張臣 何國松 丁小虎 李朝智

摘 要：采用塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)有利于施工現(xiàn)場(chǎng)大型設(shè)備安全管理工作的開展。本工程使用的起重設(shè)備防碰撞系統(tǒng)、塔吊過載報(bào)警系統(tǒng)、起重設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及展示系統(tǒng)均屬于塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)及報(bào)警反饋系統(tǒng)，通過對(duì)這三個(gè)系統(tǒng)的工作原理的簡單介紹，從而引導(dǎo)出施工現(xiàn)場(chǎng)使用塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)分別對(duì)于塔吊司機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)安全員、安全監(jiān)管部門的必要性。

關(guān)鍵詞：工作原理;報(bào)警反饋;安全監(jiān)管

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.110

1 引言

隨著江蘇省內(nèi)“263”專項(xiàng)整治行動(dòng)的積極開展，南京市市政府提出 “十三五”智慧南京發(fā)展規(guī)劃的要求和本論文的研究獲得江蘇省“智慧安監(jiān)的研究與工程應(yīng)用”課題支持下，南京市青少年宮遷建項(xiàng)目積極完成了南京市智慧安監(jiān)的試點(diǎn)建設(shè)要求，其中在塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)上具有較好的使用效果。現(xiàn)場(chǎng)安全員無法向?qū)Φ孛婀ぷ魅藛T一樣對(duì)塔吊進(jìn)行直接管轄，塔吊安全監(jiān)控信息及超限值報(bào)警信息在手機(jī)APP上動(dòng)態(tài)、直觀的反饋，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)安全員對(duì)塔吊規(guī)范操作、群塔安全監(jiān)控具有重要的輔助管理意義。

2 工程簡介

南京青少年宮遷建項(xiàng)目為智慧工地試點(diǎn)工程，工程位于南京市馬臺(tái)街及童家巷西延線交叉口西北角。總建筑面積65121.96m?，其中地上建筑面積24276.34m?，地下建筑面積40845.62m?。地上五層，地下四層，建筑高度為地上23.9m，地下埋深21.1m，建筑結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)。本工程是南京市智慧工地試點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，主要建設(shè)的內(nèi)容包含多方面，塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)是安全監(jiān)控建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，它主要基于傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)融合處理、無線傳感網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信技術(shù)，高效率地完整實(shí)現(xiàn)建筑塔機(jī)單機(jī)運(yùn)行和群塔干涉作業(yè)防碰撞的實(shí)時(shí)監(jiān)控與聲光預(yù)警報(bào)警功能，并在報(bào)警的同時(shí)自動(dòng)中止塔機(jī)危險(xiǎn)動(dòng)作。

3 塔吊安全監(jiān)控信息工作原理及報(bào)警反饋

本工程建設(shè)塔吊安全監(jiān)控信息主要包含以下方面：起重設(shè)備防碰撞系統(tǒng)、塔吊過載報(bào)警系統(tǒng)、起重設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及展示系統(tǒng)。各系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作并將實(shí)時(shí)運(yùn)行的信息傳輸?shù)胶笈_(tái)數(shù)據(jù)端，主要通過在塔吊上安裝各類傳感器與地面接收網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)信息之間的傳遞。比如本項(xiàng)目中塔吊安裝的傳感器有：風(fēng)速傳感器、傾角傳感器、重量傳感器、回轉(zhuǎn)傳感器、高度傳感器、幅度傳感器。各傳感器控制各項(xiàng)需要監(jiān)測(cè)的安全監(jiān)控參數(shù)并實(shí)時(shí)傳輸于后臺(tái)數(shù)據(jù)接收端口，當(dāng)數(shù)據(jù)值超過預(yù)設(shè)定的最大或者最小限值，塔吊操作間內(nèi)信息接收儀器、地面數(shù)據(jù)接收平臺(tái)、手機(jī)客戶端APP同時(shí)將產(chǎn)生預(yù)警信息，此時(shí)，首先塔吊操作間會(huì)出現(xiàn)報(bào)警蜂鳴聲，提醒塔吊操作人員注意是否可能出現(xiàn)的違規(guī)操作;其次，現(xiàn)場(chǎng)安全管理員通過后臺(tái)分配的手機(jī)客戶端賬號(hào)可以迅速查看報(bào)警來源，并及時(shí)對(duì)塔吊操作人員提出口頭警示。圖1為塔吊操作室內(nèi)塔吊運(yùn)行信息顯示屏幕。

