“智慧塔吊”技術(shù)創(chuàng)新，塔吊作為工地作業(yè)里重要的一環(huán)，成為構(gòu)建智慧工地的關(guān)鍵要素，如何利用新技術(shù)打造“智慧塔吊”，便成為重中之重。

 

一、智慧工地構(gòu)成

 

近年來，塔機(jī)安裝運(yùn)營數(shù)量較過去有了明顯的增長，尤其隨著裝配式建筑的發(fā)展，高塔、大塔所占的整體比重越來越大。塔式起重機(jī)械事故率連續(xù)多年居高不下，引起了政府的關(guān)切，多次發(fā)文強(qiáng)調(diào)要求加強(qiáng)管理。現(xiàn)行國家規(guī)范也強(qiáng)制要求塔機(jī)必須安裝機(jī)械限制器，塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)是由顯示器、主控單元、電控柜驅(qū)動單元、人臉模塊、剛度儀、風(fēng)速傳感器、幅度傳感器、高度傳感器、重量傳感器、回轉(zhuǎn)傳感器等組成，實(shí)現(xiàn)了顯示記錄報(bào)警、空間限制、防傾翻、風(fēng)速監(jiān)測、遠(yuǎn)程、GPS 定位、電子聯(lián)動臺、司機(jī)身份識別等功能。通過前端監(jiān)控裝置和平臺的無縫融合，實(shí)現(xiàn)了開放式的實(shí)時(shí)塔吊作業(yè)監(jiān)控。

 

有了安全監(jiān)控管理管理系統(tǒng)，安全、維保人員在檢查的時(shí)候，便可以根據(jù)塔機(jī)運(yùn)行報(bào)告進(jìn)行有針對性的檢查，不僅提升了時(shí)效性，更提升了效率，從而最大化地降低了管理成本，保證了施工現(xiàn)場的安全，做到零傷亡零事故，便是最大的效益。

 

 

所謂智慧工地，就是利用新型物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和 VR 等技術(shù)，將建筑施工現(xiàn)場的實(shí)際狀態(tài)，經(jīng)采集和匯集處理，以可視化的形式在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享協(xié)作平臺上進(jìn)行實(shí)時(shí)展現(xiàn)，為項(xiàng)目部各級承包商及監(jiān)管部門提升對進(jìn)度、安全、質(zhì)量、勞務(wù)、環(huán)境等方面關(guān)鍵信息的即時(shí)感知能力、及時(shí)決策能力和有效溝通能力，進(jìn)而幫助工程項(xiàng)目識別安全風(fēng)險(xiǎn)，控制實(shí)施成本，保質(zhì)保量按時(shí)交付，實(shí)現(xiàn)精益建造、綠色建造和生態(tài)建造。建筑施工中各種信息、數(shù)據(jù)繁復(fù)，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不僅可以使各種資源獲取的便利程度大大提高，有利于提高工作效率，而且使高大精尖項(xiàng)目的建設(shè)成為可能。如今越來越多的高大精尖項(xiàng)目的建設(shè)，都得益于 BIM、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的起。移動互聯(lián)網(wǎng)更是改變了傳統(tǒng)項(xiàng)目管理模式。由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使施工團(tuán)隊(duì)不需要再“5+2”“白 +黑”的盯工地，一臺電腦，甚至一部智能手機(jī)，就可以全天候監(jiān)控工地上的各種動態(tài)變化。

 

 

二、國家對安全越來越重視

 

