移動式起重機安全作業輔助管理信息系統

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1 研究背景

1.1 起重機械安全事故頻發

根據國家市場監督管理總局對特種設備登記數量情況通報,截至2017年底,全國特種設備總量達1296.52萬臺,其中從2013年～2017年:起重機械保有量為310.44～226.26萬臺,在九大特種設備中占比17.26%～23%,而起重機的事故占比在2016年高達40.34%;死亡人數占比在2016年高達51.67%、2017年47.41%、2015年41.01%;從事故場地來看,建設工地和建筑業事故中2016年高達63起,占比高達27.04%。起重機械事故長期居特種設備上報事故數量首位。［1］

從事故原因通報中可見,違章作業或操作不當是首要原因,另外安全管理缺失等也是重要的因素。鑒于起重機械吊裝事故社會影響大,傷亡人數多,財產損失嚴重,因此,對吊裝事故原因的分析研究,并有針對性地制定防護措施,是避免吊裝事故,保護人民生命、財產安全的有效手段。

1.2 傳統管理模式難以從根本上杜絕安全事故

起重機械作為重要的施工手段,吊裝作業是工業與民用工程建設的重要工序,由于吊裝作業,特別是大型設備吊裝作業具有準備環節多、交叉作業深、影響面廣等不可控特點,吊裝事故的成因也多種多樣。傳統的安全管理主要表現在:吊裝方案、程序作業、標準信號、交叉檢查、應急預案、總結提高等6條系統性防范措施在吊裝前、吊裝中和吊裝后不同階段組合作用來降低吊裝安全事故。

根據國家質量監督檢驗檢疫總局的吊裝事故案例,可以發現主要原因是人的不安全行為的吊裝事故占到事故總數的92%,而主要原因是物的不安全狀態的吊裝事故占到事故總數的 8%。［2］而且,數據及協同過程管理的缺失是人的不安全行為根本原因,可見要從根本上杜絕安全事故,必須用信息化的手段加強協同管理。

表2 6條系統性防范措施作用于不同的吊裝階段［2］

2 e安全的研發目的與適用范圍

移動式起重機安全作業輔助管理信息系統(簡稱“e安全”)是以現場吊裝安全管理信息化為主題,從提升施工過程安全監管效能、嚴控超載違章作業、正確使用吊裝設備這三個重點環節著手考慮改進措施,為吊裝安全管理提供了一個新型的、得到數字化支持的解決方案。

e安全項目由“e家機械”手機APP功能模塊、服務平臺、“e家云盒”數據傳輸產品組成,以吊車(力矩限制器)運行數據為信息源,通過與吊機聯網形成服務體系,為現場吊裝作業人員、安全員、項目部主管、施工單位安全部、總包單位安全部、監理公司、租賃公司等提供相關服務,從施工和安全監管的不同層面控制超載這一重大“安全隱患”,達到降低施工風險的目的。

e安全項目適用于工業及民用工程項目的吊裝施工安全管理,也適用于臨時性吊裝作業管理,具體應用根據需要由施工或租賃合同進行約定。

e安全項目通常利用現有手機和電腦,外加部分服務費便可滿足使用條件,成本低,便捷有效,適合大范圍推廣應用。

3 e安全項目方案

3.1 e安全服務系統

e安全項目以吊機(力矩限制器)為信息源,運行數據經項目服務平臺分析處理后推送給現場的授權使用人員。

圖1 e安全服務系統示意圖

e家云盒根據不同廠家的線束標準,分別設計了不同的快速接頭,免拆裝、免破線,簡便快速安裝。平均安裝時間在5min以內,最快1min之內。集成RS232和CAN總線兩種通訊方式,對目前大多數廠家的力限器進行數據讀取,采集的數據將實時回傳到后臺服務器,再由軟件工程師對數據進行存儲、分析后推送至APP進行展示。云盒采用北斗、GPS雙模定位,將定位綜合誤差控制在10m以內,方便大型施工現場對設備位置的精準管理。

對于按新4.0標準生產的吊機,e安全項目也可采取與制造廠售后服務平臺合作的方式實現服務。

3.2 e安全服務的主要內容

e安全項目主要針對超載違章作業問題。現場發生超載(負載率超過100%)等作業異常情況時:手機發出報警信號,并在異常情況持續發生三分鐘后再次發出更為強烈的報警信號,用戶可打開手機(下載APP)查看作業狀態和有關信息。報警信號同時伴以短信通知,短信內容:作業出現異常,吊機制造廠,車型噸位,車牌號或標識,時間,地理位置,安全等級。

安全等級可以設定為:A級,極度危險,負載率超過120%;B級,危險,負載率超過100%。

另外,e安全項目還具有安全預警功能,當負載率接近超載值時(例如當負載率達到90%時),項目發出預警信號,提示注意接近紅線,預警的負載率設定根據各項目不同需要由用戶提出。

