摘要：在分析现有塔机安全监控系统的基础上，为了切实有效发挥塔机监控系统优势，基于实际需求，提出全面全过程塔机安全监控系统概念，并初步完成了系统；在多处现场对新监控系统进行了测试记录，结果表明这套全面全过程的塔机安全监控系统会成为塔机安全监控的守护神。
关键词：：塔机安全 监控系统
1 引言
我国塔式起重机2011 年保有量已经超过20 万台，每年还更新、增长2 到3 万台。与此同时，多年来塔机事故频频发生，给人民生命财产造成了巨大伤害，塔机事故已得到社会普遍关注。政府职能部门高度重视，制定了较为完善的规范与标准，对塔机设计、生产、使用、维护进行了强制性规定：2010 年7 月19 日国发〔2010〕23 号文《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》，明确提出" 大型起重机械要安装监控管理系统"；2012 年12 月，国家发布了标准GB /T 28264-2012《起重机械 安全监控管理系统》，表明塔机安全监控系统是社会发展必然趋势。
2 塔机安全监控系统发展现状
随着物联网技术的发展，充分使用现代测量、计算机、通信、网络技术实现塔机安全监控，是社会发展的必然。据公开资料，国内早在2004 年就开始研究塔机安全监控系统，2007 年开始，一些诸如塔机“黑匣子”、塔机“防碰撞”、塔机“工作空间限制器”等安全监控产品相继问世，这是市场上的第一代产品，对塔机安全监控和管理起到了一定作用。我们分析了产品的设计角度，其主要功能是为安全生产监控政府部门使用，强调“黑匣子”在塔机事故事后分析起作用。2011 年起，国内有许多公司，如杭州品茗、山东富友、上海睿技、郑州博睿特、北京安邦、上海航鼎等国内厂商开始推出基于互联网技术的塔式起重机安全监控系统，相对于早期第一代产品，这些产品功能已经比较完善，通过资料收集与整理，我们在表1 中列出这类监控产品目前的主要功能[1-2]。
虽然不同公司的不同型号产品在功能实现方式存在一定区别，但从核心功能来说，这些产品基本上都满足了GB/T 28264-2012《起重机械 安全监控管理系统》的要求，本质上没有明细区别。
这些产品在市场获得一定的应用，但由于产品与系统设计理念仍然侧重于政府安全生产监控部门使用，所以在有政府文件要求强制推广塔机安全监控的地区，例如内蒙古自治区、黑龙江省、陕西省、浙江省，由于不安装塔机监控系统不允许开工，所以塔机安全监控产品已经得到了广泛推广，取得了一定的效果，但是从实际使用效果来看，塔机安全监控设备安装的多，但真正有效使用的少，很多产品安装时能够上网，由于对直接用户帮助不大，缺少维护，使用一段时间后就看不到了；另外由于塔机安全监控设计理念与塔机产权部门脱节，塔机租赁公司和建设单位对塔机安全监控系统使用积极性不高，安装的塔机监控系统利用率低下。
用户花了不少钱，设备功能也满足国家要求，但实际效果一般，如何解决这个问题，是我们一直思考的环节。为了找出原因，我们分析了现在市场上主流产品，初步结论如下：
（1）产品侧重于塔机技术状态的监控，缺乏对驾驶员的监控和塔机安装监控；
（2）缺乏驾驶员身份管理和驾驶行为管理；
（3）产品缺乏塔机定期检查提示和塔机全过程寿命管理；
（4）产品缺乏对塔机基础管理，对塔身倾斜没有预警机制；
（5）没有全面全过程服务理念，监控功能通常仅供建筑安全监控部门使用。
我们认为正是上述的缺陷造成了塔机安全监控系统叫好不叫座，为了解决这个问题，我们提出了全面全过程塔机安全监控系统的概念，希望能够从真正买单的用户出发，解决他们遇到的实实在在问题。
3 全面全过程的塔机安全监控系统
塔式起重机是一项复杂度很高的垂直运输机械，从生产到使用，涉及多头管理，包括制造厂商、建机检测、建设（使用）单位、塔机产权单位、现场监理人员和建筑质量安全检测站（政府部门）等关联部门；随着计算机技术、物联网技术和通信技术的飞速发展和广泛应用，建设全面全过程管理的塔机安全监控系统已经成为可能；一套合适的塔机安全监控系统，要实现全面全过程监控，需要考虑到这个产业链上相关的所有环节，如何把这些环节有机组合起来是一个难题。基于此本文设计了全面全过程的塔机安全监控系统。系统主要由以下几个部分组成：监控中心设备、现场塔式起重机安全监控终端和多种传感器（变送器）、显示器和控制部件。系统示意图如图1所示。
图 1 塔机监控示意图
3.1监控中心设备与软件
组成包括：服务器组、网络设备、IC 卡读写卡器、电子地图（或远程地图服务）、数据库、应用软件；监控中心使用成熟、可靠的硬件平台，监控中心设备必须接入因特网；主要研发工作集中于监控系统的应用软件开发，监控系统软件采用基于Windows 操作系统，BS 架构，含通信软件、应用数据库软件、GIS 软件、塔机安全管理应用软件、IC 卡发放与管理软件等。更进一步，在智能手机上开发塔机安全管理应用程序。通过远程监控平台，实现塔机安全数据全方位共享，包括政府安全管理部门、施工单位、驾驶人员、设备租赁公司、施工监理单位等。
3.2塔机安全监控终端与现场侧监控设备
以塔式起重机安全监控终端为核心，外部配置重力传感器、定位器、水平编码器器、塔身垂直度（水平度）传感器、电子罗盘、显示屏、IC 卡读写卡器和其他可选现场传感器（风速、方位）和相关嵌入式软件。
3.3塔机IC 卡管理
塔机安装检查合格后，为每台塔机发放一张塔机非接触式IC 卡，IC 卡记录塔机安检状态、有效期、塔机允许使用位置、驾驶人员有效期等信息，只有安检合格、在有效期内的驾驶员和设备，才能获得IC 卡；持有效IC 卡才能操作塔机；现场塔机安全监控终端带有IC 卡读写卡器，当塔机不在有效期或者塔机位置与检查不一致时，塔机安全终端告警。
3.4驾驶行为分析
通过吊钩高度变化、小车位置变化和塔臂转角变化，结合起吊的重量，对驾驶员操作行为进行分析，并针对行为规范进行评分。对严重的违规驾驶行为，在现场就对驾驶员提出警示。事后驾驶员自己能从记录数据中分析出自己的驾驶行为，从而改善自己的驾驶行为，
减少事故的发生。
3.5塔机基础监测
可以使用专用塔机基础监控设备实现；为了降低成本，塔机安全监控终端可以接入多个安装在塔机基础上的电子水平度仪，监测地基与基础的稳定。同时系统采用稳定成熟的公用无线数据网实现塔机上网，考虑使用的成本和塔机数据大小，选用GPRS 实现数据传输功能。
参考文献：
[1] 吴圣强.基于安全人机工程学的塔式起重机安全监控系统设计研究[D].山东建筑大学，2014.
[2] 陈帅，周见行，姜伟.基于GSM的塔式起重机安全监控管理系统[J].机电工程，2011，28（3）：337-342.
论文作者:张芳1,项科忠2,俞朝3
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/18
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