智能電梯項目應用管理

任志平 張俊杰 杜福祥 王 荔 楊書海 蔡春曉 呂桂元 侯春明

（中建三局集團有限公司成都分公司， 成都 610041）

0 引言

建筑施工中，施工電梯已成為高層或超高層項目不可或缺的垂直運輸設備，國內目前生產使用的施工電梯均采用人工操作方式，在運行過程中存在著一般無可靠超載限制、無可靠樓層呼叫及顯示功能、無自動平層功能、無樓層停靠智能分析系統、安全保障能力有限。

針對以上問題，本文對智能電梯的安全保障系統進行研究，提出一種智能操控施工電梯，包括吊籠故障智能檢測系統與監控系統。

目前，智能操控施工電梯已成功應用于成都綠地中心468 項目，它具有安全性能更高、有效利用率高、智能化程度高、人工成本低等眾多優勢。

1 智能施工電梯安全保障系統研究設計

施工電梯整體運行中采用通道障礙物監測、自動門防夾監測、層門限位監測、超速監測、編碼器監測、分時段負載監測等安全系統，同時配備吊籠故障智能檢測系統與監控系統共同保障施工電梯運行安全。

1.1 智能施工電梯通道障礙物監測系統

傳統施工電梯由專職駕駛員操作電梯的運行及停止，當障礙物從層門伸出影響電梯運行時，電梯駕駛員憑感覺來判斷，存在一定的安全隱患。

本設計以吊籠出層門側超出籠頂圍欄和籠底設置鋼絲繩，鋼絲繩固定在籠底帶有配重，鋼絲繩碰到障礙物時，配重直接碰到限位，限位信號到PLC，PLC 控制接觸器切斷電機及電機抱閘的動力供應，利用電機抱閘的摩擦力將吊籠制動。從而確保電梯在軌道上安全運行。

智能施工電梯上下運行防碰撞裝置示意圖如圖1 所示：

圖1 智能施工電梯上下運行防碰撞裝置示意圖Fig1 Schematic diagram of anti collision device for intelligent construction elevator running up and down

該裝置在使用過程中，電梯在上下運行，當存在外物伸出樓層，阻擋其運行通道時，外伸物體會使得鋼絲繩的路徑軌跡發生變化，即拉伸或壓縮鋼絲繩時，自由端鋼絲繩會拉動配重往上移動，從而觸碰電氣限位，使其動作，電梯停止運行。當解除了外物壓縮或拉伸鋼絲繩時，在配重的重量條件下，使得鋼絲繩恢復原來的路徑，同時配重離開電氣限位位置，電梯恢復正常。

該裝置的設計能夠對電梯通道范圍內的干涉物進行預先探測，當有干涉物阻擋電梯時通過該裝置的緩沖結構，完成電梯的自動停止，避免了電梯損壞和人員傷亡，當排出干涉物體時，電梯則可以恢復正常運行，提高了設備運行的安全性。

1.2 自動門防夾監測系統

智能施工電梯自動門控制系統中采用了機械防撞檢測、電梯光幕檢測裝置與控制系統共同組成自動門防夾檢測系統，來實現自動門防夾功能。

機械防撞檢測裝置包括固定座、導向桿、螺旋壓縮彈簧、鋁方管和電氣限位開關。結構原理示意圖如圖2 所示：

圖2 機械防撞檢測裝置結構示意圖Fig2 Schematic diagram of mechanical collision avoidance device

設計原理：當在單開門關閉的過程中，有外物阻礙其關閉時，即外物觸碰方管，使得方管沿導向桿軸向往上移動，從而使得電氣限位動作，單開門電機停止運行，單開門停止下行，發出蜂鳴器警報聲，可以提醒工人在第一時間排除阻礙。當移除障礙物時，方管在壓縮彈簧彈力和方管重力的作用下，往下運動，使得方管與電氣限位分離，單開門電機恢復正常。

通過限位開關和鋁方管出發機構相配合，提供了障礙物夾入時的緩沖和停機觸發，裝置配合智能施工電梯中電動吊籠門開啟使用，以確保在無人操作的吊籠門開啟過程中人與物品之間的安全。

光幕是在機械碰撞檢測系統基礎上安裝的防夾檢測裝置，即在吊籠門兩側各安裝一條光幕條，每條光幕有32 個紅外發射點，共發射154 束光幕，如檢測到物體，籠門停止關閉，自動打開。

