塔吊的遠(yuǎn)程安全監(jiān)控系統(tǒng)

 

　　塔吊(塔式起重機(jī))是現(xiàn)代建筑業(yè)起重、運(yùn)輸、吊裝作業(yè)的主導(dǎo)機(jī)械,起源于西歐,第一項(xiàng)有關(guān)建筑用塔吊專利頒發(fā)于1900年[1]。我國(guó)的塔吊行業(yè)起步于20世紀(jì)50年代,2002年成為世界上首個(gè)塔吊年產(chǎn)量突破10000臺(tái)的國(guó)家[2]。目前我國(guó)取得生產(chǎn)許可證的塔吊生產(chǎn)廠達(dá)400余家,僅黑龍江省建筑工地運(yùn)行的塔吊在8000到10000臺(tái),并以每年近千臺(tái)的數(shù)量增加。塔吊可以分為基礎(chǔ)、塔身、頂升、回轉(zhuǎn)、起升、平衡臂、起重臂、起重小車、塔頂、司機(jī)室、變幅等部分。基礎(chǔ)是塔吊安裝在地面上的部分;塔身是塔吊的身子,也是升高的部分;頂升是使得塔吊可以升高的部分;回轉(zhuǎn)是保持塔吊上半身可以水平旋轉(zhuǎn)的部分;起升機(jī)構(gòu)用來(lái)將重物提升起來(lái)的部分;平衡臂架是保持力矩平衡的部分;起重臂架是提升重物的受力部分;小車是用來(lái)安裝滑輪組和鋼繩以及吊鉤的,是直接受力部分;塔頂是用來(lái)保持臂架受力平衡的部分;司機(jī)室是操作的地方;變幅是使小車沿軌道運(yùn)行的部分。 

 

 

　　近年來(lái)塔吊運(yùn)行安全事故頻繁發(fā)生,僅2007年塔吊倒塌事故就發(fā)生16起事故,死亡65人。在發(fā)生的事故中各種塔吊違規(guī)超限操作、超載作業(yè)是主因,部分建筑企業(yè)趕工期、搶進(jìn)度,違規(guī)超重、超力矩起吊作業(yè),致使塔吊結(jié)構(gòu)疲勞失穩(wěn),發(fā)生塔吊群干涉碰撞[3]。目前塔吊作業(yè)多應(yīng)用機(jī)械式限位裝置保護(hù),性能一般,而且施工單位屏蔽破壞限位裝置幾近常態(tài);安裝塔吊記錄儀、塔吊黑匣子進(jìn)行監(jiān)測(cè)[4],采用的是封閉式的記錄方式,容易遭到屏蔽破壞難于監(jiān)管,主要用于事故滯后分析,意義不大。由于目前塔吊數(shù)量眾多、高空作業(yè)、違規(guī)操作行為隱蔽且難于取證,建筑監(jiān)管部門希望能夠遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)獲取塔吊運(yùn)行狀態(tài)信息,以保證對(duì)塔吊運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控。 

 

 

　　本設(shè)計(jì)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)建筑塔吊單機(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。塔吊遠(yuǎn)程安全監(jiān)控系統(tǒng)由塔吊終端監(jiān)控平臺(tái)和遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺(tái)兩部分組成。監(jiān)控終端由布設(shè)于塔吊不同位置上的傳感器、基于ARM的控制器、基于GPRS的無(wú)線傳輸模塊構(gòu)成,在實(shí)現(xiàn)對(duì)塔吊現(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,將塔吊運(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可視化遠(yuǎn)程監(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)開放式實(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。本系統(tǒng)適用于國(guó)內(nèi)普通樓房、高層住宅及其他工程建設(shè)項(xiàng)目。 

 

　　3.1 塔吊終端監(jiān)控平臺(tái) 

 

　　塔吊終端監(jiān)控平臺(tái)屬塔吊遠(yuǎn)程安全監(jiān)控系統(tǒng)的前端,融合了多傳感器、嵌入式微處理器、無(wú)線傳輸模塊、組態(tài)監(jiān)控軟件等相關(guān)技術(shù)。其工作原理主要為通過(guò)多傳感器單元獲取塔吊各種實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息,將其交由基于ARM的控制器進(jìn)行相應(yīng)的處理,保存有效數(shù)據(jù),并根據(jù)需求通過(guò)基于GPRS的無(wú)線傳輸模塊、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)完成與遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺(tái)的信息交互。硬件部分基本包括四個(gè)部分:主控器、傳感器、顯示器、通訊模塊。 

 

　　使用開發(fā)工具visual studio 2005開發(fā)塔吊終端工況監(jiān)控軟件,實(shí)現(xiàn)包含塔吊風(fēng)速、力矩、重量、倍率等技術(shù)參數(shù)的即時(shí)監(jiān)控,其中塔吊即時(shí)信息監(jiān)控是應(yīng)用的核心,利用先進(jìn)傳感器ZigBee等設(shè)備采集、接受、顯示數(shù)據(jù)信息是應(yīng)用的基礎(chǔ)與依據(jù),實(shí)現(xiàn)自身干涉報(bào)警、干涉報(bào)警、力矩報(bào)警、風(fēng)速報(bào)警、超重報(bào)警。塔吊工況監(jiān)控軟件有四大主要功能:采集塔吊終端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、形成報(bào)警信息、發(fā)送報(bào)警信息、終端報(bào)警提示。 

 

　　3.2 塔吊遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺(tái) 

 

　　使用的開發(fā)工具是Microsoft visual C++ 6.0、SQL server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)塔吊遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺(tái),遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺(tái)是塔吊遠(yuǎn)程安全監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理中心,包含全部塔吊信息即時(shí)監(jiān)控、報(bào)警塔吊信息即時(shí)監(jiān)控、塔吊歷史信息查詢?nèi)�大業(yè)務(wù)內(nèi)容,其中塔吊歷史信息查詢是應(yīng)用的核心,全部塔吊信息即時(shí)監(jiān)控和報(bào)警信息即時(shí)監(jiān)控是應(yīng)用的基礎(chǔ)與依據(jù)。 

 

 

　　隨著國(guó)內(nèi)對(duì)施工安全問(wèn)題重視程度的不斷加強(qiáng),政府必然會(huì)出臺(tái)相關(guān)法規(guī)政策,強(qiáng)制安裝塔吊安全保護(hù)系統(tǒng)。本文提出的塔吊安全監(jiān)控的解決方案極具潛在的社會(huì)價(jià)值。 

 

　　參考文獻(xiàn): 

 

　　[1]楊國(guó)棟,古獻(xiàn)義.塔式起重機(jī)在國(guó)外的發(fā)展簡(jiǎn)介[J].建筑機(jī)械化,2007(10):23-24. 

　　[2]吳學(xué)松.中國(guó)塔式起重機(jī)市場(chǎng)50年回顧與展望[J].建筑,2008(4):65-67. 

　　[3]虞洪.《塔式起重機(jī)安全規(guī)程》修訂對(duì)行業(yè)的影響[J].建筑機(jī)械,2009(5):20-25. 

　　[4]湯坤林,等. 塔式起重機(jī)上的“黑匣子”[J]. 建筑施工,2007(8):610-613.