塔式起重機(jī)械事故率連續(xù)多年居高不下，引起了政府的關(guān)切，多次發(fā)文強(qiáng)調(diào)要求加強(qiáng)管理。近些年來，國務(wù)院及有關(guān)部門已經(jīng)出臺了相關(guān)政策，如：1．2008 年，建設(shè)部第 166 號令《建筑起重機(jī)械安全監(jiān)督管理規(guī)定》中規(guī)定，沒有齊全有效的安全保護(hù)裝置的建筑起重機(jī)械，不得出租、使用。2．為了減少事故的發(fā)生、加強(qiáng)塔機(jī)的安全管理、提高塔機(jī)的安全級別，2008 年實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T5031-2008《塔式起重機(jī)》中第五章第六節(jié)對安全裝置要求做了詳細(xì)的解釋和說明。 該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施與 ISO 標(biāo)準(zhǔn)的接軌進(jìn)了一大步。3．國發(fā)〔2010〕23 號文國務(wù)院《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》，明確提出“大型起重機(jī)械要安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)”，這是建國以來國務(wù)院第一次明確地將技術(shù)產(chǎn)品列入文件的指令。4．為了適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，滿足塔機(jī)安全需要，規(guī)范安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能及技術(shù)參數(shù)等，2012 年 5 月 11 日國標(biāo)GB/T28264-2012《起重機(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)》發(fā)布，于 2012年 7 月 1 日實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)在 GB/T5031 基礎(chǔ)上，明確提出了安全監(jiān)控系統(tǒng)，并對功能、性能等做了詳細(xì)要求。5．為了進(jìn)一步細(xì)化塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的要求，2012 年，住建部開始了 JGJ332《建筑塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的編制工作，該規(guī)程于 2014 年 07 月 29 日發(fā)布，2015 年 3 月 1 日實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)在 GB/T28264 基礎(chǔ)上將塔機(jī)使用的安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能、性能等做了詳細(xì)要求。

 

 

三、項(xiàng)目介紹

 

（一）安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)

 

 

1．傳感層——包括傳感器及視頻采集

 

傳感器：剛度儀、高度、幅度、重量、回轉(zhuǎn)等

 

視頻采集：高清網(wǎng)絡(luò)攝像

 

2．傳輸層——DTU 及 4G 無線路由、網(wǎng)橋

 

DTU：通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸4G 無線路由、網(wǎng)橋

 

3．應(yīng)用層——遠(yuǎn)程監(jiān)督、塔機(jī)現(xiàn)場使用

 

（二）塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)組成

 

塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)是由顯示器、主控單元、電控柜驅(qū)動單元、人臉模塊、剛度儀、風(fēng)速傳感器、幅度傳感器、高度傳感器、重量傳感器、回轉(zhuǎn)傳感器等組成，實(shí)現(xiàn)了顯示記錄報(bào)警（力矩、重量、幅度、高度、回轉(zhuǎn)）、空間限制（區(qū)域保護(hù)、群塔防碰撞）、防傾翻、風(fēng)速監(jiān)測、遠(yuǎn)程、GPS 定位、電子聯(lián)動臺、司機(jī)身份識別等功能。通過前端監(jiān)控裝置和平臺的無縫融合，實(shí)現(xiàn)了開放式的實(shí)時(shí)塔吊作業(yè)監(jiān)控。在對塔吊實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場安全監(jiān)控的同時(shí)，通過遠(yuǎn)程高速無線數(shù)據(jù)傳輸，將塔吊運(yùn)行工況安全數(shù)據(jù)和報(bào)警信息通過 4G 無線實(shí)時(shí)發(fā)送到遠(yuǎn)程 GIS 可視化監(jiān)控平臺，并能在報(bào)警時(shí)自動觸發(fā)手機(jī)短信向相關(guān)人員告知，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的動態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程報(bào)警，使得塔吊安全監(jiān)控成為開放的實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)控。

 

 

1．安全看得見，避免超載與誤操作

 

系統(tǒng)通過吊重傳感器、回轉(zhuǎn)傳感器、幅度傳感器、高度傳感器等多項(xiàng)智能終端采集設(shè)備，將塔機(jī)所有運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)化展現(xiàn)出來，超過警戒值預(yù)警并截?cái)啵淖円酝?jīng)驗(yàn)操作等習(xí)慣，避免超載與誤操作。

 

 

2．智能群塔防碰撞，主動預(yù)防事故

 

系統(tǒng)利用實(shí)用新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的三維立體智能防碰撞系統(tǒng)，不但能實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模項(xiàng)目 21 臺以上塔機(jī)防碰撞預(yù)警，而且同時(shí)支持多頻段、多塔機(jī)類型遠(yuǎn)程信息傳輸，預(yù)防事故。

 

 

3．?dāng)?shù)據(jù)云存儲，便于追溯

 

系統(tǒng)主機(jī)不但自帶存儲功能，可以將相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲指主機(jī)內(nèi)，而且整合 GPRS 模塊，可通過 3G/4G 網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控云平臺，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端云存儲，便于后期事故追溯。

 

 

