無人機安全檢查塔式起重機技術應用
——以廈門特房·嘉灣B1-2地塊工程為例

張 旭

(廈門特房建設工程集團有限公司 福建廈門 361008)

0 引言

近些年來，塔式起重機事故頻發，究其主要原因在于塔式起重機安全檢查投入成本較高，導致日常安全檢查頻率低、效果差[1]。因此，利用無人機檢查技術替代人工對塔機進行安全檢查，成為一種行之有效的手段。經過一年多時間的實際應用發現，利用無人機檢查塔式超重機安全，既節約了大量人力成本，又能及時排查應用項目現場塔機隱患，零事故發生，取得了良好的效果。基于無人機檢查塔式起重機安全云優勢，博得了建筑工程界的青睞，本文擬以廈門某工程為案例，闡述無人機檢查塔式起重機安全的技術應用技術流和分析其經濟效益。

1 案例工程應用無人機巡檢背景

案例項目特房·嘉灣B1-2地塊工程，位于廈門市同安區，總建筑面積約18萬m2，項目由13棟高層建筑組成，共有8臺塔式起重機和13臺施工升降機，設備多、范圍廣的同時項目采用鋁合金模板和附著式升降腳手架技術，對設備的安全管理帶來一定的難度。

在啟用無人機檢查技術之前，該項目現場大型設備日常巡檢、維護，主要是人工完成，工作量大，危險性極高[2]，特別是該項目位于沿海區域臺風多發地區，檢查者必須冒著生命危險進行安全檢查。而無人機技術具備對工作環境要求低、覆蓋范圍廣，并具有高空、遠距離、快速的能力，搭載攝像頭可滿足航拍功能，使用者在地面就可以對起重設備進行全方位檢查，既安全又能及時發現安全隱患。因此，項目部決定從2017年9月開始，使用塔式起重機無人機巡檢技術。

2 采用無人機安全巡檢技術優勢

將無人機應用在日常巡檢工作中相對傳統人工巡檢，具備以下優勢：

(1)不受時間限制：使用無人機可以在夜間對設備進行排查，避免夜間登高作業可能導致的安全事故[3]。

(2)提高工作效率：無人機搭載高清攝像頭，通過拍攝的高清照片，可以快速有效地對現場各個角落進行檢查，特別是對塔式起重機的檢查，如采用人工巡查，一個現場管理員檢查一臺塔式起重機需35min，而采用無人機巡檢技術只需15min，而且檢查人員無需登高作業，既高效又安全。

(3)提高工作質量：無人機巡檢拍攝的照片，為廣大管理人員帶來了很多便利，以往人工巡檢拍攝的照片受制于地形和安全考慮，很多照片不能充分體現檢查者的意愿，對存在的隱患描述也不夠清晰；采用無人機巡檢技術拍攝的照片，不僅高精度而且是全方位、多角度的拍攝，極大地提高了塔式起重機巡檢工作質量，也為整改人員明確了整改方向，節約了工作時間。

3 無人機信息和檢查前準備工作

3.1 無人機型號

如圖1所示，采用大疆精靈4pro無人機，該無人機具有續航、高拍攝精度等特性。

圖1 項目采用的無人機

3.2 輔助工具

手機(安卓或IOS都可以)、數據線、塔式起重機無人機安全檢查表，檢查表如圖2所示。

圖2 塔式起重機無人機安全檢查表

3.3 飛行及采集設置

(1)操控無人機的APP：DJiGo4無人機飛行時，手機需打開GPS，與遙控器連接，傳導相機數據。因飛行器與遙控器采用頻率連接，GPS信號良好時，無人機可以實現精準定位；GPS信號較差但光照良好時，無人機利用視覺系統實現定位，但懸停精度會變差；GPS信號較差并且光照條件也差的時候，無人機不能實現精確懸停，僅提供姿態增穏。因此，飛行航線應設置為直線，盡量避開高大樹木及建筑物，防止信號中斷，飛行高度最高為120m，隨項目塔機高度變化，調整飛行高度，最大上升速度6m/s，最大下降速度4m/s，最大水平飛行速度20m/s 。

(2)軟件：Photoshop，ppt，word當拍攝環境較暗或者過亮時，通過photoshop調整圖片曝光度、色階或者飽和度，對圖片進行修復調整，或者對隱患重點圈出來。后期在每周安全會議上采用PPT進行安全隱患公示。

3.4 人員配置

現場安全員或機管員1名負責監視地面，利用專業知識發現安全隱患，并記錄和截圖。無人機操作員一名，正常為項目部實習生，先由公司專業技術人員對其進行操作培訓，培訓合格后方可操作無人機，如圖3所示。

圖3 無人機檢查人員

3.5 檢查計劃

3.5.1日常檢查

應用項目每個月前3周周日上午8點～11點，檢查項目范圍內所有塔式起重機，下午3點～6點檢查項目范圍內所有施工升降機，如圖4所示。

圖4 無人機現場檢查圖片

3.5.2維修保養檢查

每個月25日，項目一體化單位組織專業人員對所有設備進行檢查及維修保養，項目部的無人機會參與其中，對一體化單位的維修保養情況進行抽查。一旦發現維修保養不到位，即要求一體化單位及時整改，并對一體化檢查的問題和無人機檢查的問題進行比對。

