大型水電工程起重設(shè)備群防碰撞避讓監(jiān)控技術(shù)

呂國(guó)偉 張智勇 徐嘉偉

（中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610299）

0 引言

起重吊裝設(shè)備主要包括纜索起重機(jī)、圓筒門(mén)式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、橋式起重機(jī)等。塔吊是建筑工地上最常用的一種起重設(shè)備又名“塔式起重機(jī)”，以一節(jié)一節(jié)的接長(zhǎng)，用來(lái)起吊施工用的鋼筋、木楞、混凝土、鋼管等施工的原材料，塔吊是工地上一種必不可少的設(shè)備，塔吊在進(jìn)行操作時(shí)需要將檢測(cè)器安裝在塔吊的吊鉤上方進(jìn)行操作使用，方便工作人員進(jìn)行吊鉤的移動(dòng)使用，避免產(chǎn)生危險(xiǎn)。另外，施工現(xiàn)場(chǎng)可能存在多臺(tái)塔機(jī)同時(shí)工作，由于施工場(chǎng)地有限，多臺(tái)塔機(jī)工作區(qū)域相互交叉，存在發(fā)生碰撞的可能性，安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)管理難度大。

現(xiàn)有的吊鉤傳感器存在外部防護(hù)不夠安全，同時(shí)在進(jìn)行對(duì)接安裝時(shí)不夠牢固，內(nèi)部沒(méi)有防護(hù)罩進(jìn)行保護(hù)，導(dǎo)致內(nèi)部的部件容易受到損壞，無(wú)法進(jìn)行使用的缺點(diǎn)；同時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)大型起重設(shè)備尚未有完善的防撞安全監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，安全隱患不能從本質(zhì)上消除。因此，為提高起重設(shè)備的本質(zhì)安全性能，本文對(duì)吊鉤傳感器的設(shè)計(jì)安裝與吊裝作業(yè)的防碰撞避讓技術(shù)進(jìn)行了研究。研究設(shè)計(jì)了一種大型塔吊吊鉤毫米波雷達(dá)傳感器安裝結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了使用固定機(jī)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)部貫穿固定連接，使操作對(duì)接更加緊密牢固，解決了原有的設(shè)備連接不夠牢固的問(wèn)題，提高了安裝運(yùn)行的效率；設(shè)計(jì)了大型起重機(jī)群防碰撞避讓系統(tǒng)，降低了起重設(shè)備運(yùn)行干擾、消除了相互碰撞的安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

1 研究?jī)?nèi)容

為解決起重吊裝設(shè)備吊鉤傳感器安裝結(jié)構(gòu)不牢固、運(yùn)行效率低，起重機(jī)群交叉觸碰等安全問(wèn)題，對(duì)吊鉤毫米波雷達(dá)傳感器安裝結(jié)構(gòu)以及起重機(jī)群防碰撞避讓技術(shù)（見(jiàn)圖1）進(jìn)行了研究。

圖1 起重設(shè)備防碰撞避讓系統(tǒng)安裝示意圖

1.1 大型塔吊吊鉤毫米波雷達(dá)傳感器的安裝

塔吊在進(jìn)行操作時(shí)需要將檢測(cè)器安裝在塔吊的吊鉤上方進(jìn)行操作使用，在進(jìn)行操作時(shí)通過(guò)傳感器的四周固定機(jī)構(gòu)進(jìn)行對(duì)接，將傳感器進(jìn)行固定，同時(shí)與外部的吊鉤進(jìn)行固定，方便進(jìn)行安裝的同時(shí)，提高操作使用速度，同時(shí)內(nèi)部設(shè)有防護(hù)罩進(jìn)行保護(hù)，提高傳感器的使用壽命時(shí)間。