3.1 起重設(shè)備防碰撞系統(tǒng)

南京青少年宮遷建項(xiàng)目共計(jì)3臺(tái)塔吊，由于施工現(xiàn)場(chǎng)可利用場(chǎng)地過小，為方便材料轉(zhuǎn)運(yùn)和現(xiàn)場(chǎng)施工，每臺(tái)塔吊均有交叉，塔吊交叉就會(huì)產(chǎn)生碰撞的安全隱患，塔吊碰撞發(fā)生前，現(xiàn)場(chǎng)安全管理人員通常無法提前預(yù)知，一般碰撞都是突發(fā)、無意的概率很大，一旦發(fā)生碰撞后果不堪設(shè)想。起重設(shè)備防碰撞系統(tǒng)就是防止塔吊之間在相交旋轉(zhuǎn)半徑內(nèi)，兩臺(tái)塔吊動(dòng)臂之間的傳感器互相交互信息，通過計(jì)算機(jī)算出塔吊之間的相互位置及運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)塔吊動(dòng)臂或者吊鉤之間的距離小于設(shè)定的限值時(shí)，塔吊操作室內(nèi)報(bào)警裝置會(huì)產(chǎn)生報(bào)警蜂鳴聲，此時(shí)，塔吊操作人員必須采取相應(yīng)措施防止碰撞的發(fā)生，否則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)斷電以防止悲劇發(fā)生。

3.2 塔吊過載報(bào)警系統(tǒng)

塔吊過載報(bào)警系統(tǒng)主要通過幅度傳感器和重量傳感器配合使用傳輸?shù)踔睾推鹬亓?，一般安裝在塔式起重機(jī)起升纜繩定滑輪內(nèi)。以3#塔吊為例，型號(hào)為TP63，最大起重量4噸，最大幅度起重量1噸，位于不同的起重幅度有不同的起重量最大限制，比如查表知道塔鉤位于38m處最大起重量1.48噸 ，那么位于38m幅度位置塔吊最大起重力矩為38*1.48=56.24t·m，將每一處的最大力矩連成最大力矩曲線圖，設(shè)置實(shí)時(shí)力矩達(dá)到最大力矩的規(guī)定百分比設(shè)定值時(shí)塔吊起重報(bào)警。同理吊重也可通過曲線對(duì)比圖展示實(shí)時(shí)吊重信息。如圖2，即為后臺(tái)實(shí)時(shí)力矩和吊重?cái)?shù)據(jù)傳輸。當(dāng)重量傳感器感應(yīng)吊重，再通過計(jì)算機(jī)編程的力矩計(jì)算公式自動(dòng)計(jì)算出起重力矩，生成折線圖，當(dāng)超過設(shè)定報(bào)警閥值時(shí)，塔吊操作室內(nèi)蜂鳴報(bào)警，給接收數(shù)據(jù)端同時(shí)產(chǎn)生報(bào)警數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)告知安全管理人員，直至塔吊操作員采取改正措施后，塔機(jī)操作室內(nèi)蜂鳴報(bào)警方可解除。

3.3 起重設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及展示系統(tǒng)

設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控主要是針對(duì)風(fēng)速、旋轉(zhuǎn)角度、起吊高度、幅度、傾角的監(jiān)測(cè)，以及通過塔鉤可視化攝像頭對(duì)塔鉤的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。前者的工作原理均和前文提及的兩大系統(tǒng)工作原理相似，均是通過各自的傳感器傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，超限時(shí)平臺(tái)自動(dòng)報(bào)警。塔吊運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控中塔鉤可視化視頻是安監(jiān)要求裝備的重點(diǎn)。塔鉤可視化視頻有兩種安裝方式，一是正對(duì)塔鉤上方，跟隨塔鉤動(dòng)臂滑動(dòng)支座一起水平運(yùn)動(dòng)，實(shí)時(shí)觀察塔鉤下方狀態(tài);二是安裝在塔吊動(dòng)臂端部固定，在塔鉤處安裝觸發(fā)裝置，視頻監(jiān)控設(shè)備可以實(shí)時(shí)捕捉塔鉤位置狀態(tài)。無論哪種安裝方式，均可通過塔機(jī)操作室內(nèi)安裝的屏幕查看，也可以通過平臺(tái)和手機(jī)APP查看，避免塔吊司機(jī)出現(xiàn)盲點(diǎn)，引發(fā)安全事故。圖3為塔鉤可視化視頻監(jiān)控。

