物聯網技術在升降機安全監測中的應用研究

李中慶

(廣州工程總承包集團有限公司，廣東廣州 510310)

0 引言

物聯網概念的提出，最早出現于1999年，總體來說，它是指利用各類傳感器或RFID射頻等前端設備，感知和收集信號，并與現有的互聯網相互銜接，將信息傳遞到后端處理分析的一項新技術。從技術架構上來看，物聯網可分為三層:感知層、網絡層和應用層，分別對應網絡系統的前端、中間層和后端。感知層由各種傳感器、傳感器網關、RFID射頻器等構成，例如建筑工程領域常見的重量傳感器、高度傳感器、溫濕度傳感器、RFID標簽讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。網絡層由各種有線和無線通信網，如Wifi，ZigBee，3G，4G 以及更加隱蔽的云計算平臺等組成［1］。應用層是物聯網和用戶(包括人、組織和其他系統)的接口，它與行業需求結合，具備數據分析與預警功能，實現物聯網的智能應用［2］。

物聯網的行業特性主要體現在其應用領域內，目前在建設工程領域已經積累很多成功的案例，如采用物聯網技術的高大支模體系動態監測預警系統、起重和升降機設備動態管理系統、深基坑動態監測系統、工地出入口車輛動態監視系統等;并逐步向細分、深入、復合方向發展。未來將出現從地基基礎施工開始，直到項目工程完工交付使用的全過程、一體化的物聯網安全施工生產解決方案。

1 升降機設備運行中主要安全隱患分析

作為施工現場常用的物料與人員提升設備，升降機的主要安全生產隱患可歸納為以下幾點:重量(物料和人員)超載的危險;運行超速的危險;超行程限位(上下限位、極限限位)的危險;吊籠門關閉不嚴的運行危險;升降機導軌架安裝不平順導致脫軌的危險;運行軌道障礙物碰撞與傾覆的危險;導軌及吊籠帶電、觸電的危險。

2 利用物聯網技術實現升降機設備安全監測的一體化平臺設計

2.1 物聯網升降機監測一體化平臺前端采集層設計

升降機工作的特點，決定了很多監測參數和數據，必須在升降機運行狀態下進行采集，采集過程中不得進行人工干預，以確保采集數據的獨立性和準確性。應用傳感器和網絡控制器，組建物聯網升降機監測一體化平臺的智能前端，是整體解決方案的最關鍵部分。系統設計如圖1所示，安裝示意圖如圖2所示。

2.2 物聯網升降機監測一體化平臺中間傳輸層設計

升降機是施工現場的臨時起重設備，距離監控中心遠近不一，工作時往往和其他土建施工作業面交叉，現場環境容易對傳輸線纜造成損害;因此，在設計監測一體化平臺中間層的傳輸介質時，優先考慮選用穩定、高速的無線局域網傳輸網絡，如Wifi，ZigBee等;如果控制中心不在施工現場，而在遠離項目所在地的其他地區(如集團中心)，則可以選用基于電信或移動的互聯網3G，4G網絡，遠距離傳輸監測數據，實現真正意義上的移動物聯網，如圖3所示。

圖1 基于物聯網的升降機監測一體化平臺的前端傳感器和網絡控制器組成

圖2 運行傳感器及網絡控制器安裝示意圖

圖3 基于移動物聯網的升降機監測一體化平臺中間傳輸層示意圖

2.3 物聯網升降機監測一體化平臺后端數據分析與預警系統設計

升降機工況監測的目的，是及時收集和掌握升降機運行參數，分析其運行狀態和發展變化趨勢，及時提出預警。一體化平臺的后臺，是運行在服務器上的數據分析系統，并通過通訊網關，采用聲音報警、手機短信、電子郵件等方式及時發送預報警信息。

數據分析系統的主要功能包括:實時監測分析升降梯的載重、人數、速度(防墜)、高度限位、門鎖狀態、導軌架傾斜、軌道障礙物、籠內視頻監控、操作人員、身份管理等的安全信息;遠程實現對升降機運動狀態的準確控制，實現升降機運動狀態的“慢速啟動—加速運行—減速到達”的精確控制;在系統出現危險、收到樓層呼叫、電梯啟動運行時、電梯達到目標層時均會自動發出語音播報系統或后臺手機短信提醒;斷電和漏電保護，在意外斷電和漏電的情況下系統能夠依靠備用電源將設備進行切換和安全鎖定，提高設備安全性。

圖4 物聯網技術在建筑工程升降機設備安全監測中的應用實例

3 應用實例

該系統自2014年以來，先后在廣州市國家檔案館二期工程、芳村逸彩新世界1C組團B5棟住宅樓等項目上得到應用和推廣，實現良好的安全預警功能。在廣州市國家檔案館二期工程中，智能升降機檢測平臺，通過前端傳感器，自動采集包括額重、載重、傾角、風速、高度、吊籠閉合、觸電等10余種參數，并與后臺報警系統和限位系統緊密配合，動態掌握升降機的運行態勢，對及時發現、排除危險隱患，主動制止和避免升降機重大安全事故的發生，起到良好作用，如圖4所示。

4 結語

利用物聯網技術，搭設具有前后端一體化的智能升降機監測平臺，通過有線或無線網絡，傳輸到數據處理后臺，能動態掌握升降機的各類工況參數和數據，及時分析和預測升降機的運行狀況，為危險預警，消滅安全事故隱患提供了更加科學的技術手段。

［1］寧 欣.物聯網技術在建筑工程安全管理中的應用［J］.建筑經濟，2014，35(12):30-33.

［2］汪 耀.物聯網技術在土木工程施工中的應用分析［J］.城市建設理論研究，2013，13(3):11-13.