淺析塔吊安全監控系統在施工安全管理中的必要性

張臣 何國松 丁小虎 李朝智

摘 要：采用塔吊安全監控系統有利于施工現場大型設備安全管理工作的開展。本工程使用的起重設備防碰撞系統、塔吊過載報警系統、起重設備運行狀態監控及展示系統均屬于塔吊安全監控系統內的實時運行數據及報警反饋系統，通過對這三個系統的工作原理的簡單介紹，從而引導出施工現場使用塔吊安全監控系統分別對于塔吊司機、現場安全員、安全監管部門的必要性。

關鍵詞：工作原理;報警反饋;安全監管

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.110

1 引言

隨著江蘇省內“263”專項整治行動的積極開展，南京市市政府提出 “十三五”智慧南京發展規劃的要求和本論文的研究獲得江蘇省“智慧安監的研究與工程應用”課題支持下，南京市青少年宮遷建項目積極完成了南京市智慧安監的試點建設要求，其中在塔吊安全監控系統上具有較好的使用效果。現場安全員無法向對地面工作人員一樣對塔吊進行直接管轄，塔吊安全監控信息及超限值報警信息在手機APP上動態、直觀的反饋，對于現場安全員對塔吊規范操作、群塔安全監控具有重要的輔助管理意義。

2 工程簡介

南京青少年宮遷建項目為智慧工地試點工程，工程位于南京市馬臺街及童家巷西延線交叉口西北角。總建筑面積65121.96m?，其中地上建筑面積24276.34m?，地下建筑面積40845.62m?。地上五層，地下四層，建筑高度為地上23.9m，地下埋深21.1m，建筑結構形式為框架結構。本工程是南京市智慧工地試點建設項目，主要建設的內容包含多方面，塔吊安全監控系統是安全監控建設的重要環節，它主要基于傳感器技術、嵌入式技術、數據采集技術、數據融合處理、無線傳感網絡與遠程數據通信技術，高效率地完整實現建筑塔機單機運行和群塔干涉作業防碰撞的實時監控與聲光預警報警功能，并在報警的同時自動中止塔機危險動作。

3 塔吊安全監控信息工作原理及報警反饋

本工程建設塔吊安全監控信息主要包含以下方面：起重設備防碰撞系統、塔吊過載報警系統、起重設備運行狀態監控及展示系統。各系統協調工作并將實時運行的信息傳輸到后臺數據端，主要通過在塔吊上安裝各類傳感器與地面接收網橋實現信息之間的傳遞。比如本項目中塔吊安裝的傳感器有：風速傳感器、傾角傳感器、重量傳感器、回轉傳感器、高度傳感器、幅度傳感器。各傳感器控制各項需要監測的安全監控參數并實時傳輸于后臺數據接收端口，當數據值超過預設定的最大或者最小限值，塔吊操作間內信息接收儀器、地面數據接收平臺、手機客戶端APP同時將產生預警信息，此時，首先塔吊操作間會出現報警蜂鳴聲，提醒塔吊操作人員注意是否可能出現的違規操作;其次，現場安全管理員通過后臺分配的手機客戶端賬號可以迅速查看報警來源，并及時對塔吊操作人員提出口頭警示。圖1為塔吊操作室內塔吊運行信息顯示屏幕。

3.1 起重設備防碰撞系統

南京青少年宮遷建項目共計3臺塔吊，由于施工現場可利用場地過小，為方便材料轉運和現場施工，每臺塔吊均有交叉，塔吊交叉就會產生碰撞的安全隱患，塔吊碰撞發生前，現場安全管理人員通常無法提前預知，一般碰撞都是突發、無意的概率很大，一旦發生碰撞后果不堪設想。起重設備防碰撞系統就是防止塔吊之間在相交旋轉半徑內，兩臺塔吊動臂之間的傳感器互相交互信息，通過計算機算出塔吊之間的相互位置及運行狀態，當塔吊動臂或者吊鉤之間的距離小于設定的限值時，塔吊操作室內報警裝置會產生報警蜂鳴聲，此時，塔吊操作人員必須采取相應措施防止碰撞的發生，否則系統會自動斷電以防止悲劇發生。

