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摘要：随着建设用地资源的稀缺以及框架结构、框剪结构等工程施工技术不断进步，超高层、高层、小高层结构越来越受到建筑市场的亲睐，作为现场施工作业必不可少的运输设备塔吊得到了越来越广泛的应用，然而由于塔机的工作重心高、起重载荷大、运行速度快，而且在工作过程中频繁启动、制动，存在比较大的动载荷，因此塔机在工作中蕴藏较多的危险因素，容易发生恶性事故。根据建设部安委会做出的《2017年上半年房屋市政工程生产安全事故情况通报》中，2017年上半年，房屋市政工程生产安全事故按照类型划分，起重伤害事故22起，占总数的7.07%，给人民的生命和财产带来了巨大的损失，总体形势不容乐观。
本文主要以金融街华嘉项目为背景，阐述了塔吊安全监控系统在施工过程中的应用及所取得的效果。
关键词：塔吊；起重伤害；安全监控系统
一、工程概况
华嘉项目位于北京市西城区西二环金融街东侧E区，东至金融街锦什坊街35号，南至华嘉胡同，西至金融大街，北至王府仓胡同。因现场周边情况复杂，影响塔吊布置及运行的因素较多，综合各种影响最终本工程施工现场总共布置4台塔吊，每台塔吊之间关系平面图如下所示。
为了有效避免群塔作业可能带来的安全事故隐患，华嘉项目部采取了一系列的安全保证措施，包括塔吊进场安装验收备案制度、编制安装方案及技术交底、对塔司和信号工进行上岗前的培训等，其中最为重要的一项措施就是为塔吊安装了安全监控系统。
二、塔吊安全监控系统组成及工作原理
塔吊安全监控系统由塔吊监控平台（远程监控云平台和地面实时监控软件）、数据传输与存储系统、塔吊黑匣子监控硬件设备三个子系统组成，通过安装在塔吊上的高度、变幅、回转、吊重、风速等传感采集设备来采集数据，通过主机的加工处理并结合三维防碰撞算法，分别计算塔机不同行为的碰撞危险度，以及危险方向，然后发出控制指令,可以有效预防塔式起重机械的超载、碰撞、倾覆等安全事故。并结合无线通讯和GPRS通讯,将塔机运行过程数据留存到监控主机并实时传输到在线系统监控平台，让安全看得见，事故可留痕，可追溯。
三、项目部采用监控系统的主要功能
塔吊安全监控系统在项目的实际应用中可以实现的功能有：超载限制功能、小车幅度限位功能、超力矩限制功能、吊钩高度限位功能、回转限位功能、区域保护功能、精准吊装功能、群塔作业防碰撞功能、黑匣子记录功能、云平台远程监控功能、地面实时监控功能等多项功能。
本项目主要采用的六大功能有超载限制功能、超力矩限制功能、区域保护功能、群塔作业防碰撞功能、云平台远程监控功能、地面实时监控功能。
1、超载限制功能
通过在塔吊上安装吊重传感器可以测量塔吊每吊重物的实际重量（误差率5%），根据塔吊自身的荷载表，当重物的重量超过系统设置的预警值（该值可根据项目实际情况调整，一般为额定荷载的百分比）时，监控系统会进行声光和语音预警，当重物的重量超过系统设置的报警值时，监控系统会进行报警，并禁止重物起吊。
2、超力矩限制功能
塔吊安装了吊重和变幅传感器后，根据力矩=力*力臂，系统会自动计算小车在不同位置的力矩值，随着小车的行进，当力矩值达到系统设置的预警值（额定力矩的百分比）时，系统会发出声光和语音报警，并自动将小车由高速切为低速，当力矩值达到系统设置的报警值时，系统禁止小车行进。
3、区域保护功能
本工程北侧为一五九中学，塔吊禁止在学校上空区域吊运材料，项目部初期计划搭设防护装置进行保护，但是由于成本高，效果又不是非常的好，最终决定采用塔吊安全监控系统的区域保护功能。
