陳 強

（重慶中建機械制造有限公司，重慶 401329）

1 建筑用起重機械常見類型

以構造和性能為劃分依據(jù)，起重機械主要包含了輕小型、橋式類、臂架類3種：輕小型起重機械中最具代表性的為千斤頂、葫蘆起重機、卷揚機；橋式類起重機械主要包含梁式起重機、龍門起重機；臂架類起重機械中使用最多的為固定式回轉起重機、塔式起重機、汽車起重機、履帶起重機等多種[1]。臂架類起重機在工程領域的應用最多，3種最為常見臂架類起重機械的特點對比如表1所示。

表1 三種臂架類起重機械對比

2 智慧工地的關鍵技術

2.1 傳輸數(shù)據(jù)標準技術

在信息技術、智能技術出現(xiàn)并被應用在工程領域后，智慧工地成為了工程建設的重要方向，當智慧工地建成后，不同主體、不同軟件之間可高效傳輸信息。因此，傳輸數(shù)據(jù)標準技術是智慧工地領域的關鍵技術。由于在各類工程項目的建設實施過程中，涉及的數(shù)據(jù)信息量龐大，且數(shù)據(jù)格式和種類都有所不同，為使工程建設中不同主體、軟件之間的信息傳輸更為便捷和高效，需要制定統(tǒng)一的信息交換標準，使全部的軟件都可以此為標準保持正常的數(shù)據(jù)交換，即使是不同的主體、不同的系統(tǒng)，也可以在該標準的約束和指導下保持工程信息的流通。

2.2 BIM技術

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術在智慧工地中的應用，可發(fā)揮這一技術的協(xié)調性、可視化、模擬性優(yōu)勢，使現(xiàn)場的工程設計與施工，都可在BIM模型的基礎上開展。任何的工程項目建設中，均可根據(jù)前期所掌握的工程信息和數(shù)據(jù)，構建精準的BIM模型。這種模型為三維結構，可真實還原工程現(xiàn)場的具體情況，而且在后續(xù)的工程建設中，一切的施工管理活動都可在BIM模型中開展。經(jīng)過對比BIM模型中的相關情況與現(xiàn)場情況，可利用BIM模型的模擬性特征，協(xié)助解決問題。例如：BIM與射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術的結合，可將相應的構件信息錄入到資產(chǎn)管理系統(tǒng)中，使后續(xù)的成本、資產(chǎn)管理更為便捷；經(jīng)由BIM來進行空間管理，可實現(xiàn)空間布局的優(yōu)化，提高空間資源利用率。

2.3 大數(shù)據(jù)可視化技術

智慧工地技術與傳統(tǒng)技術最為顯著的差異就是其智慧化特征，該技術可在工程項目的建設施工過程中真實還原現(xiàn)場的情況，而在現(xiàn)場還原時，大數(shù)據(jù)可視化技術必不可少，其原因為此技術可將工程數(shù)據(jù)的各種信息以更為直觀的方式呈現(xiàn)出來，如測量數(shù)據(jù)、現(xiàn)場圖像、計算中的數(shù)字信息，而且不論是哪種數(shù)據(jù)和信息，最終都可在大數(shù)據(jù)可視化技術下轉變?yōu)楦鼮橹庇^的物理量，以便于相關人員在這種數(shù)據(jù)展示方式下開展模擬與計算。

3 智慧工地技術在建筑起重機械設備中的應用形式

絕大多數(shù)的工程施工現(xiàn)場都配備有塔式起重機或者施工升降機。在這種施工現(xiàn)場中，智慧工地技術在起重機械設備安全管理中的應用，一般需要通過視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)監(jiān)測預警來輔助安全管理工作。

3.1 建筑起重機械智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)

起重機械設備的安全管理中，為全面發(fā)揮智慧工地技術的優(yōu)勢，工程企業(yè)可結合自身的項目特點，利用智慧工地技術來構建智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)，具體可通過傳感器技術、嵌入式技術、數(shù)據(jù)采集技術等來實現(xiàn)。同時，所形成的智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)在投入使用以后，可實時監(jiān)控起重機械設備運行的全過程，此時監(jiān)控過程會呈現(xiàn)出一定的智能化特征，如在智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)運行時，可實現(xiàn)對塔機和升降機的運行狀態(tài)、吊重、起重力矩等關鍵參數(shù)數(shù)據(jù)的采集、分析與顯示[2]。塔式起重機安全監(jiān)測構成如圖1所示。

智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)可在起重機械設備的運行中動態(tài)化監(jiān)控設備整體和各個構成部分的運行狀態(tài)，在動態(tài)化監(jiān)控下實現(xiàn)起重機械設備的安全風險識別與預警，從而快速根據(jù)所掌握到的各種信息進行相應的安全管理。在使用智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)時，一般需在現(xiàn)場的塔機和施工升降機主體安裝任務結束后組織安裝，并且只有在專門檢驗檢測機構對智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)開展檢驗，且檢驗合格后，該系統(tǒng)方可正式投入使用。