3.2 塔吊過載報警系統

塔吊過載報警系統主要通過幅度傳感器和重量傳感器配合使用傳輸吊重和起重力矩，一般安裝在塔式起重機起升纜繩定滑輪內。以3#塔吊為例，型號為TP63，最大起重量4噸，最大幅度起重量1噸，位于不同的起重幅度有不同的起重量最大限制，比如查表知道塔鉤位于38m處最大起重量1.48噸 ，那么位于38m幅度位置塔吊最大起重力矩為38*1.48=56.24t·m，將每一處的最大力矩連成最大力矩曲線圖，設置實時力矩達到最大力矩的規定百分比設定值時塔吊起重報警。同理吊重也可通過曲線對比圖展示實時吊重信息。如圖2，即為后臺實時力矩和吊重數據傳輸。當重量傳感器感應吊重，再通過計算機編程的力矩計算公式自動計算出起重力矩，生成折線圖，當超過設定報警閥值時，塔吊操作室內蜂鳴報警，給接收數據端同時產生報警數據，實時告知安全管理人員，直至塔吊操作員采取改正措施后，塔機操作室內蜂鳴報警方可解除。

3.3 起重設備運行狀態監控及展示系統

設備運行狀態的實時監控主要是針對風速、旋轉角度、起吊高度、幅度、傾角的監測，以及通過塔鉤可視化攝像頭對塔鉤的運行狀態的監測。前者的工作原理均和前文提及的兩大系統工作原理相似，均是通過各自的傳感器傳輸實時數據，超限時平臺自動報警。塔吊運行狀態監控中塔鉤可視化視頻是安監要求裝備的重點。塔鉤可視化視頻有兩種安裝方式，一是正對塔鉤上方，跟隨塔鉤動臂滑動支座一起水平運動，實時觀察塔鉤下方狀態;二是安裝在塔吊動臂端部固定，在塔鉤處安裝觸發裝置，視頻監控設備可以實時捕捉塔鉤位置狀態。無論哪種安裝方式，均可通過塔機操作室內安裝的屏幕查看，也可以通過平臺和手機APP查看，避免塔吊司機出現盲點，引發安全事故。圖3為塔鉤可視化視頻監控。

4 塔吊安全監控信息系統對安全管理工作的必要性

隨著市場建筑工程往大型化、復雜化、快速化發展，塔式起重設備也相應地朝著自動化、多功能、大型化路線發展，施工現場對于大型設備的安全監管將是未來建筑工程安全管理發展的重中之重。智慧化工地建設引入塔式起重機實時狀態過程監控系統，將塔吊的主要安全參數實時反饋于后臺，并對塔吊司機的違章操作形成記錄，施工現場安全管理人員可以根據違章記錄、報警數據進行針對性安全教育和管理，以達到減少事故發生概率、提高生產效率的目的。

4.1 對塔吊司機及時警示、干預，避免安全隱患發生

塔吊司機可以根據塔機內屏幕實時觀察塔吊運行狀態，如起重量、起重力矩、風速等設定的安全限值達到報警時，塔機操作室內報警器就會發出蜂鳴聲，蜂鳴聲直至塔吊司機采取操作措施回歸正常運行數值后，蜂鳴聲才會停止。這樣，就會避免因為塔吊司機操作失誤或者疲勞走神導致危險情況的發生。

4.2 向手機APP傳輸實時數據，輔助地面安全人員管理

現場安全人員只能定期檢查塔吊固定、穩定情況，塔吊上自己在高處作業，地面安全員對于塔吊司機的違規操作的出現無法實現實時監管，而運用現在云平臺技術，智慧工地技術人員可以在手機客戶端開發對應的安全管理APP，并為每個安全管理人員配置安全管理登錄賬號，塔吊司機的違章記錄，塔吊的安全報警信息均可以與平臺數據同步，這樣現場安全管理人員可以方便地、隨時隨地地對大型實現設備安全管理，對操作工人違章進行針對性安全教育。

4.3 數據存儲記錄，發生問題時安全監管部門方便查詢

對于塔吊運行的任何數據信息及視頻信息，均可以保存60天以上，一旦發生安全事故，安全監管部門可以輕易查詢到塔吊運行信息，分析對比導致事故產生的根本原因，作為事故調查的直接證據。即使事故未曾發生，安全監管部門也可以通過互聯網和云平臺技術，在安監站直接查看施工現場的塔吊實時運行狀態和往期運行記錄，在辦公室內即可對施工現場實現遠程監督，檢查往期的違章操作行為，促使形成現場施工安全巡檢時刻不放松的狀態。

5 結論

當下中國建筑施工現場不再是過往原始的純靠人力管理狀態，越來越多的高科技、智慧化的設備應用在了建筑市場當中，塔吊安全監控系統的運用，云平臺、互聯網技術的運用，可以大大減少塔吊安全事故發生的概率。相信在未來的發展過程中，安全監控將會大規模的智能化、機械化、互聯網化，監控的方面也會越來越細致，因為只有機械、智能才能永不疲倦，無時無刻地監控著現場的安全生產狀態。

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