“智慧塔吊”技术创新，塔吊作为工地作业里重要的一环，成为构建智慧工地的关键要素，如何利用新技术打造“智慧塔吊”，便成为重中之重。

 

一、智慧工地构成

 

近年来，塔机安装运营数量较过去有了明显的增长，尤其随着装配式建筑的发展，高塔、大塔所占的整体比重越来越大。塔式起重机械事故率连续多年居高不下，引起了政府的关切，多次发文强调要求加强管理。现行国家规范也强制要求塔机必须安装机械限制器，塔机安全监控系统是由显示器、主控单元、电控柜驱动单元、人脸模块、刚度仪、风速传感器、幅度传感器、高度传感器、重量传感器、回转传感器等组成，实现了显示记录报警、空间限制、防倾翻、风速监测、远程、GPS 定位、电子联动台、司机身份识别等功能。通过前端监控装置和平台的无缝融合，实现了开放式的实时塔吊作业监控。

 

有了安全监控管理管理系统，安全、维保人员在检查的时候，便可以根据塔机运行报告进行有针对性的检查，不仅提升了时效性，更提升了效率，从而最大化地降低了管理成本，保证了施工现场的安全，做到零伤亡零事故，便是最大的效益。

 

 

所谓智慧工地，就是利用新型物联网、云计算和 VR 等技术，将建筑施工现场的实际状态，经采集和汇集处理，以可视化的形式在统一的数据共享协作平台上进行实时展现，为项目部各级承包商及监管部门提升对进度、安全、质量、劳务、环境等方面关键信息的即时感知能力、及时决策能力和有效沟通能力，进而帮助工程项目识别安全风险，控制实施成本，保质保量按时交付，实现精益建造、绿色建造和生态建造。建筑施工中各种信息、数据繁复，利用互联网技术，不仅可以使各种资源获取的便利程度大大提高，有利于提高工作效率，而且使高大精尖项目的建设成为可能。如今越来越多的高大精尖项目的建设，都得益于 BIM、云计算、物联网等新技术的起。移动互联网更是改变了传统项目管理模式。由于互联网技术的发展，使施工团队不需要再“5+2”“白 +黑”的盯工地，一台电脑，甚至一部智能手机，就可以全天候监控工地上的各种动态变化。

 

 

二、国家对安全越来越重视

 

塔式起重机械事故率连续多年居高不下，引起了政府的关切，多次发文强调要求加强管理。近些年来，国务院及有关部门已经出台了相关政策，如：1．2008 年，建设部第 166 号令《建筑起重机械安全监督管理规定》中规定，没有齐全有效的安全保护装置的建筑起重机械，不得出租、使用。2．为了减少事故的发生、加强塔机的安全管理、提高塔机的安全级别，2008 年实施的国家标准 GB/T5031-2008《塔式起重机》中第五章第六节对安全装置要求做了详细的解释和说明。 该标准的实施与 ISO 标准的接轨进了一大步。3．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安全监控管理系统”，这是建国以来国务院第一次明确地将技术产品列入文件的指令。4．为了适应科学技术的发展，满足塔机安全需要，规范安全监控系统的功能及技术参数等，2012 年 5 月 11 日国标GB/T28264-2012《起重机械安全监控系统》发布，于 2012年 7 月 1 日实施。该标准在 GB/T5031 基础上，明确提出了安全监控系统，并对功能、性能等做了详细要求。5．为了进一步细化塔机安全监控系统的要求，2012 年，住建部开始了 JGJ332《建筑塔式起重机安全监控系统应用技术规程》的编制工作，该规程于 2014 年 07 月 29 日发布，2015 年 3 月 1 日实施。该标准在 GB/T28264 基础上将塔机使用的安全监控系统的功能、性能等做了详细要求。

 

 

三、项目介绍

 

（一）安全监控管理系统的系统架构

 

 

1．传感层——包括传感器及视频采集

 

传感器：刚度仪、高度、幅度、重量、回转等

 

