解中鑫，張光堯，張嚴(yán)方

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司）

1 引言

在搬運(yùn)重物時(shí)，無(wú)論是水平移動(dòng)，還是縱向提升，人力都有其局限性。為了確保效率、安全，需要運(yùn)用到起重機(jī)。起重機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要包括動(dòng)力模塊、回轉(zhuǎn)模塊、起升結(jié)構(gòu)、操縱部件等。對(duì)于起重機(jī)運(yùn)行，如果采用傳統(tǒng)控制技術(shù)，會(huì)面臨很多問題，比如：能耗高、用力難以精確。用力過(guò)大會(huì)出現(xiàn)鋼絲損毀從而導(dǎo)致事故發(fā)生。對(duì)控制人員精力消耗較多，易出現(xiàn)疲勞操作。針對(duì)這些問題，在工程實(shí)踐中提出了對(duì)智能控制技術(shù)的需求。

智能塔式起重機(jī)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)最顯著特征在于將云計(jì)算理念應(yīng)用于起重機(jī)監(jiān)控[1]。在該系統(tǒng)中，駕駛室不再是人工判斷和操作空間，而是被改造成“黑匣子”，它會(huì)搜集來(lái)自于傳感器的數(shù)據(jù)。該“黑匣子”基于所搜集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)塔式起重機(jī)之間的距離進(jìn)行判斷，如果存在碰撞危險(xiǎn)，會(huì)發(fā)出預(yù)警。對(duì)于預(yù)警信息，地面接收機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)發(fā)送給監(jiān)控終端。工地管理人員不必現(xiàn)場(chǎng)觀察和控制，通過(guò)終端設(shè)備即可觀察和操控起重機(jī)運(yùn)行。另外，還可以在在終端上輸入禁行區(qū)等參數(shù)，可對(duì)起重機(jī)運(yùn)行歷史進(jìn)行調(diào)取。可見，參數(shù)范圍設(shè)置是關(guān)鍵，在吊鉤運(yùn)行、風(fēng)速以及起重機(jī)間距等超過(guò)參數(shù)上限，就會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警[2]。

2 技術(shù)特點(diǎn)

2.1 施工方便

起重機(jī)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)所需設(shè)備均已經(jīng)發(fā)展出成熟模塊，有清晰簡(jiǎn)單的安裝方法，因此可以便捷地安裝。對(duì)于所搜集數(shù)據(jù)，無(wú)線傳輸?shù)姆绞绞沟貌季€作業(yè)不再需要，在節(jié)省施工時(shí)間的同時(shí)，也提升了系統(tǒng)維護(hù)便捷性。

2.2 智能化程度高

起重機(jī)運(yùn)行監(jiān)控的最重要特征便是高智能化，體現(xiàn)在：智能化采集參數(shù)，包括起重機(jī)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速、搬運(yùn)物重量、搬運(yùn)最大高度、運(yùn)轉(zhuǎn)幅度等。

①智能化分析參數(shù)。對(duì)于所搜集參數(shù)，在黑匣子中經(jīng)過(guò)處理，以動(dòng)態(tài)圖等直觀的方式顯示，便于終端監(jiān)控人員讀取和分析；

②智能化預(yù)警，一旦某指標(biāo)達(dá)到參數(shù)上限，會(huì)及時(shí)向外界發(fā)出光聲預(yù)警，并通語(yǔ)音向控制人員報(bào)警；

③智能化通訊，基于無(wú)線通信，在起重機(jī)之間以及設(shè)備和監(jiān)控之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可實(shí)現(xiàn)參數(shù)智能化采集。

2.3 節(jié)省工期，降低成本

數(shù)據(jù)收集和顯示均通過(guò)智能化方式進(jìn)行，控制人員不需要進(jìn)行環(huán)境觀察，能夠節(jié)省時(shí)間。更為重要的是，可以通過(guò)更為全面的數(shù)據(jù)采取控制措施，在提高安全性的同時(shí)，也提高了作業(yè)效率，對(duì)成本控制有促進(jìn)作用。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

該監(jiān)控系統(tǒng)的工藝流程包含如下環(huán)節(jié)：

群塔監(jiān)控系統(tǒng)安裝→參數(shù)設(shè)定→系統(tǒng)調(diào)試→運(yùn)行監(jiān)控及預(yù)警→數(shù)據(jù)分析及總結(jié)。

3.2 施工工藝及操作要點(diǎn)