通过塔吊监控系统的区域保护功能，在塔吊的工作范围内，任意设定一区域，在该区域里通过设置区域保护功能，可以实现小车或塔吊转角的控制，当塔吊小车或回转角度到达保护区域的预警值时，系统会自动将塔吊的小车或回转由高速切至低速状态，并发出声光和语音报警，当塔吊小车或回转角度到达保护区域的报警值时，系统会自动将小车或回转进行断电，进而达到实现区域保护的目的。
4、群塔防碰撞功能
本工程场地狭小，塔吊平面布置时一方面需综合考虑尽可能的将施工区域、材料加工场地及堆场区域、材料卸货区域等全面覆盖或最大面积覆盖，另一方面必须考虑不得覆盖北侧一五九中学及尽量少覆盖临建办公区及生活区，除此之外还有施工进度、附臂距离、吊次、承载力等多方面的因素影响，现场布置的四台塔吊之间相互制约、相互影响，因此采用塔吊安全监控系统的防碰撞功能也是十分必要的，通过使用监控系统的防碰撞功能，可以有效避免施工现象群塔作业的碰撞安全隐患。
通过安装无线通讯模块（433模块），将现场的塔吊控制系统组成一个通讯网络，塔吊通过安装的变幅传感器和回转传感器采集塔机的实时数据，发送至主机及相邻碰撞关系的塔吊，通过三维防碰撞计算模型，系统自动计算塔吊间的距离，并根据设定的碰撞的角度和幅度预报警值发出控制指令，实现群塔作业的防碰撞控制。
5、云平台远程监控功能
项目部可通过平台账号实现对现场塔吊的作业情况进行远程监控和管理，通过监控平台，可以实现实时监控、电子地图、违章信息、报警信息、提醒信息、统计报表等功能。
实时监控功能：通过该功能，可实现对项目现场的塔吊进行监控状态查看、塔吊模拟监控、运行数据查询、运行时间查询、吊重数据查询等功能。
违章信息查询：通过该功能，可以查看现场塔吊的违章记录并支持回放。
报警信息：如果安装了风速和倾斜报警设备，可以在通过此界面查看相关报警信息。
提醒信息：通过此页面，可以查看现场塔吊设备发出的超载、限位、碰撞、限行区域保护等各种提醒信息的统计及详细数据分析及回放。
统计报表：系统提供塔式起重机工作等级统计表、设备离线时长一览表、司机作业情况统计一览表、力矩百分比统计一览表、群塔统计一览表等多种报表分析，便于企业对现场塔吊工作状况进行统计管理。
6、地面软件实时监控功能
该监控功能正常有效距离600m，安装该功能（软件和硬件）后，施工项目部可通过地面监控软件实时观看现场塔吊的作业情况。由于监控方式原因，此监控功能实时性比云平台更及时，且可通过该平台对现场塔吊监控系统的各种参数远程设置和调整。
四、使用效果
1、本项目通过使用该监控系统，可在地面端对塔吊运行情况进行实时监测，有效控制大臂、小车运动方向，预防超载超力矩、碰撞剐蹭等现象，避免了由于人的不安全因素而造成的安全事故，到目前为止项目部塔吊总违章次数1次且未发生任何一起因塔吊引起的安全事故。
3、公司和项目部可以通过云平台远程了解和统计现场塔吊的运行数据，掌握了对现场塔吊作业的第一手资料，强化管理的有效性、真实性和及时性。
五、结语
本工程塔吊安装安全监控系统后，未发生一起因塔吊引起的安全事故，安全监控系统的研究和使用体现了现代工程的科技化和智能化，减少了意外事故的发生的同时提高了生产效率，而科技的进步将不断为塔吊的智能化操作提供了可能。
参考文献
[1]雷红.对塔吊防碰撞系统的探讨.
[2]余前金.塔式起重机安全监控系统设计.
[3]张南庆.塔式起重机安全监控系统的研究与实现.
[4]邓亮华.塔式起重机安全监控系统的研究与应用.
论文作者:王玉兰,薛刚
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/20
标签：塔吊论文; 功能论文; 监控系统论文; 力矩论文; 作业论文; 区域论文; 小车论文; 《基层建设》2017年第35期论文;