智能技術在建筑工程機械中的應用研究

丁劍波

工程機械“智能化”管理就是通過智能化設備全面收集現場人、材、機等信息，在此基礎上感知施工人員的操作行為和設備的運行狀態，及時預警報警，有效降低工程機械設備安全事故發生率，大大提高施工現場安全管理效率和水平，確保工程施工人員的生命財產安全和國家財產免受損失。本文以智能化技術在建筑工程機械上的應用研究為基礎，探討通過現代通信與信息技術、計算機網絡技術、行業技術、智能控制技術等智能化技術匯集于一體，給機械裝上“智慧大腦”為安全生產保駕護航。結合智能化技術的應用與實施過程，可以發現智能化技術在工程機械領域中的應用范圍越來越廣泛，其不僅可以提高工作效率，減輕人員勞動強度，提高經濟效益，而且有效控制安全生產事故的發生，因此具有廣泛的推廣與應用價值。

智能化技術;智慧大腦;安全生產;

隨著我國大型基礎設施建設的飛速發展，特別是今年受新冠疫情影響復工以后，國家和政府大量啟動“新基建”項目。工程機械的使用越來越多、越來越頻繁。由于我國工程機械施工技術研究起步較晚，加之工程項目的多樣化，復雜化及施工環境的不確定性，工程機械設備事故頻發，施工人員在施工作業過程中面臨極大的安全風險，因此我們要加強駕駛人員的安全技術培訓，使他們熟練掌握專業技術和安全操作規程，充分利用高科技智能化手段，有效降低工程機械設備安全事故發生率，確保工程施工人員的生命財產安全。同時降低工程施工對環境造成的污染，不斷提高施工質量、提高工作效率。通過集團公司近兩年來對智能化技術的利用與實施過程可以發現，智能化技術在工程機械領域中的應用范圍變得越來越廣泛，這不僅提高了工作效率，增加了經濟效益，而且有效地控制了安全生產事故的發生率，值得我們大力推廣與利用。

塔式起重機安全監控管理系統（俗稱：塔機黑匣子）是集互聯網技術、傳感器技術、嵌入式技術、數據采集儲存技術、數據庫應用技術等高科技手段為一體的綜合性新型儀器。該儀器能實現多方實時監管、區域防碰撞、群塔防碰撞、防傾翻、防超載、實時報警、實時數據無線上傳及記錄、數據黑匣子、精準吊裝、塔機遠程網上備案登記等諸多功能，特別是該儀器的后臺著重加強了監管部門對塔機的管理備案程序，是當前安全生產新形勢下，建設主管部門和各建設單位采用人性化服務，高效執法的有效手段。

本系統由塔機安全監控管理系統主機和遠程監測管理平臺組成，如圖1，圖2所示。主機安裝在工地現場塔機上，并連接幅度、高度、回轉、重量、傾角、風速、防碰撞模塊等多個傳感器，且具備內置制動控制和 8G 數據存儲等功能;主機 10.4 英寸顯示屏，能人性化顯示工地現場塔機運行狀況;

對此塔式起重機安全監控管理系統，我們經過兩年多以來在項目塔機上的應用實施過程，總結出如下優點：

（1）塔機安全監控管理系統能通過無線網絡把塔機的各種實測參數實時上傳到項目安全的遠程安全監測管理平臺。專職安全管理人員和專業設備管理人員在遠程監測管理平臺上可實現特定權限下的查看和管理。

（2）主機安裝在工地現場塔機上，并連接幅度、高度、回轉、重量、傾角、風速、防碰撞模塊等多個傳感器，塔機司機可根據顯示屏顯示數據實時掌握塔機運行狀況，一旦顯示數據異常報警可及時檢查，并采取有效措施消除塔機安全隱患;

（3）現場安全部專職安全管理人員和專業設備管理人員在遠程監測管理平臺上可實現實時監控，能有效約束塔機司機人員嚴格按照安全操作規程進行操作，杜絕了部分塔機司機上班時間玩手機、聽音樂、看視頻等現象的發生，對于塔機司機違章操作可實現實時預警、高效處置，消除了由于司機人員操作不當或違反安全操作規程而引起的安全事故。