4 e安全項目的必要性分析

4.1 e安全項目是技術進步推動管理進步的有效舉措

吊裝工程施工領域安全事故頻發的“重災區”之一,而安全事故的引發原因主要是超載違章作業所致。同時,這種狀況也可歸結為是違背了吊機制造廠的設計標準和技術參數,沒有按廠家要求去正確使用設備。

超載背后可能有起重指揮判斷失誤、司機崗位技能缺乏、重進度重成本而輕安全、技術方案不當、吊機選型不合理等因素影響,但不論怎么講,超載來自“明知故犯”型的人為因素,因為吊機在負載率達到100%時會自動停機,除非人為開啟“強制工作開關”繼續工作。超載對于吊機設備而言,就是安全保護裝置被強行關斷。

吊裝由起重指揮和吊車司機共同實施,表現為下達操作指令和正確執行的協同作業關系。一般情況下,超載時起重指揮和吊車司機是“知道的”,而安全員可能“不知道”,安全主管可能也“不知道”,這種信息不對稱的狀況使安全員不能及時有效的行使安全檢查監督的職責,存在安全監管缺失的問題。

安全員是安全管理的重要組成部分,然而現場區域大,施工點多分散,吊裝作業持續時間短,不斷變換作業位置,加之現場做不到配備很多專職安全員從事盯人盯車式的管理,安全員人手不足,疲于奔命,管不過來是現場常見現象。

e安全項目為現場吊裝施工提供了一個偏離有警示、過程可監督、作業有記錄、操作可評價、問題易發現、處理有依據的管理環境,也是安全員的好助手,使他對自己范圍內監管的各吊機的運行狀態有所了解,利于實現生產與監督職能的平衡。

4.2 e安全項目的服務方式是適用于現場的最佳選擇，具有不可替代性

吊機制造廠具有全面的系統性優勢和服務能力,但其服務對象是產品用戶而不是工程,售后服務不含有工程管理義務。另一方面,現場同時使用多臺吊機施工,設備規格型號、生產廠家、技術要求等各有不同,決定了任何一個吊機制造廠不能單獨對工程進行服務。因此,現狀是現場有大量吊機施工作業,但在“單打獨斗”,統一管理十分困難。

e安全項目通過與各品牌、各型號吊機聯網,可使制造廠的服務延伸到工程服務,更好地實現讓數據流動起來、連接起來、使用起來。

4.3 e安全項目設備安全管理“五化”

圖2 設備安全管理“五化”

e安全項目通過與各吊機制造廠服務平臺數據對接,實現設備在線化、信息實時化、違章趨零化、設備多元化和管理精細化。

5 e安全項目服務熱點

e安全項目根據現場安全管理需要開展多方面的服務,包括:

出現作業異常情況時向起重指揮和吊車司機發出報警信號,提醒慎重,三思而行。根據要求發出預警信號作提示。現場安全員同時收到報警信號,提請了解并處理“安全隱患”。項目安全主管,單位安全部門同時接到報警信號,提請關注現場安全狀態。

查看吊裝作業和設備運行狀態,如:吊裝重量、工作半徑、臂桿長度和角度、工作時間、地理位置、油耗、氣象條件、故障及其他相關信息。

查看吊裝作業記錄,對超載情況、原因、起重指揮是否誤判(如:重量、工作半徑、就位高度等判斷不準確)、吊車司機操作技能是否符合要求等做出技術性評價。

查看日、周、月吊裝作業安全統計報表。

專家組提供措施方案,設備選型評價,專項分析等技術服務。

上用戶終端電腦也可查看現場吊裝總體工作狀態,便于安全管理部集中進行監督和指揮以及相關的其他服務。

6 e安全項目的實施

圖3 e安全項目的實施

吊機注冊登記由租賃公司/車主辦理。開通使用申請由租賃公司/車主辦理,同時提交承租方施工及管理人員名單,手機號等有關信息。開通使用及停止使用由租賃公司/車主發送通知。“e家云盒”由租賃公司/車主采購。

通常,吊機出租方的吊機已先行登記注冊,設備信息已錄入項目數據庫,吊機承租方需要時上網查看項目租賃供求信息即可。如果吊車承租方自選的設備不帶有項目功能,也可隨時進行注冊登記予以解決。

7 結論

e安全項目由手機APP功能模塊、服務平臺、數據傳輸盒組成,并以吊機(力矩限制器)運行數據為信息源,通過與吊機聯網形成服務系統,為現場吊裝施工人員和安全管理人員提供有關安全管理的信息服務。

把“互聯網+”、“物聯網”、“大數據”主題對接和落位在現場吊裝施工安全管理,針對超載違章作業這一行業“痛點”和施工過程安全監管效能等方面存在的問題,提出了創新型的數字化服務系統的解決方案和實施模式,降低了施工風險,也使管理事前易事后易而過程中間難的狀況得到了明顯改進。對提高工作效率,節約材料費用,增加設備使用壽命,降低工程人員、設備、進度、造價安全風險損失,降低公眾安全(公共場所施工作業)風險損失等等具有重要意義。安全管理的成功可轉化為經濟效益和社會效益的提升。