圖3 光幕檢測裝置示意圖及實景圖Fig3 Sketch and real map of light curtain detection device

（3）層門限位監測、超速監測、編碼器監測、分時段負載監測等安全系統的設計

①層門限位監測：開、關門到位限位失效或開、關門被卡住時智能控制系統自動檢測，同時進行故障提醒，施工電梯無法運行。當故障排除后，施工電梯恢復正常運行。

②超速檢測：超速檢測系統主要由防墜器、電機、PLC 控制系統組成。當設備出現失速時，防墜器沒有可靠制動，且速度達到一定值時，超速保護動作，切斷電機及剎車動力供應，設備緊急制動。限速值大于防墜器的額定動作速度，一般設定為設備額定速度的1.6 倍。

③編碼器檢測：旋轉編碼器位于吊籠籠頂，與智能施工電梯標準節齒輪相連接，當智能施工電梯上下運行時，旋轉編碼器計數產生脈沖個數，應用高速計數器軟件編程計數，實現自動停層功能。當編碼器計數不準或不計數檢測時智能控制系統自動檢測，同時進行故障提醒，施工電梯無法運行。當故障排除后，施工電梯恢復正常運行。

④分時段負載檢測：過載保護器與控制系統相連，可通過控制系統人機交互界面自行設置某段時間內的升降機負載，在設定時間段內，設備靜止時負載達到設定值時，禁止設備啟動。

圖4 過載保護器及限載設置人機界面Fig4 Overload protector and load limit setting human machine interface

1、智能操控施工電梯在綠地468 項目的應用管理

作為傳統施工升降機的技術性革新，智能操控施工升降機已成功應用于成都綠地中心468 項目，實現了施工電梯智能化、安全、經濟、高效運行。在施工現場投入使用以來，總結了大量的應用管理經驗。

（1）新安裝的施工電梯，需按照相關規范標準進行整機調試及試驗。主要有齒輪與齒條嚙合間隙調試、滾輪側隙調試、導輪與齒條背間隙調試、運行功能測試、空載試驗、額定載重試驗、超載試驗、墜落試驗等。

（2）現場應用管理。

①試運行階段每臺施工電梯每個吊籠內配備了一名專業駕駛人員，一是對乘坐的工人進行進一步的交底工作，二是針對現場出現的技術問題及時反饋或及時作出相應處理。

②對于現場的使用管理，項目部專門建立了微信群，以便項目管理人員與設備站、廠家等單位之間溝通交流，及時解決現場出現的技術問題，保證智能施工升降機的操作及運行安全。

③試運行階段針對出現的問題做好記錄臺賬，并制定相應解決措施或方案。

（3）應用效益

①經濟效益

隨著全國施工電梯的使用量越來越多，操作人員資源越來越緊張且人工成本越來越高，智能操控施工電梯的應用，可大幅降低人工成本。以常規房建類項目安裝4 臺（常規房建項目大多超過4 臺）普速施工電梯為例來進行經濟效益的分析，綜合制造成本、租賃費用、人工成本及其他費用可得知每年可為項目節約經濟費用45.96 萬元。現全國每年在用施工電梯約30 萬臺。若推廣到全國市場應用，則每年可節約費用達344.7 億元。

②社會效益

相較于傳統施工升降機，智能施工升降機由于采用“自動平層”和“經濟運行調度系統”，可大幅提升施工升降機運行效率，節能環保，符合綠色施工的發展要求，是可持續發展思想在建筑工程中的應用體現，是符合國家可持續發展戰略的施工新技術，具有較大的推廣應用價值。

圖5 智能操控施工電梯應用實景圖Fig5 Application scene of intelligent control construction elevator

2 結語

智能施工電梯投入使用后，將不斷優化全生命周期管理。即將施工電梯實時工況記錄、身份識別等功能接入云端，云端可隨時監控設備的運行數據，根據對大量的運行數據分析統計，為每臺定制設備科學的保養周期，對設備維修、保養、拆裝、檢驗等工況進行人員及流程管控，并自動生成永久圖文檔案。

智能施工電梯安全保障系統應用管理的研究不僅僅具有非常重要示范作用，而且還推動了行業技術的進步與發展，為現代建筑發展智能化管理做出了巨大貢獻。