基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的塔吊在線監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用探索

【摘要】施工現(xiàn)場(chǎng)大型機(jī)械一旦發(fā)生事故，會(huì)帶來無法挽回的損失。為了對(duì)塔吊建立有效的監(jiān)管體系，本項(xiàng)目引入在線監(jiān)控系統(tǒng)，用物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)搭建監(jiān)管平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)塔吊施工全過程的在線監(jiān)控，有效保證了現(xiàn)場(chǎng)施工的安全性和可靠性。

【關(guān)鍵詞】塔吊；在線；監(jiān)控系統(tǒng)；智慧工地

隨著建筑行業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，中國(guó)的高層建筑速度不斷地刷新著記錄，塔吊作為最常用的大型機(jī)械卻屢發(fā)安全事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)全國(guó)發(fā)生的塔吊事故在2013年有130起，在2014年有88起[1]。2017年7月22日珠海區(qū)振興大街發(fā)生一起倒塌事故，造成7人死亡，2人重傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)847萬(wàn)元；2017年7月24日舒城工地發(fā)生倒塌事故，造成一死三傷，等等。由于塔吊作為主要的材料運(yùn)輸機(jī)械，重量大，跨度大，一旦出現(xiàn)安全事故，都會(huì)帶來嚴(yán)重的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失，而傳統(tǒng)的管理手段顯然已不能滿足當(dāng)今施工現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)管理，建筑行業(yè)急需一個(gè)能快速、精準(zhǔn)識(shí)別危險(xiǎn)情況并進(jìn)行預(yù)警的塔吊監(jiān)控系統(tǒng)。

在江蘇省“智慧安監(jiān)的研究與工程應(yīng)用”課題支持下，江北新區(qū)服務(wù)貿(mào)易創(chuàng)新發(fā)展大廈項(xiàng)目引入塔吊在線監(jiān)控管理系統(tǒng)，本文基于此背景，對(duì)塔吊自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行了初步的探索。

1、系統(tǒng)實(shí)施內(nèi)容

1.1系統(tǒng)總體框架

監(jiān)控系統(tǒng)總體框架如圖1

1.1.1 重量、力矩監(jiān)測(cè)模塊

起重機(jī)在工作時(shí)，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而經(jīng)常改變工況進(jìn)行起重作業(yè)，如改變起吊角度（幅度）、起吊臂長(zhǎng)等，而在不同工況參數(shù)下所能起吊的最大額定起重量及工作最大、最小變幅是相應(yīng)不同的，因此需要一套裝置對(duì)以上參數(shù)綜合監(jiān)測(cè)判斷，作出起重機(jī)正常工作、滿載、超載、變幅超上限、變幅超下限等工作狀態(tài)的指示并相應(yīng)報(bào)警、提示、控制，以保證起重機(jī)械的正常工作，如圖2（a）。

1.1.2 風(fēng)速傳感模塊

圖2（b）為風(fēng)速傳感器，可實(shí)時(shí)獲得風(fēng)速狀況并進(jìn)行大風(fēng)報(bào)警，可靠性高、抗干擾力強(qiáng)，適合惡劣的工作環(huán)境。

1.1.3 大臂回轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)模塊

通過在塔機(jī)轉(zhuǎn)盤處安裝回轉(zhuǎn)傳感器圖2（c），實(shí)時(shí)反饋塔吊旋轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)群塔防碰撞預(yù)警。

1.1.4 高度、幅度監(jiān)測(cè)模塊

通過在限位器與吊鉤上安裝距離傳感器圖2（d），可實(shí)時(shí)測(cè)量塔吊吊鉤的高度與幅度信息并反饋在司機(jī)的控住主屏。

1.1.5 “黑匣子”監(jiān)控模塊

通過在塔身安裝的各類傳感器，對(duì)塔吊的各項(xiàng)安全數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過主機(jī)屏幕顯示各項(xiàng)參數(shù)，方便塔機(jī)操作人員動(dòng)態(tài)掌握塔吊運(yùn)行狀況，保證塔機(jī)安全工作。如圖2（f）。

1.2 智慧工地監(jiān)控云平臺(tái)

服貿(mào)大廈智慧工地平臺(tái)是以物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備監(jiān)管為核心，制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，通過數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)上傳實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對(duì)工地進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理[2]。系統(tǒng)以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，云計(jì)算及深度學(xué)習(xí)為手段，實(shí)現(xiàn)施工過程中智慧化管理、智慧化生產(chǎn)、智慧化監(jiān)控、智慧化服務(wù)四化目標(biāo)。

通過WSN（WirelessSensorNetworks）技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)通過無線信號(hào)模塊傳輸同步至智慧平臺(tái)，每一項(xiàng)安全數(shù)據(jù)都將反應(yīng)在監(jiān)控平臺(tái)上，包括力矩百分比、風(fēng)速、起重量、高度、幅度等。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)第一時(shí)間通過彈窗、短信等方式推送給項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。

2、實(shí)施結(jié)果

通過現(xiàn)場(chǎng)使用，本系統(tǒng)能夠穩(wěn)定采集塔吊的運(yùn)行狀態(tài)，云平臺(tái)能夠正常接收實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)記錄報(bào)警信息，管理人員能夠通過智慧工地云平臺(tái)網(wǎng)站進(jìn)行有效監(jiān)管。通過監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄，為塔吊安全監(jiān)管評(píng)價(jià)提供了有力的依據(jù)；基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧工地平臺(tái)搭建，使得項(xiàng)目部、施工企業(yè)、建設(shè)單位、監(jiān)理單位等均可同步實(shí)時(shí)獲得現(xiàn)場(chǎng)信息，實(shí)現(xiàn)真正意義上的多方協(xié)同和監(jiān)察。

結(jié)語(yǔ)：

隨著物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的飛速發(fā)展，必定對(duì)智慧建造這一理念帶來極大的促進(jìn)作用。本項(xiàng)目通過塔吊自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了施工現(xiàn)場(chǎng)的管理效率，有效降低了塔吊的事故風(fēng)險(xiǎn)，并通過全周期的數(shù)據(jù)采集，為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的管理決策提供了數(shù)據(jù)支撐，規(guī)范了施工現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)行為。通過塔吊自動(dòng)在線監(jiān)控管理系統(tǒng)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)施工的數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，為智慧工地的推廣打下了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]余群舟，孫博文，駱漢賓等.塔吊事故統(tǒng)計(jì)分析[J].建筑安全，2015，30（11）：10-13.

[2]張青春，王偉庚，孫志勇.ZigBee技術(shù)在塔吊安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2014，22（8）.

作者簡(jiǎn)介：

顧超，南通四建集團(tuán)有限公司，江蘇南京；

施德忠，南通四建集團(tuán)有限公司，江蘇南京

丁小虎，南京市建筑安全監(jiān)督站，江蘇南京；

李朝智，南京市建筑安全監(jiān)督站，江蘇南京。