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摘要：大型机械设备的安全管理日趋重视，随着物联网技术的成熟发展，塔吊安全监控预警系统能够实现对塔吊运行实时监控，发现操作不规范及时预警告知，数据及时传送云平台，便于监控塔吊运行的安全状况。南京泛悦中心项目塔吊安全监控预警系统的应用获得江苏省“智慧安监的研究与工程应用”课题支持，本文结合应用情况进行分析和总结。
关键词：塔吊安全；预警系统；实时监控；课题支持；
1 工程概况
秦淮区象房村（原家居乐）地块（泛悦中心）项目位于南京市秦淮区龙蟠中路与象房村路交叉口，地下3层，地上12层，建筑高度50m，总建筑面积约14.3万平方米，是集商业、办公、公寓为一体的商业综合体项目。
本工程共安装3台塔吊，满足地下室、裙房及3栋塔楼材料、构件等转运使用。3台塔吊覆盖交叉范围较大，使用效率较高，群塔作业频繁，安全监控难度较大。
本工程塔吊安全监控预警系统的应用获得江苏省“智慧安监的研究与工程应用”课题支持。项目部从基础施工阶段至今一直应用此系统，对塔吊运行进行了实时监控，有效地降低机械故障率，规避机械安全事故，保证了塔吊使用安全。
2 塔吊安全监控预警系统的应用
2.1应用背景
大型机械设备的使用安全不仅关系到施工人员、工程附近居民的生命与财产安全，也关系到企业的经营风险。大型机械设备监管困难，其运行安全状况以操作人员经验为主，缺乏科学有效的监控措施，无法准确掌控机械设备运行情况，一旦发生安全事故，后果极其严重。
实施机械设备安全管理就要求在使用过程中，采取各种技术措施和组织措施，防止和消除一切使机械遭到损坏、使人身受到伤害的因素和现象，避免机械事故的发生，实现施工机械的安全运行。
2.2技术要点
塔吊安全监控预警系统是基于传感器技术、嵌入式技术、数据采集技术、数据融合处理、无线传感网络与远程数据通信技术和智能体技术，从而实现危险作业自动报警并控制、实时动态的远程监管、远程报警告知，使得塔吊安全监控成为开放的多方参与的实时动态监控。
通过高精度传感器实时采集塔吊高度、幅度、起重量、起重力矩、起升高度、工作速度、吊钩可视化等数据，对塔吊操作进行实时监控，提醒指导司机操作，极大地提高了塔吊运行的安全性。该系统自动统计分析设备运行数据，实时传输设备的运行参数和提醒、违章、报警信息到云平台并一直保存。吊钩视频监控图像存储于设备内置的固态硬盘中，同时也可通过无线网络传送到监控平台，便于随时回放。塔吊安全监控预警系统分布图如图1所示。
图1：塔吊安全监控预警系统分布图
塔吊安全监控预警系统主要具备4项功能：
1）力和力矩监控
通过安装智能力矩监控设备，自动采集每吊重量并可实时显示查看。该系统智能判断塔吊的起重量与起重力矩，在控制塔吊危险操作时，自动控制降档减速或降档停止逐步减速，有效地保证塔吊的操作安全。
2）群塔作业监控
群塔作业时，每台塔吊均安装防碰撞监控设备，对塔吊作业状态（转角、半径、塔高等）进行实时监控，塔吊智能识别和判断碰撞危险区域。大臂进入碰撞危险区域，系统即开始声光预警，距离越近、报警越急，及时提醒塔吊司机停止危险方向的操作。
3）特定区域监控
塔吊大臂回转半径较大，容易出现大臂经过学校、马路、房屋、办公区等人员密集区域，塔吊钢丝绳容易碰触高压线，吊钩容易撞击高层建筑或其他周边高物。安装区域保护监控设备，设定塔吊作业区域，智能限制大臂或变幅禁入特定区域，实现特定区域保护。
4）吊钩视频监控
在大臂最前端安装球状监控仪，自动聚焦、追踪吊钩，能实时、无线发射高清视频至塔吊司机操作屏幕上，展现吊钩周围情况，保证塔吊司机可无死角地监控吊运范围，从而主动避免可能存在的各种碰撞隐患。
2.3应用价值
1）为项目管理提供有效可行的科技手段，大型机械设备监管更加直观且工作过程数据查询可追溯，使管理工作落到实处。
2）从源头规避事故发生，系统实时采集设备当前工作参数并指导司机正确操作。当设备运行参数超限时，系统自动切断危险设备工作电源，杜绝违章操作。
该系统的应用将从根本上改变机械设备的安全管理方式，做到事先预防事故，利用科技手段变被动管理为主动管理，最终减少乃至消灭机械设备安全事故隐患。
2.4应用范围
塔吊安全监控预警系统将互联网信息技术、物联网技术、移动终端智能化装备等技术结合，建立一套设备安全在线监控系统。该系统适用于安装使用塔吊的所有工程，尤其是群塔作业较多的大型工程，能够实时监控机械设备状态，故障离线实时反馈，实时暴露设备问题，定期输出设备的运行参数和诊断报告，评估设备的管理水平和性能状态，从而提升设备综合使用效率，降低设备故障率，避免设备安全事故的发生。
2.5应用效果
本工程共安装3台塔吊，每台均安装力矩、回转、风速、高度、幅度传感器及防碰撞黑匣子和吊钩视频监控系统，能够实时监控塔吊的运行情况，塔吊大臂实时显示运行位置如图2所示。
图2：塔吊实时运行平面图
该系统能够自动统计分析塔吊使用数据，显示当日吊重数据、告警情况、实时吊重及15日吊装次数和超载情况，便于指导现场合理组织及提前安排机械设备的维护保养工作。同时，根据告警情况有针对性的进行安全教育和重点监管。
3 实施成果分析
本工程塔吊安全监控预警系统自黑匣子安装开始至今共监控142天。此期间主要是基础施工及主体结构施工阶段，塔吊经常频繁使用，数据采集比较密集。塔式起重机工作等级统计表如图3所示。
图3：塔式起重机工作等级统计表
以上数据显示3号塔吊使用频率远高于其他塔吊，这与实际施工情况吻合。因为3号塔吊靠近钢筋加工场及外围施工道路，经常加班倒运材料，高峰期基本上24小时作业。同时，也因为高频率使用暴露出超载次数较多，过程中维修保养频繁。并且，根据数据反映2、3号塔吊设备提醒较多，对两位塔司多次进行安全教育，强化其安全意识，杜绝违章操作。
4总结与建议
塔吊安全监控预警系统的应用实现了大型机械设备的实时监控，使得设备性能状态时刻处于安全可控。它可以实时采集监控数据并及时分析总结，提供给项目管理人员决策使用，使得大型机械安全管理更加直观、有针对性，极大地提升了管理效率，规避了安全事故风险。同时，该系统的应用也有利于分析总结塔吊使用的经验数据，对以后承接类似工程的塔吊选型及布置具有指导意义。
该系统的应用也暴露出大型机械设备自身的信息化程度不够，未来需要设备供应商、使用单位、数字化监控技术服务商共同参与研发新的安全监控预警系统，优化大型机械设备自身系统，信息化数据能够直接反映设备运行全过程状态，使得大型机械设备使用更加智慧、安全。
参考文献
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[5]吕豪，智慧工地的几个典型应用[J]，施工企业管理，2017（4）；
论文作者:顾亮,祁迪,唐剑
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/28
标签：塔吊论文; 机械设备论文; 预警系统论文; 实时论文; 设备论文; 作业论文; 吊钩论文; 《建筑学研究前沿》2018年第28期论文;