3.5.3專項檢查

根據上級文件和公司主管部門要求，進行各類專項檢查，如圖5所示。

圖5 檢查人員發現隱患

4 無人機安全檢查塔式起重機流程

4.1 無人機飛行流程設置

(1)無人機飛行設置步驟

因采用定點拍攝，所以無人機飛控設置采用GPS模式。即：打開飛行器和遙控器，連接手機，點擊右上方菜單，選擇P模式，即GPS模式。

(2)信息采集設置及步驟

當飛行器進入飛行模式時，點擊手機右上方菜單欄，選擇拍照模式；在天氣良好，光線充足時，無需設置光線亮度，系統默認亮度即可；當夜間飛行時，打開夜間模式。如需拍攝視頻，選擇錄像模式，退出設置后，點擊手機屏幕右側拍攝圓點開始拍攝；拍攝結束再次點擊拍攝圓點。設置完成后，檢查手機屏幕上方的光線、GPS信號等狀態是否就位，無警告出現即可起飛。在起飛過程中，若遇大風，GPS信號弱時，需及時調整天線，注意GPS信號強弱；當信號中斷時，點擊手機左上方自動返航；當返航途中，信號恢復時，應及時退出自動返航，避免撞擊障礙物。

(3)信息數據后處理步驟

通過數據線連接飛行器和電腦，將儲存在飛行器中的圖片傳輸到電腦中查看、篩選適當的圖片進行保存。

4.2 無人機安全檢查塔式起重機具體操作流程

(1)塔頂部檢查:操作員操作無人機頂部，距離塔尖2m時，保持不動，利用攝像頭傳回的影響，檢查塔頂金屬構件是否連接良好，開口銷是否打開，滑輪是否轉動靈活、可靠、無卡塞現象，起重力矩限制器、起重量限制器、回轉限制器是否被人為損壞。

(2)塔機后臂處檢查：操作無人機飛往塔機后臂處，檢查壓重、配重是否按照說明書要求安裝，鋼絲繩排列是否整齊，潤滑是否到位，剎車片磨損是否超過規范要求，制動器有無漏油等。

(3)駕駛室檢查：操作無人機至駕駛室位置懸停，檢查司機室有無滅火器，機械性能牌是否設置。

(4)附著裝置檢查：操作無人機檢查附著裝置，附著裝置和塔機連接是否可靠，附著框、錨桿、拉桿、錨固端等連接螺栓、銷軸是否齊全可靠，墊塊、楔塊是否齊全可靠。(注：從最上一道附著檢查至最底部附著)

(5)塔機大臂處檢查：操作無人機從駕駛室軸線位置檢查至大臂末端進行檢查，重點檢查各部件、附件、連接結構是否齊全，位置是否正確，有無變形、開裂，小車斷繩、斷軸裝置是否有效設置，鋼絲繩潤滑和磨損能否滿足使用需求，各滑輪是否轉動靈活，無異響。

(6) 吊鉤檢查：操作無人機與塔吊吊鉤位置平行，檢查吊鉤磨損程度，保險裝置是否可靠。

(7) 標準節及連接螺栓檢查：利用無人機逐個標準節檢查，標準節連接螺栓是否松動，標準節是否存在變形、開裂情況。

(8)頂升裝置檢查：檢查頂升橫梁防脫裝置是否完好可靠，油缸油管是否破損漏油。

(9)懸臂高度檢查：操作無人機至最上一道附著處，利用無人機測距技術，檢查塔式起重機附著點至大臂鉸點高度是否滿足說明書和地方對臺風季節相關規定及要求。

(10) 基礎檢查：操作無人機飛至上方2m處，檢查塔吊基礎是否有積水，地腳螺栓螺母是否有可見松動，防雷裝置是否可靠。

(11)安全距離檢查：機管員通知地面指揮人員。將2臺塔式起重機大臂運行至交叉點，操作無人機測量2臺塔式起重機之間的安全距離能否滿足安全使用需求。

5 無人機安全檢查經濟效益與工作質量分析

以嘉灣B1-2項目12月實際檢查為例，2018年12月份對項目組織對現場8臺塔式起重機開展塔式起重機無人機巡檢4次，檢查發現現場塔式起重機安全隱患17條，平均每次檢查用時1.5h，投入人力2人，無人機一臺。該項目開工之前未引入無人機安全巡檢技術，2018年12月25日由租賃單位開展一次人工塔式起重機安全月檢，投入人力4人，用時8h發現安全隱患6條。統計具體數據詳見表1～表2。

表1 工作質量分析

表2 工作成本分析

綜上數據顯示，無人機巡檢的優勢非常明顯，不僅節約了時間，提高了效率，同時檢查質量也是不落下風。無人機巡檢在同等檢查條件下，節約了大量的時間成本和人工成本。

6 結語

使用塔式起重機無人機巡檢技術，項目部管理人員在日常管理中可以只花費少量的費用，就可以掌握現場各臺塔式起重機安全運轉情況。塔式起重機日常管理中存在一定的危險性較大工程，無人機巡檢技術提供了極大的便利和安全性。可以說，隨著無人機技術的日益成熟，其必將成為日后現場管理者手中的一把利器。