智慧工地塔吊安全管理系統(tǒng)解決方案

塔吊安全管理系統(tǒng)1需求分析塔式起重機(jī)是現(xiàn)代施工中必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，是施工企業(yè)裝備水平的標(biāo)志性重要裝備之一。隨著近年來(lái)建筑行業(yè)塔機(jī)的大量使用，由于塔機(jī)違規(guī)超限作業(yè)和塔機(jī)群干涉碰撞等引發(fā)的各類(lèi)塔機(jī)運(yùn)行安全事故頻繁發(fā)生，造成了巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。典型事故現(xiàn)場(chǎng)：——數(shù)百起事故，數(shù)百人傷亡——損失慘重、教訓(xùn)慘痛——巨大損失、沉重負(fù)擔(dān)——根治必須通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)手段據(jù)國(guó)內(nèi)權(quán)威部門(mén)對(duì)1200例塔機(jī)事故的調(diào)查分析中發(fā)現(xiàn)，塔機(jī)傾翻和斷臂等事故占了塔機(jī)事故的70%，而這些事故的主要原因是超載和違章作業(yè)引起的。目前，全國(guó)在用的建筑起重機(jī)70多萬(wàn)臺(tái)，并且每年以2萬(wàn)臺(tái)的數(shù)量在逐年增加，如不采取積極有效的措施進(jìn)行治理，事故增加的勢(shì)頭將不可遏制。2010年7月19日，國(guó)務(wù)院下發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》，以煤礦、非煤礦山、交通運(yùn)輸、建筑施工、危險(xiǎn)化學(xué)品、煙花爆竹、民用爆炸物品、冶金等行業(yè)（領(lǐng)域）為重點(diǎn)，全面加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作，規(guī)定多達(dá)32條?！锻ㄖ返谌龡l第9點(diǎn)：強(qiáng)制推行先進(jìn)適用的技術(shù)裝備。大型起重機(jī)械要安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)；積極推進(jìn)信息化建設(shè)，努力提高企業(yè)安全防護(hù)水平。2008年8月7日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50312008《塔式起重機(jī)》頒布施行，明確要求塔式起重機(jī)“配備安全報(bào)警與顯示記錄裝置”。市場(chǎng)迫切需要在塔式起重機(jī)搭建一套安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，來(lái)降低安全生產(chǎn)事故發(fā)生，最大限度杜絕人員傷亡。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)在塔式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)中，通過(guò)高精度傳感器采集塔機(jī)的風(fēng)速、載荷、回轉(zhuǎn)、幅度和高度信息，控制器根據(jù)實(shí)時(shí)采集的信息做出安全報(bào)警和規(guī)避危險(xiǎn)的措施，同時(shí)把相關(guān)的安全信息發(fā)送給服務(wù)器，塔機(jī)的監(jiān)管部門(mén)可通過(guò)客戶端查看到網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)塔機(jī)的運(yùn)行情況。在群塔的解決方案中，塔機(jī)與塔機(jī)之間采用WSN進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，從而在單塔的解決方案的基礎(chǔ)上，能夠得到塔機(jī)之間的位置信息，解決群塔間相互碰撞的問(wèn)題。3系統(tǒng)組成塔式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，基于傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)融合處理、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信技術(shù)，高效率地完整實(shí)現(xiàn)建筑塔機(jī)單機(jī)運(yùn)行和群塔干涉作業(yè)防碰撞的實(shí)時(shí)監(jiān)控與聲光預(yù)警報(bào)警功能，并在報(bào)警的同時(shí)自動(dòng)中止塔機(jī)危險(xiǎn)動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)了開(kāi)放式的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在對(duì)塔機(jī)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)控、運(yùn)行記錄和聲光報(bào)警的同時(shí)，通過(guò)遠(yuǎn)程高速無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，將塔機(jī)運(yùn)行工況安全數(shù)據(jù)和預(yù)警報(bào)警信息實(shí)時(shí)發(fā)送到GIS可視化監(jiān)控平臺(tái)，并能在報(bào)警時(shí)自動(dòng)觸發(fā)手機(jī)短信向相關(guān)人員報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程報(bào)警和遠(yuǎn)程告知，使得塔機(jī)安全監(jiān)控成為開(kāi)放的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。從技術(shù)手段上保障了對(duì)塔機(jī)使用過(guò)程和行為的及時(shí)監(jiān)管，切實(shí)防范、管控設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的危險(xiǎn)因素和安全隱患，有效地防范和減少了塔機(jī)安全生產(chǎn)事故發(fā)生。4功能介紹4.1前置系統(tǒng)主要功能＞向操作者顯示塔機(jī)當(dāng)前的工作參數(shù)，即：載重、幅度、力矩、起升高度和回轉(zhuǎn)角度。