视频采集：高清网络摄像

 

2．传输层——DTU 及 4G 无线路由、网桥

 

DTU：通过 GPRS 网络进行无线数据传输4G 无线路由、网桥

 

3．应用层——远程监督、塔机现场使用

 

（二）塔机安全监控系统组成

 

塔机安全监控系统是由显示器、主控单元、电控柜驱动单元、人脸模块、刚度仪、风速传感器、幅度传感器、高度传感器、重量传感器、回转传感器等组成，实现了显示记录报警（力矩、重量、幅度、高度、回转）、空间限制（区域保护、群塔防碰撞）、防倾翻、风速监测、远程、GPS 定位、电子联动台、司机身份识别等功能。通过前端监控装置和平台的无缝融合，实现了开放式的实时塔吊作业监控。在对塔吊实现现场安全监控的同时，通过远程高速无线数据传输，将塔吊运行工况安全数据和报警信息通过 4G 无线实时发送到远程 GIS 可视化监控平台，并能在报警时自动触发手机短信向相关人员告知，从而实现实时的动态远程监控、远程报警，使得塔吊安全监控成为开放的实时动态监控。

 

 

1．安全看得见，避免超载与误操作

 

系统通过吊重传感器、回转传感器、幅度传感器、高度传感器等多项智能终端采集设备，将塔机所有运行状态数据化展现出来，超过警戒值预警并截断，改变以往经验操作等习惯，避免超载与误操作。

 

 

2．智能群塔防碰撞，主动预防事故

 

系统利用实用新技术来实现的三维立体智能防碰撞系统，不但能实现超大规模项目 21 台以上塔机防碰撞预警，而且同时支持多频段、多塔机类型远程信息传输，预防事故。

 

 

3．数据云存储，便于追溯

 

系统主机不但自带存储功能，可以将相关运行数据存储指主机内，而且整合 GPRS 模块，可通过 3G/4G 网络传输至远程监控云平台，实现远端云存储，便于后期事故追溯。

 

 

（三）塔机安全监控系统的五种关键技术

 

数据采集：塔机作业时，精确采集回转、力矩、幅度、重量、高度等动态数据，奠定评估塔机风险状态的基础。

 

 

通讯技术：塔机之间的信号互通、塔机与监控系统平台之间的同步数据传输。

 

 

预警技术：塔机作业达到额定值时，及时清晰预警。

 

报警技术：塔机作业进入危险区域时截断正向动力，在停止惯性运动 之前实现减速。

 

 

控制技术：塔机作业达到危险极限值时，切换危险方向的动力，及时规避事故发生。

 

 

（四）塔机安全监控系统功能介绍

 

1．重大危险源排查（防倾翻）

 

2．显示记录报警控制功能——黑匣子3．智能可视化——吊钩跟踪、钢丝绳查看、司机室监控

 

4．司机身份识别

 

5．群塔防碰撞

 

6．静态区域保护

 

7．风速仪

 

8．远程监控

 

（五）最重要的可视化管理平台

 

实时追踪查看吊钩动态场景。采用 200 万像素红外摄像头，360 度无死角自动追踪吊钩、自动对焦；解决了施工现场塔吊司机的视觉死角，远距离视觉模糊、隔山吊，语音引导易出差错等行业难题；减少安全事故率，有效避免事故的发生；提高工地现场施工效率，减少人力成本全隐患。不仅如此，还可以扩充多路摄像头，如起升机构摄像头：实时查看起升机构卷筒排绳，避免乱绳，提高钢丝绳使用寿命，避免排绳不畅导致安全事故。如司机室摄像头：实时远程监管司机行为，提高安全性。如顶升摄像头：让司机实时观看套架顶升人员操作情况，同时，增加顶升操作监管。司机室里面采用超高清液晶显示，阳光下视频图像清晰可视，解决高空强光下图像观看问题。摄像头为星光级，日夜都可以全彩色显示。不仅如此，还采用了大容量存储硬盘，历史可查。采用多种远程传输方案，可随时随地实时观看。

