摘要：在改革开放的新时期，随着社会生产的不断发展，建筑物越建越高，塔机的使用环境也越来越复杂，然而塔机操作人员还基本只能依靠地面指挥人员的指挥来进行操作，具有极大的安全隐患。随着微电子技术和无线电技术的不断发展与应用，为塔机吊钩的智能化奠定了基础，通过高清摄像头、传感器和无线传输装置，能够实现吊钩的智能化。
关键词：塔机；智能吊钩
引言
塔机，其全名为塔式起重机，又常被人们称为塔吊，是建筑工程施工当中的起重设备。通常来说，塔机按照其各个部分的功能，主要分为基础、塔身、顶升、回转、起升、平衡臂与起重臂等等，为了保证塔机能够更加安全、可靠的运行，本文重点研究塔机在设计、制造与安装过程中的安全问题与解决对策。
1概述
智能吊钩系统主要由称重系统、高清视频监控系统、无线传输系统、供电系统和智能控制系统等组成。称重系统主要包括称重轴和称重模块。无线传输系统包括无线电发射器、中继器和无线接收器。高清视频监控系统包括高清摄像头、存储器、显示器。供电系统包括发电装置和蓄电装置。智能控制系统包括称重传感器、测距传感器和控制器。
2技术方案
2.1塔机制造安全问题
1）焊接安全问题焊接结构生产过程当中，因为结构设计不规范，各个焊件连接不合理，焊接接头处存在较多缺陷，如咬边、气孔等等，如果施工过程中存在违规操作，很容易出现严重的安全问题。因此，对于塔机制造企业来讲，要充分认识到焊接安全问题，加强焊接安全管理力度，不断减少塔机制造焊接安全问题的出现。2）材料安全问题在塔机金属结构当中，常见的构件主要有平衡臂架、起重臂架与载重小车钢架等等，如果材料质量不达标，则特别容易发生施工安全问题。例如，在某大型工程项目工地当中，施工作业人员在运用5013型号的塔机时，因为塔机内部部分材料质量不达标，出现了严重的起重臂折断安全事故，塔身的主弦杆发生断裂，有关检验部门进行检验之后发现，角钢厚度不达标，材料当中存有一定量的氧化物。为了保证塔机更加安全，制造企业要认真认识到提升材料安全性能的重要性，不断减少大规模施工事故的出现。3）塔机配套件质量安全问题作为塔机的核心机构，起升机构的性能，对塔机的工作性能起到决定性作用，其安全性与可靠性对塔机的整体性影响特别大。大部分的制造厂家全部都是根据图纸，进行自主安全，但是，因为设计不当原因，再加上设备选型不合理，塔机内部的电机功能较差，参数不合理，使得塔机的起升速率不断下降，影响塔机今后的安全运行水平。想要提升塔机的安全性能与可靠性能，塔机制造生产厂家需要加强配套件质量安全检验力度，选择合理的回转机构，进一步提升塔机的精度。
2.2起重机吊钩的设计
目前施工现场使用的起重机吊钩五花八门，所以吊钩的问题直接关系着塔机的使用安全，这里我们主要分析吊钩组的重量问题，吊钩组的重量所影响的是水平臂塔机升降钢丝绳的下垂情况和空载是吊钩的下降性能，而吊钩组过重会降低起重量而影响整个起重机的起重性能，过轻则会增加起重量而提高塔机的起重性能，但如果过轻在空载时就会影响其下降中的抗干扰能力，挠度过大就会产生摆动而与其他结构刮碰缠绕，就会造成安全隐患。而此种情况也会出现在空载上升的过程中，一旦上升中出现回旋并与脚手架和混凝土结构相挂就会造成事故。在设计中应将吊钩组的重量作为一个安全问题看待，设计时进行合理的优化，防止其出现类似事故。设计中应综合考虑各种因素，调整吊钩组的重量使其到达一个最佳的平衡点，在保证起重重量的同时，降低其挠度过大而产生的安全隐患。
2.3防碰撞系统的传输
