李中慶

(廣州工程總承包集團(tuán)有限公司，廣東廣州 510310)

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，最早出現(xiàn)于1999年，總體來說，它是指利用各類傳感器或RFID射頻等前端設(shè)備，感知和收集信號(hào)，并與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)相互銜接，將信息傳遞到后端處理分析的一項(xiàng)新技術(shù)。從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層:感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，分別對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端、中間層和后端。感知層由各種傳感器、傳感器網(wǎng)關(guān)、RFID射頻器等構(gòu)成，例如建筑工程領(lǐng)域常見的重量傳感器、高度傳感器、溫濕度傳感器、RFID標(biāo)簽讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。網(wǎng)絡(luò)層由各種有線和無線通信網(wǎng)，如Wifi，ZigBee，3G，4G 以及更加隱蔽的云計(jì)算平臺(tái)等組成［1］。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶(包括人、組織和其他系統(tǒng))的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，具備數(shù)據(jù)分析與預(yù)警功能，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用［2］。

物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)特性主要體現(xiàn)在其應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，目前在建設(shè)工程領(lǐng)域已經(jīng)積累很多成功的案例，如采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高大支模體系動(dòng)態(tài)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、起重和升降機(jī)設(shè)備動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)、深基坑動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、工地出入口車輛動(dòng)態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)等;并逐步向細(xì)分、深入、復(fù)合方向發(fā)展。未來將出現(xiàn)從地基基礎(chǔ)施工開始，直到項(xiàng)目工程完工交付使用的全過程、一體化的物聯(lián)網(wǎng)安全施工生產(chǎn)解決方案。

1 升降機(jī)設(shè)備運(yùn)行中主要安全隱患分析

作為施工現(xiàn)場常用的物料與人員提升設(shè)備，升降機(jī)的主要安全生產(chǎn)隱患可歸納為以下幾點(diǎn):重量(物料和人員)超載的危險(xiǎn);運(yùn)行超速的危險(xiǎn);超行程限位(上下限位、極限限位)的危險(xiǎn);吊籠門關(guān)閉不嚴(yán)的運(yùn)行危險(xiǎn);升降機(jī)導(dǎo)軌架安裝不平順導(dǎo)致脫軌的危險(xiǎn);運(yùn)行軌道障礙物碰撞與傾覆的危險(xiǎn);導(dǎo)軌及吊籠帶電、觸電的危險(xiǎn)。

2 利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)升降機(jī)設(shè)備安全監(jiān)測的一體化平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)升降機(jī)監(jiān)測一體化平臺(tái)前端采集層設(shè)計(jì)

升降機(jī)工作的特點(diǎn)，決定了很多監(jiān)測參數(shù)和數(shù)據(jù)，必須在升降機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行采集，采集過程中不得進(jìn)行人工干預(yù)，以確保采集數(shù)據(jù)的獨(dú)立性和準(zhǔn)確性。應(yīng)用傳感器和網(wǎng)絡(luò)控制器，組建物聯(lián)網(wǎng)升降機(jī)監(jiān)測一體化平臺(tái)的智能前端，是整體解決方案的最關(guān)鍵部分。系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示，安裝示意圖如圖2所示。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)升降機(jī)監(jiān)測一體化平臺(tái)中間傳輸層設(shè)計(jì)

升降機(jī)是施工現(xiàn)場的臨時(shí)起重設(shè)備，距離監(jiān)控中心遠(yuǎn)近不一，工作時(shí)往往和其他土建施工作業(yè)面交叉，現(xiàn)場環(huán)境容易對(duì)傳輸線纜造成損害;因此，在設(shè)計(jì)監(jiān)測一體化平臺(tái)中間層的傳輸介質(zhì)時(shí)，優(yōu)先考慮選用穩(wěn)定、高速的無線局域網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，如Wifi，ZigBee等;如果控制中心不在施工現(xiàn)場，而在遠(yuǎn)離項(xiàng)目所在地的其他地區(qū)(如集團(tuán)中心)，則可以選用基于電信或移動(dòng)的互聯(lián)網(wǎng)3G，4G網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)距離傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)，如圖3所示。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的升降機(jī)監(jiān)測一體化平臺(tái)的前端傳感器和網(wǎng)絡(luò)控制器組成