＞在達(dá)到額定載荷的90%時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警提醒操作者注意。＞當(dāng)塔機(jī)在超風(fēng)速條件下作業(yè)時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警。＞當(dāng)塔機(jī)運(yùn)行靠近高壓線或建筑物等禁行區(qū)時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警。＞當(dāng)多臺(tái)塔機(jī)同時(shí)作業(yè)，塔機(jī)有發(fā)生碰撞可能時(shí)，發(fā)出報(bào)警并阻止向危險(xiǎn)方向運(yùn)動(dòng)。＞參數(shù)記錄：可記錄16000個(gè)工作循環(huán)數(shù)據(jù)，可下載后保存、查看，方便統(tǒng)計(jì)管理。＞系統(tǒng)可以顯示所管理塔機(jī)的分布及相關(guān)基本信息。＞顯示塔機(jī)開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間。＞實(shí)時(shí)顯示塔機(jī)載荷、幅度、回轉(zhuǎn)角度、起升高度、起升速度等信息。塔機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)采集吊重、變幅、高度、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角、環(huán)境風(fēng)速等多項(xiàng)安全作業(yè)工況指標(biāo)數(shù)據(jù)。

實(shí)時(shí)顯示通過(guò)顯示屏幕以圖形數(shù)值實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前工作參數(shù)和報(bào)警信息，使司機(jī)直觀了解塔機(jī)工作狀態(tài)，正確操作.單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控監(jiān)控單臺(tái)塔機(jī)的運(yùn)行安全指標(biāo)，包括吊重、起重力矩、變幅、高度、工作回轉(zhuǎn)角及作業(yè)高度風(fēng)速。~~單機(jī)防碰撞監(jiān)控監(jiān)控單塔與建筑物的干涉防碰撞、禁行區(qū)域、塔機(jī)自身各種限位，在臨近額定限值時(shí)發(fā)出聲光預(yù)警及報(bào)警。~~群塔防碰撞監(jiān)控群塔實(shí)時(shí)干涉作業(yè)的防碰撞，直觀全面的掌握周邊塔機(jī)與自身當(dāng)前干涉情況。表1塔吊系統(tǒng)功能列表傳感器介紹傳感器總共有5類(lèi)傳感器，分別是：測(cè)重傳感器、風(fēng)速傳感器、回轉(zhuǎn)傳感器、幅度傳感器和高度傳感器。下面是對(duì)各個(gè)傳感器功能的要求，其中量程和精度參照GB5144-2006。測(cè)重傳感器＞量程：大于塔式起重機(jī)額定起重量的110%。＞精度：測(cè)量誤差不得大于實(shí)際值的土5%。＞采集頻率：每隔100ms采集一次。＞安裝位置：塔式起重機(jī)起升纜繩定滑輪內(nèi)。風(fēng)速傳感器＞量程：大于塔式起重機(jī)工作極限風(fēng)速。＞精度：1m/s。＞采集頻率：每隔100ms采集一次。＞安裝位置：塔頂。回轉(zhuǎn)傳感器＞量程：0~360°。＞精度：±1°。＞采集頻率：每隔50ms采集一次。＞安裝位置：回轉(zhuǎn)齒輪上。幅度傳感器＞量程：0~100m。＞精度：1m。＞采集頻率：每隔50ms采集一次。＞安裝位置：變幅機(jī)構(gòu)的齒輪上。高度傳感器＞量程：0~200m。＞精度：1m。＞采集頻率：每隔100ms采集一次。安裝位置：起升機(jī)構(gòu)齒輪上。4.2監(jiān)控平臺(tái)主要功能監(jiān)控平臺(tái)的主要目的是實(shí)現(xiàn)工地、地州建委二級(jí)網(wǎng)絡(luò)化、信息化遠(yuǎn)程安全監(jiān)督與實(shí)時(shí)管理。系統(tǒng)可顯示所管理塔機(jī)的分布及所有基本信息，具體包括：顯示塔機(jī)開(kāi)、關(guān)機(jī)和工作時(shí)間、時(shí)段。實(shí)時(shí)顯示塔機(jī)載荷、幅度、回轉(zhuǎn)角度、起升高度、起升速度等數(shù)據(jù)、信息。單獨(dú)顯示超載塔機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)。全部數(shù)據(jù)可以按多種條件分析整理、報(bào)表打印。根據(jù)用戶要求和功能設(shè)置，數(shù)據(jù)可及時(shí)上報(bào)管理部門(mén)。具體細(xì)分功能如下圖。5系統(tǒng)特點(diǎn)＞避免誤操作和超載此系統(tǒng)可實(shí)時(shí)向操作者顯示塔機(jī)當(dāng)前的工作參數(shù)，如起重量、幅度、力矩等，改變了以往靠操作者估計(jì)的經(jīng)驗(yàn)操作。在達(dá)到額定載荷的90%時(shí)，本系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警，提醒操作者注意，超過(guò)額定載荷時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷工作電源，強(qiáng)迫終止違規(guī)操作。>為機(jī)械設(shè)備維護(hù)人員提供科學(xué)依據(jù)機(jī)械設(shè)備維護(hù)人員可實(shí)時(shí)掌握塔機(jī)的工作狀態(tài)，根據(jù)本系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，預(yù)先知道零部件的使用壽命情況，使機(jī)械修理具有針對(duì)性，改變只有零部件損壞了才去修理的被動(dòng)局面，從根本上減少杜絕設(shè)備隱患。為管理者提供有效的科學(xué)管理手段本系統(tǒng)對(duì)每一臺(tái)塔機(jī)的工作過(guò)程進(jìn)行全程記錄，管理者可實(shí)時(shí)調(diào)取信息，實(shí)現(xiàn)信息化管理，使管理多臺(tái)塔機(jī)變得輕松自如，為管理部門(mén)評(píng)價(jià)操作者的技能、工作效率、有無(wú)違章劣跡等提供有效數(shù)據(jù)，使監(jiān)督工作落到實(shí)處。為事故