（4）通過遠程監測管理平臺可以實現塔機網上申報、建設主管部門審核、審批、監控登記、實時監控、統計分析等各項功能。有利于工地現場安全管理部門及安監機構對塔機進行實時在線監管，實現安全狀況分析、塔機網上備案和登記、塔機開工統計、塔機地理位置顯示和歷史數據分析查閱等智能化管理。

隨著建筑技術的高度發展，數百米高的建筑物已很普遍，塔式起重機使用高度越來越高成為常態，致使身在高處的塔吊司機憑借肉眼視力很難看清地面被吊物和周圍環境的情況。另外，建筑物的密度越來越高，吊卸被建筑遮擋住塔機司機視線的物體是常有的情況（如圖3，圖4）。這種情況下塔機司機完全依靠塔吊指揮信號工的指令操作，不僅工作效率低，還會因塔吊指揮信號工的指揮失誤或通信障礙造成安全事故的發生。

為了有效消除此項安全隱患，塔式起重機吊鉤可視化系統孕育而生。我們集團公司在2018年初要求所屬分公司、項目部在高層、超高層建筑施工現場塔機上安裝了塔機吊鉤可視化系統，不但解決了視覺盲區全景監控、安全保障、工作效率問題，還能夠保存吊鉤的位置和吊鉤周圍情況的視頻，并能夠連接網絡把實時和歷史視頻傳輸到項目安全部及上級安全監管部門。

塔式起重機吊鉤可視化系統主要由安裝在駕駛室內部的主控一體機及安裝在小車上的自動跟蹤高清攝像頭、大容量鋰電池、工業網橋、高度傳感器及裝充電裝置等部分組成，實現自動跟蹤完成引導工作。

使用功能及優點：

（1）塔機吊鉤自動跟蹤：攝像機焦距、倍率、光圈、轉向、垂度調整，搭配專用視頻分析儀，有效控制儀器自動調整，無需塔吊司機采取其他任何操作來輔助調整。

（2）降低盲吊安全風險：在工地現場的作業中，存在塔吊需要橫跨低矮建筑作業的情況，當吊鉤下放到低矮建筑物另一面時，由于建筑物的遮擋，塔吊司機看不見吊鉤，完全由地面塔吊指揮信號工指揮操作，給塔吊作業帶來很大危險性。本系統攝像機將實時跟蹤吊鉤，不受建筑物遮擋，通過攝像機拍攝的全景畫面引導塔吊司機作業，塔吊司機將可以更放心、更安全的操作。

（3）可避免由于塔機指揮信號工指揮失誤和人工語音差異誤導。減少司機的誤操作。

（4）作業視頻存儲：本系統中的硬盤錄像機實時記錄并保存采集到的視頻信息，只要通過讀取硬盤錄像機里的視頻信息，即可還原當時的現場作業情況，方便安監部門及工地安全部門監督管理。

（5）實現數字化工地監管：本系統中提供網絡接入功能，遠程監管人員通過互聯網即可查看任何安裝了此系統的工地現場情況，方便了工地安全監管部門的集中管理，更有效的解決了施工工地多、現場情況復雜，無法全面統計監控的難題。

（6）有效降低人力成本，提高塔機工作效率，提高經濟效益。

（7）最新安全生產形勢下提升安全監管效果，減少安全事故，是推廣數字化“智慧工地”不可缺少的行業利器。

施工升降機安全監控管理系統是一款全新施工電梯智能化/升降機/ 物料提升機（簡稱施工升降機）安全監測、記錄、預警及智能控制系統，該新型系統能夠全方位、全天候實時監測施工升降機的運行工況，且在有危險源時及時發出警報和輸出控制信號，并可全程記錄升降機的運行數據，同時將工況數據傳輸到遠程監控中心，如圖5所示。該系統是集精密測量，自動控制、無線網絡傳輸等多種高科技技術于一體的電子監測系統，包含有載重監測、人數監測、速度監測（防墜）、傾斜度監測、高度限位監測、防沖頂監測、門鎖狀態監測，駕駛員人臉身份識別等功能，是現代建筑起重機械領域最新型、最全面、最可靠的安全防護設備。