3.2.1 群塔監(jiān)控系統(tǒng)安裝

物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線智能塔式起重機(jī)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)包括各類傳感器(風(fēng)速傳感器、幅度傳感器、角度傳感器、傾角傳感器等)、無(wú)線通信模塊、塔式起重機(jī)黑匣子、地面監(jiān)控軟件等[3]。

1）傳感器安裝

為了更加準(zhǔn)確地搜集風(fēng)速參數(shù)，在安裝風(fēng)速傳感器時(shí)要注意，不能被其他部件遮擋，通常會(huì)選擇安裝于配重臂，并加以固定。幅度傳感器的安裝則要注意，其底板需要通過(guò)焊接方式為錯(cuò)臺(tái)式，并通過(guò)萬(wàn)向節(jié)將其與限位器連接。這一方面可以更好地進(jìn)行固定，另一方面則是為了更好地搜集幅度數(shù)值，提高傳感器精度。角度傳感器安裝則要注意，采用循環(huán)緊固的方式，將其固定在回轉(zhuǎn)大齒伸出沿，要注意觀察螺絲受力是否均勻。安裝傾角傳感器時(shí)，同樣需要采用循環(huán)緊固的方式，將其安裝在回轉(zhuǎn)平臺(tái)伸出沿，在固定的同時(shí)要保證其水平控制。

2）塔式起重機(jī)黑匣子安裝

在安裝該模塊時(shí)，需要在駕駛室里挑選合適的位置。通常需要選擇鋼結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度需要高于自攻螺絲鉆孔所施加的強(qiáng)度。同時(shí)還要考慮到駕駛員的動(dòng)作便捷性，不能對(duì)其正常操作構(gòu)成干擾。由于塔式起重機(jī)運(yùn)作過(guò)程中存在震動(dòng)，因此一定要確保自攻螺絲的固定性，避免脫落[4]。

3）GPRS無(wú)線通信模塊安裝

安裝該模塊時(shí)，需要用螺絲將其固定在設(shè)備最上部的立柱鋼結(jié)構(gòu)。安裝完成后，對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，確保其與黑匣子之間通信順暢。

4）地面監(jiān)控接收機(jī)安裝

該設(shè)備通常被安裝在建筑場(chǎng)地監(jiān)控室，以便管理和維護(hù)。在連接到計(jì)算機(jī)后，需要進(jìn)行調(diào)試，確保信號(hào)傳輸正常。

3.2.2 參數(shù)設(shè)定

上述各模塊安裝結(jié)束后，即可設(shè)置各項(xiàng)指標(biāo)的控制參數(shù)。在設(shè)置風(fēng)速參數(shù)時(shí)，通常需要將其上限設(shè)定為20m/s?？筛鶕?jù)建筑現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地情形，對(duì)該上限值進(jìn)行調(diào)整。在設(shè)置小車限位參數(shù)時(shí)，可分別設(shè)置預(yù)警值、報(bào)警值。即，如果小車與起重機(jī)距離進(jìn)入4m范圍時(shí)發(fā)出預(yù)警，如果距離進(jìn)入2m范圍發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

關(guān)于回轉(zhuǎn)限位，為了防止起重機(jī)之間碰撞，需要將搜集角度傳感的數(shù)據(jù)，并將其輸入通信模塊，從而在起重機(jī)之間起到碰撞預(yù)警、報(bào)警。預(yù)警值的區(qū)間為10m～20m，而報(bào)警區(qū)間值為8m～10m，具體的上限值基于現(xiàn)場(chǎng)確定。

關(guān)于禁行區(qū)域，通常是針對(duì)學(xué)校、高壓線以及人員出入場(chǎng)所而設(shè)定的。其預(yù)警、報(bào)警的區(qū)間分別為8m～10m、4m～8m，具體上限參數(shù)要考慮設(shè)備型號(hào)、建筑現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)水平。

3.2.3 系統(tǒng)調(diào)試

在完成上述工作后，為了確保后續(xù)運(yùn)行正常，需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。首先是對(duì)信息傳輸是否正常進(jìn)行確認(rèn)，如果出現(xiàn)異常，需要及時(shí)進(jìn)行檢查盡快排除。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)參數(shù)設(shè)置情況進(jìn)行檢查，如果存在上線設(shè)置不合理，要及時(shí)調(diào)整。對(duì)預(yù)警系統(tǒng)是否靈敏進(jìn)行檢查，除了光聲報(bào)警功能，同樣需要檢查語(yǔ)音報(bào)警是否清晰、是否存在延遲。在以上調(diào)試過(guò)程中，除了考慮現(xiàn)場(chǎng)的地理、建筑布局等客觀條件，還需要分析塔式起重機(jī)的布局。即使是在調(diào)試完整以后，監(jiān)控系統(tǒng)在后期運(yùn)行可能面臨新的情況，因此需要持續(xù)地升級(jí)。