塔机监测系统不仅采集自身各传感器的数据，为实现防碰撞功能，还要交换相邻塔机的工作参数，建立可靠的数据传输系统。由于塔机之间距离较远，还有障碍物存在，有线数据传输难以实现，无线传输成为首选方式。目前主要的无线传输技术有无线网络通信（GPRS）、无线局域网（Wi-Fi）、蓝牙（Bluetooth）、红外线数据通信IrDA和ZigBee等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于小范围内塔机群的监测，可考虑Wi-Fi、Bluetooth及ZigBee技术应用，特别是ZigBee，因具备近距离、低功耗、安全性好、可靠性高、容量大、简单易用且廉价等特点，得到了更广泛的应用。对跨地域多个塔机群的监控，可以借助GPRS无线网络通信技术，将施工现场采集到的参数信息远程传输到监测平台，由于GPRS与Internet无缝接入，所以只要GPRS网络覆盖到的地方都在可监控的范围之下。GPRS无线网络通信技术，不仅使塔机操作者能实时了解工况，而且也方便塔机生产者或租赁者掌握塔机产品的工况，从而对安全隐患进行提前预警和必要的维护。
2.4高清视频监控系统
通过在吊钩上设置带云台的高清摄像头来采集视频信号，云台的加入很好地解决了因吊钩晃动而导致的画面不稳定的问题。视频信号通过无线传输系统实时回传给驾驶室显示器，操作人员可随时了解吊装物及周围状况。
2.5智能控制系统
该系统也是智能吊钩的关键所在，无线接收器将数据传输给控制器后，控制器根据预先设计程序部分参与塔机的控制。该控制器采用双CPU控制，当一个CPU工作时，另一个CPU进行监控。如果前者产生错误指令，后者将切断前者的工作指令，以保证智能控制系统的稳定性和可靠性。
2.6系统功能
通过实施上述技术方案的智能吊钩具有以下功能：（1）防冲顶：通过测距仪实时测定吊钩与小车之间的距离，并将数据传输至驾驶室主机，控制系统进行控制。（2）防超载：称重系统测出一个重量信号、测距仪测出一个距离信号后，控制系统会将数据与其预存数据进行对比。若此时在位置所吊载荷超过规定值，控制系统将直接锁止小车向远离塔身方向的运动，并且只允许吊钩低速下降。（3）可视化吊装：吊钩上高清摄像头实时采集视频信号并传输到驾驶室显示器，操作人员可以通过屏幕实时了解吊装状况。（4）防碰撞：通过测距传感器实时监测周围障碍物，与障碍物距离达到设定距离后自动向操作人员报警。
2.7塔式起重机的防风设计
起重机的抗风设计包括工作状态和非工作状态。首先不能遗漏，其次风压取值要准确。工作状态最大风压，用于计算金属结构的强度、刚度及稳定性，验算整机工作状态下的抗倾覆稳定性；非工作状态计算风压，用于验算此事其中金属结构的强度、整机抗倾覆稳定性和起重机的防风抗滑安全装置的设计计算。
2.8易于忽视的载重小车防侧翻装置
水平臂架小车变幅的塔机，其载重小车安装有起重用滑轮组、行走用滑轮组、行车用车轮、维修用平台、牵绳张紧装置等。部分单位用维修平台载重，导致小车的另一侧翘起，进而滚轮从起重机下弦短上表面滑落，载重小车整体向一侧倾翻。因此，在中小车的结构设计时，应当重视这一安全隐患，最好在横梁与竖粱之间增加五边形立筋板，这样既起到了结构加强与减少变形的作用，又能防止载重小车整体向一侧倾翻。
结语
通过在JP560大型平头塔机上实施上述智能吊钩方案，达到了预期效果。智能吊钩系统的引入使塔机具有了智能化、节省人力、作业安全等特点，为塔机的现代化、智能化做出了有益的尝试。今后需要进一步研究各种工况下智能吊钩的适应性，提高其智能化程度，满足各种施工工况的需要。
参考文献：
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［5］魏崇毓，韩永亮.云台控制系统的研究与设计［J］.科技信息，2011，（03）.
论文作者:黄林敏,严春明,范树会,杨志昆
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
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