施工升降機安全監控管理系統由安裝在施工升降機內部的安全監測儀和施工升降機遠程監測管理平臺兩部分構成。施工升降機安全檢測儀安裝在升降機吊籠內，該設備能實時檢測升降機的載重，人數，駕駛員身份識別，升降機實時高度，運行速度，門鎖狀態，傾斜度以及內部抓拍，并通過 GPRS 模塊實時將數據上傳到遠程監控中心，實現遠程監管，主機標配 10.1 寸 LED 高亮液晶顯示器，顯示直觀明了。

施工升降機安全監控管理系統具有如下明顯優點：

（1）集安全監測預警、黑匣子、拍照、司機人臉識別、乘載人數識別等功能于一體;主機安裝在駕駛員前方位置，更便利于駕駛員實時讀取監控數據，了解設備運行工作情況;

（2）系統具有多項安全監測功能：能夠實時監測施工電梯的載重、人數、速度、高度限位、門鎖狀態、導軌架傾斜、籠內視頻監控、操作人員身份管理等的安全信息，人臉識別模塊安裝在駕駛室內方便駕駛員身份識別，報警信號控制線接入升降機的操控臺中，串聯至升降機上升運動控制線路中，通過智能聯動，實現非駕駛人員無法進行操作，其它異常報警時自動切斷電源，使主機不能啟動，對設備系統的各種危險因素進行有效防護。

（3）通過多項安全監測功能形成的超載、超員信息在顯示屏上直觀化顯示，有效化解了司機與乘用工人之間為搶乘電梯和超載運輸所發生的矛盾，提高了運輸工作效率。

（4）本系統所形成數據可通過無線網絡功能傳輸到遠程安全監督管理平臺，實現安全監管部門對建筑機械的遠程管理和控制;

（5）自動語音播報系統，在系統出現危險、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信息，提醒司機和乘客;

（6）斷電保護，在意外斷電的情況下系統能夠依靠備用電源將設備進行安全鎖定，提高設備安全性能。

4結語

綜上所述，隨著互聯網、物聯網、人工智能等技術的高速發展，智能化技術為傳統建筑工程機械向智能化方向轉變奠定了可靠的基礎。智能化設備通過全面收集現場人、材、機等信息，在此基礎上感知施工人員的操作行為和設備的運行狀態，及時預警報警，大大提高施工現場安全管理的效率和水平。“智能化”管理在建筑工程機械中的優勢、技術價值和社會經濟效益日益凸顯。一方面，為人們的工作生活帶來了極大便利，保障了人民生命財產安全;另一方面，為我國建筑行業的安全管理提供了有力保障。目前，智慧工地的發展還處于初級階段，以安全建造為契機，加強業內同仁的溝通和探討，逐步在施工機械設備上融合BIM技術、大數據、云計算、人工智能等先進技術，最終實現基于“智慧工地”的綠色建造、智能建造。

The "intelligent" management of construction machinery is to comprehensively collect on-site people， materials， machines and other information through intelligent equipment， on this basis， perceive the operating behavior of construction personnel and the operating status of equipment， timely warning and alarming， and effectively reduce construction machinery equipment The incidence of safety accidents greatly improves the efficiency and level of safety management on the construction site， and ensures the safety of life and property of project construction personnel and the protection of national property from loss. This article is based on the application research of intelligent technology on construction engineering machinery， and discusses the integration of intelligent technologies such as modern communication and information technology， computer network technology， industry technology， intelligent control technology， etc. Escort for safe production. Combined with the application and implementation process of intelligent technology， it can be found that the application range of intelligent technology in the field of construction machinery is becoming more and more extensive. Occurrence， so it has a wide range of promotion and application value.

intelligent technology; intelligent brain;