3.2.4 運(yùn)行監(jiān)控及預(yù)警

在上述系統(tǒng)調(diào)試以后，便可正式運(yùn)行該監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)采集到的傾斜、角度、風(fēng)速等信息進(jìn)行分析，黑匣子能夠?qū)⒎治鼋Y(jié)果上傳到監(jiān)控終端，管理人員通過(guò)監(jiān)控終端即可查看實(shí)時(shí)情況以及起重機(jī)運(yùn)行軌跡。在運(yùn)行過(guò)程中，地面監(jiān)測(cè)軟件發(fā)揮的作用是很關(guān)鍵，它可以將起重機(jī)周圍樓宇、公共電纜線路等信息發(fā)生黑匣子，如果距離超過(guò)上限值，便發(fā)出聲光報(bào)警。另外，監(jiān)控系統(tǒng)還可以對(duì)各起重機(jī)之間的距離、各自運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，能夠避免在交叉作業(yè)空間出現(xiàn)碰撞。在達(dá)到間距上限之后，系統(tǒng)對(duì)碰撞可能性進(jìn)行評(píng)估，并作出制動(dòng)操作。

3.2.5 數(shù)據(jù)分析及總結(jié)

對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)所收集到的數(shù)據(jù)匯總并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。管理人員可以根據(jù)自身需要調(diào)取數(shù)據(jù)分析模塊，以便更為詳細(xì)的了解運(yùn)行數(shù)據(jù)。基于數(shù)據(jù)分析報(bào)表能夠?qū)ζ鹬貦C(jī)的安全狀況進(jìn)行判斷，這是日常管理最重要的內(nèi)容之一。如果發(fā)現(xiàn)存在安全隱患，需要及時(shí)對(duì)起重機(jī)進(jìn)行實(shí)地檢測(cè)，并作出維修、更換等后續(xù)處理。

另外，該監(jiān)控系統(tǒng)詳細(xì)地記錄操作人員的操作，管理人員也可以調(diào)取這一部分?jǐn)?shù)據(jù)，對(duì)起重機(jī)操作人員的安全意識(shí)以及技能進(jìn)行判斷。如果發(fā)現(xiàn)在操作技能等層面存在問題，需要及時(shí)提醒、現(xiàn)場(chǎng)教育或組織其進(jìn)行操作培訓(xùn)。對(duì)操作記錄不良、多次不遵循操作規(guī)范的操作人員，可以做出退場(chǎng)處理，因而可以提前排除群塔作業(yè)的安全隱患。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

傳感器安裝相關(guān)作業(yè)必須由專業(yè)人員操作，而且要對(duì)牢固與否進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)松動(dòng)脫落情形。在安裝完成后，要進(jìn)行多輪測(cè)試，確認(rèn)其運(yùn)行正常。幅度傳感器需要通過(guò)萬(wàn)向節(jié)來(lái)連接，并對(duì)其同軸誤差進(jìn)行控制，技術(shù)層面來(lái)看，該誤差值要在2mm范圍內(nèi)。角度傳感器的安裝要注意一個(gè)細(xì)節(jié)，即其回轉(zhuǎn)大齒的間隙，通常需要控制在1mm～3mm范圍內(nèi)。傳感器安裝作業(yè)過(guò)程中與結(jié)束后，要多次檢查螺絲是否牢固，如果存在松動(dòng)要及時(shí)擰緊，這是相關(guān)傳感器能否正常運(yùn)作的硬性保障條件。

5 結(jié)語(yǔ)

相比較而言，智能塔式起重機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在其監(jiān)控系統(tǒng)安裝便捷、操作簡(jiǎn)單以及監(jiān)控智能化等方面。綜上可知，所討論的監(jiān)控系統(tǒng)能夠極大提升塔式起重機(jī)的運(yùn)行效率及運(yùn)行安全性。如果對(duì)其加以合理而高效的運(yùn)用，可極大提升其運(yùn)行質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工程管理方的經(jīng)濟(jì)及安全目標(biāo)。