塔吊的远程安全监控系统

 

　　塔吊(塔式起重机)是现代建筑业起重、运输、吊装作业的主导机械,起源于西欧,第一项有关建筑用塔吊专利颁发于1900年[1]。我国的塔吊行业起步于20世纪50年代,2002年成为世界上首个塔吊年产量突破10000台的国家[2]。目前我国取得生产许可证的塔吊生产厂达400余家,仅黑龙江省建筑工地运行的塔吊在8000到10000台,并以每年近千台的数量增加。塔吊可以分为基础、塔身、顶升、回转、起升、平衡臂、起重臂、起重小车、塔顶、司机室、变幅等部分。基础是塔吊安装在地面上的部分;塔身是塔吊的身子,也是升高的部分;顶升是使得塔吊可以升高的部分;回转是保持塔吊上半身可以水平旋转的部分;起升机构用来将重物提升起来的部分;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;小车是用来安装滑轮组和钢绳以及吊钩的,是直接受力部分;塔顶是用来保持臂架受力平衡的部分;司机室是操作的地方;变幅是使小车沿轨道运行的部分。 

 

 

　　近年来塔吊运行安全事故频繁发生,仅2007年塔吊倒塌事故就发生16起事故,死亡65人。在发生的事故中各种塔吊违规超限操作、超载作业是主因,部分建筑企业赶工期、抢进度,违规超重、超力矩起吊作业,致使塔吊结构疲劳失稳,发生塔吊群干涉碰撞[3]。目前塔吊作业多应用机械式限位装置保护,性能一般,而且施工单位屏蔽破坏限位装置几近常态;安装塔吊记录仪、塔吊黑匣子进行监测[4],采用的是封闭式的记录方式,容易遭到屏蔽破坏难于监管,主要用于事故滞后分析,意义不大。由于目前塔吊数量众多、高空作业、违规操作行为隐蔽且难于取证,建筑监管部门希望能够远程实时获取塔吊运行状态信息,以保证对塔吊运行状态进行有效监控。 

 

 

　　本设计基于传感器技术、嵌入式技术、数据采集技术、数据融合处理、无线传感网络与远程数据通信技术,高效率地完整实现建筑塔吊单机运行和群塔干涉作业防碰撞的实时监控与声光预警报警功能。塔吊远程安全监控系统由塔吊终端监控平台和远程监控管理平台两部分组成。监控终端由布设于塔吊不同位置上的传感器、基于ARM的控制器、基于GPRS的无线传输模块构成,在实现对塔吊现场安全监控、运行记录和声光报警的同时,通过远程高速无线数据传输,将塔吊运行工况安全数据和预警报警信息实时发送到GIS可视化远程监控平台,并能在报警时自动触发手机短信向相关人员报警,从而实现开放式实时动态的远程监控、远程报警和远程告知。本系统适用于国内普通楼房、高层住宅及其他工程建设项目。 

 

　　3.1 塔吊终端监控平台 

 

　　塔吊终端监控平台属塔吊远程安全监控系统的前端,融合了多传感器、嵌入式微处理器、无线传输模块、组态监控软件等相关技术。其工作原理主要为通过多传感器单元获取塔吊各种实时运行状态信息,将其交由基于ARM的控制器进行相应的处理,保存有效数据,并根据需求通过基于GPRS的无线传输模块、互联网络完成与远程监控管理平台的信息交互。硬件部分基本包括四个部分:主控器、传感器、显示器、通讯模块。 

 

　　使用开发工具visual studio 2005开发塔吊终端工况监控软件,实现包含塔吊风速、力矩、重量、倍率等技术参数的即时监控,其中塔吊即时信息监控是应用的核心,利用先进传感器ZigBee等设备采集、接受、显示数据信息是应用的基础与依据,实现自身干涉报警、干涉报警、力矩报警、风速报警、超重报警。塔吊工况监控软件有四大主要功能:采集塔吊终端实时数据、形成报警信息、发送报警信息、终端报警提示。 

 

　　3.2 塔吊远程监控管理平台 

 

　　使用的开发工具是Microsoft visual C++ 6.0、SQL server 2000数据库开发塔吊远程监控管理平台,远程监控管理平台是塔吊远程安全监控系统的数据管理中心,包含全部塔吊信息即时监控、报警塔吊信息即时监控、塔吊历史信息查询三大业务内容,其中塔吊历史信息查询是应用的核心,全部塔吊信息即时监控和报警信息即时监控是应用的基础与依据。 

 

 

　　随着国内对施工安全问题重视程度的不断加强,政府必然会出台相关法规政策,强制安装塔吊安全保护系统。本文提出的塔吊安全监控的解决方案极具潜在的社会价值。 

 

　　参考文献: 

 

　　[1]杨国栋,古献义.塔式起重机在国外的发展简介[J].建筑机械化,2007(10):23-24. 

　　[2]吴学松.中国塔式起重机市场50年回顾与展望[J].建筑,2008(4):65-67. 

　　[3]虞洪.《塔式起重机安全规程》修订对行业的影响[J].建筑机械,2009(5):20-25. 

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