起重機械設備中的智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)還兼具以下作用。第一，安全防護。由于建筑施工現(xiàn)場的環(huán)境條件十分惡劣，塔機和施工升降機在使用時可能會面臨來自環(huán)境、操作等方面的風險，而智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)恰好可以對這些風險進行實時監(jiān)控。同時，該系統(tǒng)可全面記錄塔機和施工升降機使用中的相關數(shù)據(jù)信息，在數(shù)據(jù)采集和分析的基礎上實現(xiàn)風險預警[3]。第二，監(jiān)管作用。智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)可收集和利用塔機和升降機運行中的全部數(shù)據(jù)，從而對起重機械設備的運行過程和狀態(tài)起到重要的監(jiān)管作用。第三，遠程操作與控制。在智能化技術與其他技術的輔助下，智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)可在現(xiàn)場的不同設備之間建立關聯(lián)關系，從而實現(xiàn)遠程操作，并且可以根據(jù)現(xiàn)場的施工要求，進行相應的參數(shù)調整。

3.2 建筑起重機械智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

3.2.1 起重量和起重力矩監(jiān)控功能

在塔機和施工升降機使用過程中，可能會出現(xiàn)超載超限的情況，若長期如此，將會導致起重機械設備的零部件出現(xiàn)嚴重損壞或失效的情況，從而給設備帶來巨大的安全隱患，甚至會導致施工過程中塔機和施工升降機發(fā)生損壞，如塔機起重臂斷裂、塔機傾覆、施工升降機齒輪齒條磨損等。智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)在起重機械設備的安全管理中，可實現(xiàn)起重量和起重力矩的實時監(jiān)控，而且在設備使用的過程中自動進行起吊質量的監(jiān)控，對預防超載十分有效，一旦設備出現(xiàn)了超載或者超限的情況，智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)中的預警模塊就會立即發(fā)出報警信號，從而提醒相關人員及時進行相應問題的處理，與此同時，系統(tǒng)還會自動切斷上升方向的電源[4]。

3.2.2 群塔作業(yè)防碰撞功能

目前的建筑工程市場上，很多為大型建筑，其工程結構復雜，施工工作量大，而且為完成對應的施工任務，在工地上往往會安裝多個塔機。當面臨群塔作業(yè)情況時，塔機大臂回轉半徑存在著明顯的交叉情況，可能會造成相互之間的碰撞事故[5]。當有關操作人員因視線受到干擾或者存在錯誤操作時，高位塔機的吊繩吊鉤與低位塔機的吊臂在交叉作業(yè)區(qū)域內就可能會出現(xiàn)明顯的碰撞，從而引發(fā)施工事故。

在智慧安全系統(tǒng)內設置有防碰撞系統(tǒng)，可使塔機在現(xiàn)場維持其正常的施工作業(yè)，以減小不同塔機在作業(yè)時存在的相互干擾，保持現(xiàn)場施工作業(yè)的高效、安全實施。另外，防碰撞系統(tǒng)也可對現(xiàn)場的全部塔機都開展集中化管理，從而降低運維成本，達到遠程監(jiān)控的目的。在防碰撞系統(tǒng)建成并投入使用以后，系統(tǒng)中的智能化模塊可實時監(jiān)控塔機作業(yè)狀態(tài)的全過程。在這種監(jiān)控模式下，系統(tǒng)完全可以自動化識別塔機的安全隱患，一旦識別出潛在的碰撞危險，系統(tǒng)就會立即啟動聲光報警，以便于操作人員快速進行塔機操作和運行的調整。

3.2.3 實名制管理

智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)場起重機械的管理方面，也可在其中添加實名制管理模塊，由該模塊負責對現(xiàn)場的作業(yè)人員和管理人員實施管理、調配。對于工程項目而言，配備了起重機械的工程項目的規(guī)模較大、投資較高，同時在整個項目的實施過程中參與的人員數(shù)量眾多，而起重機械作為特種設備，其操作和維護都應該由專業(yè)人員來完成，因此在智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)中，應通過實名制管理來保障每個崗位的人員可各司其職，履行自己的責任。在實名制管理制度下，要對項目組織架構下的全部人員實施等登記，且有關人員要將項目部管理制度、部門管理制度、專職管理人員崗位職責、安全專項方案等各項制度都及時上傳到智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)中，以便于自動生成安全生產(chǎn)責任與制度臺賬。另外，還可以對作業(yè)人員實施班組制，按照班組分配情況統(tǒng)一登記，登記信息應包含作業(yè)人員的身份、文化程度、工種、技能等級、工作崗位、勞務合同簽訂、考勤以及工資支付等從業(yè)信息，將這些信息上傳到系統(tǒng)模塊后，自動產(chǎn)生人員信息臺賬。

3.2.4 起重機可視化系統(tǒng)

在起重機械的操作過程中，只有司機通過系統(tǒng)的人臉識別，并確認是本人操作后才可順利啟動起重機械。在起重機的使用過程中，可視化系統(tǒng)不僅可以獲取設備狀態(tài)信息，而且可采集到起重機的各個參數(shù)，如起重量、起重力矩、起升高度、幅度以及回轉角度等。司機通過把握這些狀態(tài)和參數(shù)信息，可對起重機開展精準的控制與調節(jié)，再加上在智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)中配備的預警限位控制系統(tǒng)，可在起重機的使用過程中，有效實現(xiàn)超載預警、三維立體防碰撞等監(jiān)控功能，從而保障起重機械的安全使用。

4 結語

現(xiàn)階段，工程施工現(xiàn)場的起重機械設備眾多，但因為起重機械設備的體積龐大、結構復雜，再加上現(xiàn)場環(huán)境的復雜性，起重機械運行和使用時常常會遇到諸多的安全風險，為保持起重機械的可靠運行，工程企業(yè)要通過應用智慧工地技術來輔助起重機械設備的安全管理，從而實現(xiàn)設備安全使用的目標。