圖2 運(yùn)行傳感器及網(wǎng)絡(luò)控制器安裝示意圖

圖3 基于移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的升降機(jī)監(jiān)測一體化平臺(tái)中間傳輸層示意圖

2.3 物聯(lián)網(wǎng)升降機(jī)監(jiān)測一體化平臺(tái)后端數(shù)據(jù)分析與預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

升降機(jī)工況監(jiān)測的目的，是及時(shí)收集和掌握升降機(jī)運(yùn)行參數(shù)，分析其運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)展變化趨勢(shì)，及時(shí)提出預(yù)警。一體化平臺(tái)的后臺(tái)，是運(yùn)行在服務(wù)器上的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，并通過通訊網(wǎng)關(guān)，采用聲音報(bào)警、手機(jī)短信、電子郵件等方式及時(shí)發(fā)送預(yù)報(bào)警信息。

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的主要功能包括:實(shí)時(shí)監(jiān)測分析升降梯的載重、人數(shù)、速度(防墜)、高度限位、門鎖狀態(tài)、導(dǎo)軌架傾斜、軌道障礙物、籠內(nèi)視頻監(jiān)控、操作人員、身份管理等的安全信息;遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)升降機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)確控制，實(shí)現(xiàn)升降機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的“慢速啟動(dòng)—加速運(yùn)行—減速到達(dá)”的精確控制;在系統(tǒng)出現(xiàn)危險(xiǎn)、收到樓層呼叫、電梯啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)、電梯達(dá)到目標(biāo)層時(shí)均會(huì)自動(dòng)發(fā)出語音播報(bào)系統(tǒng)或后臺(tái)手機(jī)短信提醒;斷電和漏電保護(hù)，在意外斷電和漏電的情況下系統(tǒng)能夠依靠備用電源將設(shè)備進(jìn)行切換和安全鎖定，提高設(shè)備安全性。

圖4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑工程升降機(jī)設(shè)備安全監(jiān)測中的應(yīng)用實(shí)例

3 應(yīng)用實(shí)例

該系統(tǒng)自2014年以來，先后在廣州市國家檔案館二期工程、芳村逸彩新世界1C組團(tuán)B5棟住宅樓等項(xiàng)目上得到應(yīng)用和推廣，實(shí)現(xiàn)良好的安全預(yù)警功能。在廣州市國家檔案館二期工程中，智能升降機(jī)檢測平臺(tái)，通過前端傳感器，自動(dòng)采集包括額重、載重、傾角、風(fēng)速、高度、吊籠閉合、觸電等10余種參數(shù)，并與后臺(tái)報(bào)警系統(tǒng)和限位系統(tǒng)緊密配合，動(dòng)態(tài)掌握升降機(jī)的運(yùn)行態(tài)勢(shì)，對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)、排除危險(xiǎn)隱患，主動(dòng)制止和避免升降機(jī)重大安全事故的發(fā)生，起到良好作用，如圖4所示。

4 結(jié)語

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，搭設(shè)具有前后端一體化的智能升降機(jī)監(jiān)測平臺(tái)，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理后臺(tái)，能動(dòng)態(tài)掌握升降機(jī)的各類工況參數(shù)和數(shù)據(jù)，及時(shí)分析和預(yù)測升降機(jī)的運(yùn)行狀況，為危險(xiǎn)預(yù)警，消滅安全事故隱患提供了更加科學(xué)的技術(shù)手段。

［1］寧 欣.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑工程安全管理中的應(yīng)用［J］.建筑經(jīng)濟(jì)，2014，35(12):30-33.

［2］汪 耀.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在土木工程施工中的應(yīng)用分析［J］.城市建設(shè)理論研究，2013，13(3):11-13.