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。隨著近年來建筑行業(yè)塔機的大量使用，由于塔機違規(guī)超限作業(yè)和塔機群干涉碰撞等引發(fā)的各類塔機運行安全事故頻繁發(fā)生，造成了巨大的生命財產(chǎn)損失。典型事故現(xiàn)場：——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)——根治必須通過先進(jìn)的技術(shù)手段據(jù)國內(nèi)權(quán)威部門對1200例塔機事故的調(diào)查分析中發(fā)現(xiàn)，塔機傾翻和斷臂等事故占了塔機事故的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，全國在用的建筑起重機70多萬臺，并且每年以2萬臺的數(shù)量在逐年增加，如不采取積極有效的措施進(jìn)行治理，事故增加的勢頭將不可遏制。2010年7月19日，國務(wù)院下發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》，以煤礦、非煤礦山、交通運輸、建筑施工、危險化學(xué)品、煙花爆竹、民用爆炸物品、冶金等行業(yè)（領(lǐng)域）為重點，全面加強企業(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：強制推行先進(jìn)適用的技術(shù)裝備。大型起重機械要安裝安全監(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)安全防護水平。2008年8月7日，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50312008《塔式起重機》頒布施行，明確要求塔式起重機“配備安全報警與顯示記錄裝置”。市場迫切需要在塔式起重機搭建一套安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，來降低安全生產(chǎn)事故發(fā)生，最大限度杜絕人員傷亡。

2系統(tǒng)設(shè)計在塔式起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)中，通過高精度傳感器采集塔機的風(fēng)速、載荷、回轉(zhuǎn)、幅度和高度信息，控制器根據(jù)實時采集的信息做出安全報警和規(guī)避危險的措施，同時把相關(guān)的安全信息發(fā)送給服務(wù)器，塔機的監(jiān)管部門可通過客戶端查看到網(wǎng)絡(luò)中每個塔機的運行情況。在群塔的解決方案中，塔機與塔機之間采用WSN進(jìn)行實時通信，從而在單塔的解決方案的基礎(chǔ)上，能夠得到塔機之間的位置信息，解決群塔間相互碰撞的問題。3系統(tǒng)組成塔式起重機安全監(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)，高效率地完整實現(xiàn)建筑塔機單機運行和群塔干涉作業(yè)防碰撞的實時監(jiān)控與聲光預(yù)警報警功能，并在報警的同時自動中止塔機危險動作。實現(xiàn)了開放式的實時監(jiān)控，在對塔機實現(xiàn)現(xiàn)場安全監(jiān)控、運行記錄和聲光報警的同時，通過遠(yuǎn)程高速無線數(shù)據(jù)傳輸，將塔機運行工況安全數(shù)據(jù)和預(yù)警報警信息實時發(fā)送到GIS可視化監(jiān)控平臺，并能在報警時自動觸發(fā)手機短信向相關(guān)人員報警，從而實現(xiàn)實時動態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程報警和遠(yuǎn)程告知，使得塔機安全監(jiān)控成為開放的實時動態(tài)監(jiān)控。從技術(shù)手段上保障了對塔機使用過程和行為的及時監(jiān)管，切實防范、管控設(shè)備運行過程中的危險因素和安全隱患，有效地防范和減少了塔機安全生產(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，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警提醒操作者注意。＞當(dāng)塔機在超風(fēng)速條件下作業(yè)時，發(fā)出聲光報警。＞當(dāng)塔機運行靠近高壓線或建筑物等禁行區(qū)時，發(fā)出聲光報警。＞當(dāng)多臺塔機同時作業(yè)，塔機有發(fā)生碰撞可能時，發(fā)出報警并阻止向危險方向運動。＞參數(shù)記錄：可記錄16000個工作循環(huán)數(shù)據(jù)，可下載后保存、查看，方便統(tǒng)計管理。＞系統(tǒng)可以顯示所管理塔機的分布及相關(guān)基本信息。＞顯示塔機開關(guān)機時間。＞實時顯示塔機載荷、幅度、回轉(zhuǎn)角度、起升高度、起升速度等信息。塔機運行數(shù)據(jù)采集通過傳感器實時采集吊重、變幅、高度、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角、環(huán)境風(fēng)速等多項安全作業(yè)工況指標(biāo)數(shù)據(jù)。

實時顯示通過顯示屏幕以圖形數(shù)值實時顯示當(dāng)前工作參數(shù)和報警信息，使司機直觀了解塔機工作狀態(tài)，正確操作.單機運行狀態(tài)監(jiān)控監(jiān)控單臺塔機的運行安全指標(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、塔機自身各種限位，在臨近額定限值時發(fā)出聲光預(yù)警及報警。~~群塔防碰撞監(jiān)控群塔實時干涉作業(yè)的防碰撞，直觀全面的掌握周邊塔機與自身當(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類傳感器，分別是：測重傳感器、風(fēng)速傳感器、回轉(zhuǎn)傳感器、幅度傳感器和高度傳感器。下面是對各個傳感器功能的要求，其中量程和精度參照GB5144-2006。測重傳感器＞量程：大于塔式起重機額定起重量的110%。＞精度：測量誤差不得大于實際值的土5%。＞采集頻率：每隔100ms采集一次。＞安裝位置：塔式起重機起升纜繩定滑輪內(nèi)。風(fēng)速傳感器＞量程：大于塔式起重機工作極限風(fēng)速。＞精度：1m/s。＞采集頻率：每隔100ms采集一次。＞安裝位置：塔頂?；剞D(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：起升機構(gòu)齒輪上。4.2監(jiān)控平臺主要功能監(jiān)控平臺的主要目的是實現(xiàn)工地、地州建委二級網(wǎng)絡(luò)化、信息化遠(yuǎn)程安全監(jiān)督與實時管理。系統(tǒng)可顯示所管理塔機的分布及所有基本信息，具體包括：顯示塔機開、關(guān)機和工作時間、時段。實時顯示塔機載荷、幅度、回轉(zhuǎn)角度、起升高度、起升速度等數(shù)據(jù)、信息。單獨顯示超載塔機的相關(guān)數(shù)據(jù)。全部數(shù)據(jù)可以按多種條件分析整理、報表打印。根據(jù)用戶要求和功能設(shè)置，數(shù)據(jù)可及時上報管理部門。具體細(xì)分功能如下圖。5系統(tǒng)特點＞避免誤操作和超載此系統(tǒng)可實時向操作者顯示塔機當(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的經(jīng)驗操作。在達(dá)到額定載荷的90%時，本系統(tǒng)會發(fā)出報警，提醒操作者注意，超過額定載荷時，系統(tǒng)會自動切斷工作電源，強迫終止違規(guī)操作。>為機械設(shè)備維護人員提供科學(xué)依據(jù)機械設(shè)備維護人員可實時掌握塔機的工作狀態(tài)，根據(jù)本系統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，預(yù)先知道零部件的使用壽命情況，使機械修理具有針對性，改變只有零部件損壞了才去修理的被動局面，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)對每一臺塔機的工作過程進(jìn)行全程記錄，管理者可實時調(diào)取信息，實現(xiàn)信息化管理，使管理多臺塔機變得輕松自如，為管理部門評價操作者的技能、工作效率、有無違章劣跡等提供有效數(shù)據(jù)，使監(jiān)督工作落到實處。為事故