 

 

（六）如何通过安全监控管理系统保证塔机安全

 

1．重大危险源的定义

 

在建设工程施工过程中，有关塔式起重机组成部件、环境、人为操作因素可能造成死亡 1 人以上或重伤 3 人以上或直接经济损失 100 万元以上事故的因素，统称为塔式起重机的重大危险源。

 

 

2．容易被忽视的重大危险源及误区不超载就是安全 ，标准节螺栓预紧力达不到（松动）、塔机配重“没问题”、塔机在规定使用年限内使用是安全的、塔机标准节混用、非原厂生产、腐蚀。

 

 

3．怎么查找重点危险源？

 

测塔身顶部的晃动、偏移，通过偏移量、晃动量检测塔机的健康程度和评估司机的操纵水平；通过监测塔身顶部在工作中的移动轨迹来查找塔机重大危险源。塔身顶部的偏移和运行轨迹直接反映出了吊载情况、司机操作情况、塔机自身的健康情况、配重情况、基础情况等。排查工作原理：塔身顶部偏斜、晃动产生的因素，塔身顶部无论在任何状态下都是往一侧或两侧偏斜。塔身偏斜的原因：侧向（前后臂的两侧）偏斜和晃动。包括侧向垂直度的影响、风力的影响、司机回转打反车的操作、司机偏拉斜吊操作以及前后臂方向的偏斜和晃动（包括配重的影响、吊载的影响、司机操作的影响）。影响整体偏斜和晃动的因素包括连接螺栓或销轴松动（塔身、回转支承、回转塔身、塔帽等）；标准节损伤、锈蚀、老化、疲劳；基础沉降、司机操作等等。综上所述，通过监测塔身顶部的偏斜量、晃动范围和轨迹可以对塔机以下重大危险源项目进行排查：塔机结构健康状况

 

 

（1）配重是否匹配

 

判断塔机配重安装是否正常，快速诊断出配重过重、过轻或正常。

 

 

（2）侧向垂直度误差是否超标

 

塔机安装或顶升加节或增加附着架后侧向垂直度是否正常。

 

（3）螺栓（销轴）松动或主肢严重受损

 

能够及时发现塔机主肢损伤或螺栓松动导致的塔机偏斜。

 

（4）判断塔机基础是否存在沉降

 

（5）判断塔机标准节是否存在严重损伤包括塔机机构健康状况：起升机构低速档是否有效或制动器是否有效；塔机安全装置：风速装置是否有效，力矩限制装置是否有效，等等。塔机司机违章操作，包括严重超载、偏拉斜吊、回转打反车、猛吊猛放等。

 

 

（七）对塔机安全的意义

 

1．数字化

 

工作数据实时查看，让司机操作做到“心中有数”

 

2．防超限超载、更安全可靠

 

密码设计，设置数据不能随意修改，防止私自调整，

 

3．存储数据可追溯

 

可以对塔机的工作情况进行统计、分析，大数据危险源查找——排除。

 

 

4．多重监督管理

 

通过管理平台所有管理者可以随时查看塔机工作情况，通过运行综合评估、塔机健康排查、司机管理、维保管理、安全监控（黑匣子）、视频可视化、空间限制器，构建多方位立体化的塔机安全体系。

 

 

四、智慧塔吊的重要性

 

安全管理依靠传统管理手段和新科技相辅相成，用大数据让安全管理变的智能化、简洁化，不仅降低了安全管理的难度，更从源头上根本上规避了安全风险。塔机作为施工现场最主要的吊装设备，如何标准化规范化的管理，一直是现场安全管理的难点之一。“智慧塔吊”安全监控管理系统创新与实践，更快、有效地顺应和把握行业趋势，赢得更强竞争力、更大发展、更高收益。 利用创新使生产管理更加高效，才是一个企业应探索的方向。