4 塔吊安全監(jiān)控信息系統(tǒng)對(duì)安全管理工作的必要性

隨著市場(chǎng)建筑工程往大型化、復(fù)雜化、快速化發(fā)展，塔式起重設(shè)備也相應(yīng)地朝著自動(dòng)化、多功能、大型化路線發(fā)展，施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于大型設(shè)備的安全監(jiān)管將是未來建筑工程安全管理發(fā)展的重中之重。智慧化工地建設(shè)引入塔式起重機(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)過程監(jiān)控系統(tǒng)，將塔吊的主要安全參數(shù)實(shí)時(shí)反饋于后臺(tái)，并對(duì)塔吊司機(jī)的違章操作形成記錄，施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理人員可以根據(jù)違章記錄、報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性安全教育和管理，以達(dá)到減少事故發(fā)生概率、提高生產(chǎn)效率的目的。

4.1 對(duì)塔吊司機(jī)及時(shí)警示、干預(yù)，避免安全隱患發(fā)生

塔吊司機(jī)可以根據(jù)塔機(jī)內(nèi)屏幕實(shí)時(shí)觀察塔吊運(yùn)行狀態(tài)，如起重量、起重力矩、風(fēng)速等設(shè)定的安全限值達(dá)到報(bào)警時(shí)，塔機(jī)操作室內(nèi)報(bào)警器就會(huì)發(fā)出蜂鳴聲，蜂鳴聲直至塔吊司機(jī)采取操作措施回歸正常運(yùn)行數(shù)值后，蜂鳴聲才會(huì)停止。這樣，就會(huì)避免因?yàn)樗跛緳C(jī)操作失誤或者疲勞走神導(dǎo)致危險(xiǎn)情況的發(fā)生。

4.2 向手機(jī)APP傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，輔助地面安全人員管理

現(xiàn)場(chǎng)安全人員只能定期檢查塔吊固定、穩(wěn)定情況，塔吊上自己在高處作業(yè)，地面安全員對(duì)于塔吊司機(jī)的違規(guī)操作的出現(xiàn)無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)管，而運(yùn)用現(xiàn)在云平臺(tái)技術(shù)，智慧工地技術(shù)人員可以在手機(jī)客戶端開發(fā)對(duì)應(yīng)的安全管理APP，并為每個(gè)安全管理人員配置安全管理登錄賬號(hào)，塔吊司機(jī)的違章記錄，塔吊的安全報(bào)警信息均可以與平臺(tái)數(shù)據(jù)同步，這樣現(xiàn)場(chǎng)安全管理人員可以方便地、隨時(shí)隨地地對(duì)大型實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全管理，對(duì)操作工人違章進(jìn)行針對(duì)性安全教育。

4.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄，發(fā)生問題時(shí)安全監(jiān)管部門方便查詢

對(duì)于塔吊運(yùn)行的任何數(shù)據(jù)信息及視頻信息，均可以保存60天以上，一旦發(fā)生安全事故，安全監(jiān)管部門可以輕易查詢到塔吊運(yùn)行信息，分析對(duì)比導(dǎo)致事故產(chǎn)生的根本原因，作為事故調(diào)查的直接證據(jù)。即使事故未曾發(fā)生，安全監(jiān)管部門也可以通過互聯(lián)網(wǎng)和云平臺(tái)技術(shù)，在安監(jiān)站直接查看施工現(xiàn)場(chǎng)的塔吊實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和往期運(yùn)行記錄，在辦公室內(nèi)即可對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)督，檢查往期的違章操作行為，促使形成現(xiàn)場(chǎng)施工安全巡檢時(shí)刻不放松的狀態(tài)。

5 結(jié)論

當(dāng)下中國建筑施工現(xiàn)場(chǎng)不再是過往原始的純靠人力管理狀態(tài)，越來越多的高科技、智慧化的設(shè)備應(yīng)用在了建筑市場(chǎng)當(dāng)中，塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用，云平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用，可以大大減少塔吊安全事故發(fā)生的概率。相信在未來的發(fā)展過程中，安全監(jiān)控將會(huì)大規(guī)模的智能化、機(jī)械化、互聯(lián)網(wǎng)化，監(jiān)控的方面也會(huì)越來越細(xì)致，因?yàn)橹挥袡C(jī)械、智能才能永不疲倦，無時(shí)無刻地監(jiān)控著現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)狀態(tài)。

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