摘要：塔式起重机简称塔吊，是一种动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。优点是作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。在分析塔式起重机管理现状的基础上，提出利用塔式起重机黑匣子结合吊装区域的物料识别方法，获取塔式起重机吊运工作循环信息，通过大数据分析，准确掌握现场塔式起重机的吊运工作效率，为施工过程塔式起重机的精细化管理提供依据。
关键词：塔式起重机；安全性；展望
引言
建筑施工过程中，塔式起重机是重要的垂直运输工具，钢筋、模板、钢管等材料的运输，钢构件的吊装都需要用到。施工中塔式起重机租赁（购买）和使用费用高达数百万甚至千万，占据设备费用的比例极高。有研究表明，塔式起重机的管理对工程进度、质量、安全及成本影响很大，科学合理地配置及使用建筑机械设备，能够加快施工进度，给企业带来可观的经济效益。目前，施工过程中塔式起重机的使用管理，多凭借既往工程经验，但近几年随着施工技术发展，原有经验已不能满足要求，特别是大型群体和超高层建筑的施工，对起重运输设备管理提出了更高要求，现场塔式起重机管理粗放混乱，管理协调难度大，导致设备使用效率低下，在这种情况下，只有利用科学的计算和管理手段，对施工塔式起重机进行精细化管理，准确把控设备工效，才能给企业带来效益。
1塔式起重机规划与管理
目前，项目前期策划过程中，塔式起重机的选型会考虑工期、构件分布、吊重、吊次、安拆等多方面因素的影响，一般情况是首先考虑施工最大起重量要求，在基本确定塔式起重机型号的基础上，根据施工方已确定的工期、每天排班数及施工现场所需吊运的钢筋、模板以及其他构件的总量，计算工期内总吊次。参照《建筑施工手册（缩印本）》塔式起重机需用量计算公式，确定塔式起重机数量。
式中：N为塔式起重机需用台数；T为工期；m为每天工作吊次；K为时间利用系数，取0.8～0.9；Qi为各类构件的工程总量（件或t）；Pi为塔式起重机相应的每次吊运量（件/吊次或t/吊次）。上述计算中，塔式起重机的规划取决于其吊运能力，包括每天吊次m及每次吊运量Pi，这些参数又与物料种类、吊运高度及调度安排等多方因素有关，目前多以经验为依据。此外，施工过程中塔式起重机是主要的起重运输设备，不仅要完成半成品以及周转材料的吊装，还需要吊装大型钢构件，钢构件的定位和校正也占用了塔式起重机大量工作时间。实际工程中，通常由总包协调各分包单位对塔式起重机的使用，经常发生在紧张时段各分包抢占塔式起重机、非紧张时段塔式起重机闲置的现象，导致设备浪费。大量经验表明，塔式起重机的日常调度管理直接影响其利用率，为保证施工进度要求，施工过程中，需要合理分配塔式起重机各个作业时段，如白天吊装钢构件，晚上吊装钢筋、模板等土建材料，才能提高塔式起重机利用率，然而施工中塔式起重机的调度管理缺乏实际工程数据支撑，缺乏精细化管理手段。
2塔式起重机安全性研究
随着市场建筑工程往大型化、复杂化、快速化发展，塔式起重设备也相应地朝着自动化、多功能、大型化路线发展，施工现场对于大型设备的安全监管将是未来建筑工程安全管理发展的重中之重。智慧化工地建设引入塔式起重机实时状态过程监控系统，将塔吊的主要安全参数实时反馈于后台，并对塔吊司机的违章操作形成记录，施工现场安全管理人员可以根据违章记录、报警数据进行针对性安全教育和管理，以达到减少事故发生概率、提高生产效率的目的。
2.1起重设备防碰撞系统
由于施工现场可利用场地过小，为方便材料转运和现场施工，每台塔吊均有交叉，塔吊交叉就会产生碰撞的安全隐患，塔吊碰撞发生前，现场安全管理人员通常无法提前预知，一般碰撞都是突发、无意的概率很大，一旦发生碰撞后果不堪设想。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆起重设备防碰撞系统就是防止塔吊之间在相交旋转半径内，两台塔吊动臂之间的传感器互相交互信息，通过计算机算出塔吊之间的相互位置及运行状态，当塔吊动臂或者吊钩之间的距离小于设定的限值时，塔吊操作室内报警装置会产生报警蜂鸣声，此时，塔吊操作人员必须采取相应措施防止碰撞的发生，否则系统会自动断电以防止悲剧发生。
2.2塔吊过载报警系统
塔吊过载报警系统主要通过幅度传感器和重量传感器配合使用传输吊重和起重力矩，一般安装在塔式起重机起升缆绳定滑轮内。以3#塔吊为例，型号为TP63，最大起重量4吨，最大幅度起重量1吨，位于不同的起重幅度有不同的起重量最大限制，比如查表知道塔钩位于38m处最大起重量1.48吨，那么位于38m幅度位置塔吊最大起重力矩为38*1.48=56.24t•m，将每一处的最大力矩连成最大力矩曲线图，设置实时力矩达到最大力矩的规定百分比设定值时塔吊起重报警。同理吊重也可通过曲线对比图展示实时吊重信息。如下图所示，即为后台实时力矩和吊重数据传输。当重量传感器感应吊重，再通过计算机编程的力矩计算公式自动计算出起重力矩，生成折线图，当超过设定报警阀值时，塔吊操作室内蜂鸣报警，给接收数据端同时产生报警数据，实时告知安全管理人员，直至塔吊操作员采取改正措施后，塔机操作室内蜂鸣报警方可解除。
2.3对塔吊司机及时警示、干预，避免安全隐患发生
塔吊司机可以根据塔机内屏幕实时观察塔吊运行状态，如起重量、起重力矩、风速等设定的安全限值达到报警时，塔机操作室内报警器就会发出蜂鸣声，蜂鸣声直至塔吊司机采取操作措施回归正常运行数值后，蜂鸣声才会停止。这样，就会避免因为塔吊司机操作失误或者疲劳走神导致危险情况的发生。
2.4向手机APP传输实时数据，辅助地面安全人员管理
现场安全人员只能定期检查塔吊固定、稳定情况，塔吊上自己在高处作业，地面安全员对于塔吊司机的违规操作的出现无法实现实时监管，而运用现在云平台技术，智慧工地技术人员可以在手机客户端开发对应的安全管理APP，并为每个安全管理人员配置安全管理登录账号，塔吊司机的违章记录，塔吊的安全报警信息均可以与平台数据同步，这样现场安全管理人员可以方便地、随时随地地对大型实现设备安全管理，对操作工人违章进行针对性安全教育。
2.5数据存储记录，发生问题时安全监管部门方便查询
对于塔吊运行的任何数据信息及视频信息，均可以保存60天以上，一旦发生安全事故，安全监管部门可以轻易查询到塔吊运行信息，分析对比导致事故产生的根本原因，作为事故调查的直接证据。即使事故未曾发生，安全监管部门也可以通过互联网和云平台技术，在安监站直接查看施工现场的塔吊实时运行状态和往期运行记录，在办公室内即可对施工现场实现远程监督，检查往期的违章操作行为，促使形成现场施工安全巡检时刻不放松的状态。
结束语
通过塔式起重机黑匣子采集塔式起重机运行的大数据，利用工作循环判断及吊装区的物料识别方法，准确把控施工过程中塔式起重机吊运信息以及调度安排，为施工现场塔式起重机精细化管理提供依据，有利于提高塔式起重机的工作效率，为施工企业带来直接的经济效益。
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论文作者:胡益
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/29
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