（三）塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的五種關(guān)鍵技術(shù)

 

數(shù)據(jù)采集：塔機(jī)作業(yè)時(shí)，精確采集回轉(zhuǎn)、力矩、幅度、重量、高度等動態(tài)數(shù)據(jù)，奠定評估塔機(jī)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的基礎(chǔ)。

 

 

通訊技術(shù)：塔機(jī)之間的信號互通、塔機(jī)與監(jiān)控系統(tǒng)平臺之間的同步數(shù)據(jù)傳輸。

 

 

預(yù)警技術(shù)：塔機(jī)作業(yè)達(dá)到額定值時(shí)，及時(shí)清晰預(yù)警。

 

報(bào)警技術(shù)：塔機(jī)作業(yè)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)截?cái)嗾騽恿?，在停止慣性運(yùn)動 之前實(shí)現(xiàn)減速。

 

 

控制技術(shù)：塔機(jī)作業(yè)達(dá)到危險(xiǎn)極限值時(shí)，切換危險(xiǎn)方向的動力，及時(shí)規(guī)避事故發(fā)生。

 

 

（四）塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)功能介紹

 

1．重大危險(xiǎn)源排查（防傾翻）

 

2．顯示記錄報(bào)警控制功能——黑匣子3．智能可視化——吊鉤跟蹤、鋼絲繩查看、司機(jī)室監(jiān)控

 

4．司機(jī)身份識別

 

5．群塔防碰撞

 

6．靜態(tài)區(qū)域保護(hù)

 

7．風(fēng)速儀

 

8．遠(yuǎn)程監(jiān)控

 

（五）最重要的可視化管理平臺

 

實(shí)時(shí)追蹤查看吊鉤動態(tài)場景。采用 200 萬像素紅外攝像頭，360 度無死角自動追蹤吊鉤、自動對焦；解決了施工現(xiàn)場塔吊司機(jī)的視覺死角，遠(yuǎn)距離視覺模糊、隔山吊，語音引導(dǎo)易出差錯等行業(yè)難題；減少安全事故率，有效避免事故的發(fā)生；提高工地現(xiàn)場施工效率，減少人力成本全隱患。不僅如此，還可以擴(kuò)充多路攝像頭，如起升機(jī)構(gòu)攝像頭：實(shí)時(shí)查看起升機(jī)構(gòu)卷筒排繩，避免亂繩，提高鋼絲繩使用壽命，避免排繩不暢導(dǎo)致安全事故。如司機(jī)室攝像頭：實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)管司機(jī)行為，提高安全性。如頂升攝像頭：讓司機(jī)實(shí)時(shí)觀看套架頂升人員操作情況，同時(shí)，增加頂升操作監(jiān)管。司機(jī)室里面采用超高清液晶顯示，陽光下視頻圖像清晰可視，解決高空強(qiáng)光下圖像觀看問題。攝像頭為星光級，日夜都可以全彩色顯示。不僅如此，還采用了大容量存儲硬盤，歷史可查。采用多種遠(yuǎn)程傳輸方案，可隨時(shí)隨地實(shí)時(shí)觀看。

 

 

（六）如何通過安全監(jiān)控管理系統(tǒng)保證塔機(jī)安全

 

1．重大危險(xiǎn)源的定義

 

在建設(shè)工程施工過程中，有關(guān)塔式起重機(jī)組成部件、環(huán)境、人為操作因素可能造成死亡 1 人以上或重傷 3 人以上或直接經(jīng)濟(jì)損失 100 萬元以上事故的因素，統(tǒng)稱為塔式起重機(jī)的重大危險(xiǎn)源。

 

 

2．容易被忽視的重大危險(xiǎn)源及誤區(qū)不超載就是安全 ，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)螺栓預(yù)緊力達(dá)不到（松動）、塔機(jī)配重“沒問題”、塔機(jī)在規(guī)定使用年限內(nèi)使用是安全的、塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)混用、非原廠生產(chǎn)、腐蝕。

 

 

3．怎么查找重點(diǎn)危險(xiǎn)源？

 

