数据传输配置，突破传统有线传输的空间限制，适配大跨度、高海拔等复杂安装场景。

2. 数据实时处理与多维度显示：利用 LabVIEW 丰富的信号处理函数库，对采集的应变原始数据进行滤波、降噪、标定等实时处理，通过内置的数学运算模块快速计算应变值、应力分布等关键参数，运算延迟低于 50ms。 支持自定义多界面显示功能，可同时呈现实时数据报表、应变趋势曲线、应力云图等多种形式，界面布局可通过 LabVIEW 的前面板编辑功能灵活调整，工程师可直观掌握不同测点的应变波动情况；通过控件关联设置，实现数据与图表的联动交互，点击曲线即可查看对应时间点的详细数据。

3. 智能报警与数据全生命周期管理：基于 LabVIEW 的逻辑控制模块，可自由设定应变阈值、波动幅度等报警条件，当监测数据超出阈值时，系统自动触发声光报警，同时在界面上高亮显示异常测点，报警记录实时存入数据库，便于追溯。 借助 LabVIEW 的数据记录与监控（DSC）模块，支持将采集数据以 Excel、TDMS 等多种格式存储，自动关联采集时间、测点编号等关键信息，主键设为时间戳确保数据唯一性；内置的历史数据查询功能，可通过时间范围、测点编号等多条件组合检索，查询结果支持导出与二次分析，为设备疲劳寿命计算提供完整数据支撑。

4. 灵活扩展与跨平台兼容：LabVIEW 支持模块化编程，当起重机工况升级、测点数量增加时，可直接添加数据采集通道模块与显示界面，无需重构整体程序，适配桥式、门式等不同类型起重机的监测需求。 具备良好的跨软件调用能力，可通过 ActiveX、DLL 等方式与 Matlab、Excel 等工具联动，实现复杂疲劳寿命算法嵌入与数据共享，同时支持 Windows、Linux 等多操作系统运行，提升系统部署灵活性。

硬件适配与 LabVIEW 协同

1. 应变片通过惠斯通电桥将应变信号转换为微弱电压信号，LabVIEW 可通过 ADC 采样电路（如 AD7606-4）的驱动配置，实现 16 位高精度数据采集，内置的电压校准模块可自动补偿激励电压波动带来的误差，确保数据准确性。

2. STM32 单片机的 USART、以太网等接口功能，通过 LabVIEW 的硬件接口函数库快速适配，无需手动编写复杂驱动程序，降低系统集成难度，提升开发效率。

应用效果

1. 该系统在实际应用中实现了 ±0.1% FS 的应变测量精度，数据传输延迟低于 100ms，可有效捕捉起重机起升、制动等典型工况下的应变波动，为设备疲劳寿命评估提供精准数据支持，使维护决策从 “经验判断” 转向 “数据驱动”。

2. 基于 LabVIEW 的可视化操作与模块化设计，大幅降低了系统调试与后期维护成本，工程师通过界面即可完成参数配置、故障排查等操作，无需深入掌握底层编程技术。

3. 无线传输与多测点同步监测能力，解决了大型起重机危险点分布广、测量环境复杂的痛点，适用温度范围 - 20℃-60℃，在恶劣工业环境中仍能稳定运行，已在多行业大型起重机运维中得到广泛应用。