測塔身頂部的晃動、偏移，通過偏移量、晃動量檢測塔機(jī)的健康程度和評估司機(jī)的操縱水平；通過監(jiān)測塔身頂部在工作中的移動軌跡來查找塔機(jī)重大危險(xiǎn)源。塔身頂部的偏移和運(yùn)行軌跡直接反映出了吊載情況、司機(jī)操作情況、塔機(jī)自身的健康情況、配重情況、基礎(chǔ)情況等。排查工作原理：塔身頂部偏斜、晃動產(chǎn)生的因素，塔身頂部無論在任何狀態(tài)下都是往一側(cè)或兩側(cè)偏斜。塔身偏斜的原因：側(cè)向（前后臂的兩側(cè)）偏斜和晃動。包括側(cè)向垂直度的影響、風(fēng)力的影響、司機(jī)回轉(zhuǎn)打反車的操作、司機(jī)偏拉斜吊操作以及前后臂方向的偏斜和晃動（包括配重的影響、吊載的影響、司機(jī)操作的影響）。影響整體偏斜和晃動的因素包括連接螺栓或銷軸松動（塔身、回轉(zhuǎn)支承、回轉(zhuǎn)塔身、塔帽等）；標(biāo)準(zhǔn)節(jié)損傷、銹蝕、老化、疲勞；基礎(chǔ)沉降、司機(jī)操作等等。綜上所述，通過監(jiān)測塔身頂部的偏斜量、晃動范圍和軌跡可以對塔機(jī)以下重大危險(xiǎn)源項(xiàng)目進(jìn)行排查：塔機(jī)結(jié)構(gòu)健康狀況

 

 

（1）配重是否匹配

 

判斷塔機(jī)配重安裝是否正常，快速診斷出配重過重、過輕或正常。

 

 

（2）側(cè)向垂直度誤差是否超標(biāo)

 

塔機(jī)安裝或頂升加節(jié)或增加附著架后側(cè)向垂直度是否正常。

 

（3）螺栓（銷軸）松動或主肢嚴(yán)重受損

 

能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)塔機(jī)主肢損傷或螺栓松動導(dǎo)致的塔機(jī)偏斜。

 

（4）判斷塔機(jī)基礎(chǔ)是否存在沉降

 

（5）判斷塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)是否存在嚴(yán)重?fù)p傷包括塔機(jī)機(jī)構(gòu)健康狀況：起升機(jī)構(gòu)低速檔是否有效或制動器是否有效；塔機(jī)安全裝置：風(fēng)速裝置是否有效，力矩限制裝置是否有效，等等。塔機(jī)司機(jī)違章操作，包括嚴(yán)重超載、偏拉斜吊、回轉(zhuǎn)打反車、猛吊猛放等。

 

 

（七）對塔機(jī)安全的意義

 

1．?dāng)?shù)字化

 

工作數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查看，讓司機(jī)操作做到“心中有數(shù)”

 

2．防超限超載、更安全可靠

 

密碼設(shè)計(jì)，設(shè)置數(shù)據(jù)不能隨意修改，防止私自調(diào)整，

 

3．存儲數(shù)據(jù)可追溯

 

可以對塔機(jī)的工作情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，大數(shù)據(jù)危險(xiǎn)源查找——排除。

 

 

4．多重監(jiān)督管理

 

通過管理平臺所有管理者可以隨時(shí)查看塔機(jī)工作情況，通過運(yùn)行綜合評估、塔機(jī)健康排查、司機(jī)管理、維保管理、安全監(jiān)控（黑匣子）、視頻可視化、空間限制器，構(gòu)建多方位立體化的塔機(jī)安全體系。

 

 

四、智慧塔吊的重要性

 

安全管理依靠傳統(tǒng)管理手段和新科技相輔相成，用大數(shù)據(jù)讓安全管理變的智能化、簡潔化，不僅降低了安全管理的難度，更從源頭上根本上規(guī)避了安全風(fēng)險(xiǎn)。塔機(jī)作為施工現(xiàn)場最主要的吊裝設(shè)備，如何標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化的管理，一直是現(xiàn)場安全管理的難點(diǎn)之一。“智慧塔吊”安全監(jiān)控管理系統(tǒng)創(chuàng)新與實(shí)踐，更快、有效地順應(yīng)和把握行業(yè)趨勢，贏得更強(qiáng)競爭力、更大發(fā)展、更高收益。 利用創(chuàng)新使生產(chǎn)管理更加高效，才是一個(gè)企業(yè)應(yīng)探索的方向。