1.2 大型起重機(jī)群防碰撞避讓系統(tǒng)原理

利用起重設(shè)備力矩系統(tǒng)內(nèi)的吊鉤高度及吊臂角度、幅度參數(shù)等，建立多臺(tái)設(shè)備的組網(wǎng)，從主動(dòng)防碰撞、被動(dòng)防碰撞和輔助防碰撞三個(gè)方面進(jìn)一步完善了設(shè)備運(yùn)行期間的防碰撞預(yù)警通訊。利用外部接收移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，導(dǎo)出起重設(shè)備運(yùn)行期間防碰撞安全監(jiān)控系統(tǒng)空間限位、視頻監(jiān)控、力矩系統(tǒng)等數(shù)據(jù)記錄、軌跡圖、實(shí)時(shí)視頻，供后期數(shù)據(jù)調(diào)查與分析。圖2 所示是防碰撞安全監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖。

圖2 防碰撞安全監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖

2 技術(shù)方法分析

2.1 吊鉤毫米波雷達(dá)傳感器安裝結(jié)構(gòu)

2.1.1 安裝方式

大型塔吊吊鉤毫米波雷達(dá)傳感器安裝結(jié)構(gòu)主視圖、正視全剖圖以及防護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖分別見(jiàn)圖3、圖4 和圖5。從圖3～圖5 可知，傳感器安裝結(jié)構(gòu)包括箱體1、固定機(jī)構(gòu)2（螺栓201、連接柱202、卡合柱203）、墊板3、對(duì)接筒4、頂柱5、殼體6、定位板7、支柱8、防護(hù)機(jī)構(gòu)9（保護(hù)罩901、轉(zhuǎn)軸902、底板903、安裝板904、把手905）、承受板10。

其中，箱體的外壁固定連接有固定機(jī)構(gòu)，固定機(jī)構(gòu)由螺栓、連接柱和卡合柱組成。箱體的內(nèi)壁固定連接有殼體，所示殼體的內(nèi)壁固定連接有定位板，定位板的上方固定連接有支柱，定位板的一側(cè)固定連接有防護(hù)機(jī)構(gòu)，定位板的下方固定連接有承受板。另外，箱體與固定機(jī)構(gòu)之間緊密貼合，箱體與殼體的中軸線(xiàn)之間相重合，殼體與定位板之間緊密貼合，定位板與支柱之間通過(guò)焊接相連接，定位板與防護(hù)機(jī)構(gòu)之間緊密貼合，防護(hù)機(jī)構(gòu)與承受板之間通過(guò)焊接相連接。

圖3 傳感器安裝主視結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 傳感器安裝正視全剖結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 傳感器防護(hù)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

工作時(shí)，通過(guò)箱體1、固定機(jī)構(gòu)2、定位板7、支柱8、防護(hù)機(jī)構(gòu)9、保護(hù)罩901 和轉(zhuǎn)軸902 的相互配合連接使用，實(shí)現(xiàn)了使用固定機(jī)構(gòu)2 進(jìn)行內(nèi)部貫穿固定連接，通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)固定機(jī)構(gòu)2 進(jìn)行打開(kāi)設(shè)備，然后通過(guò)內(nèi)部的防護(hù)機(jī)構(gòu)9 進(jìn)行部件的連接使用，直接拿持把手905 向上方進(jìn)行拉動(dòng)，使保護(hù)罩901 連接的轉(zhuǎn)軸902 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)打開(kāi)使用，安裝時(shí)配合內(nèi)部的支柱8 進(jìn)行定位固定，使操作對(duì)接更加緊密牢固，解決了原有的設(shè)備連接不夠牢固的問(wèn)題，提高了安裝運(yùn)行的效率。

2.1.2 工作原理

箱體1 的一端固定連接有墊板3，且墊板3 與箱體1 的中軸線(xiàn)之間相重合；工作時(shí)，通過(guò)箱體1 和墊板3 進(jìn)行連接，使操作安裝時(shí)連接處的墊板3 受力更大，更加緊密；箱體1 的一側(cè)固定連接有對(duì)接筒4，且對(duì)接筒4 與箱體1 之間緊密貼合，工作時(shí)，通過(guò)對(duì)接筒4進(jìn)行內(nèi)部傳感器檢測(cè)頭的放置，外部能夠進(jìn)行防護(hù)使用；箱體1 的正面固定連接有頂柱5，且箱體1 與頂柱5 之間通過(guò)焊接相連接；工作時(shí)，通過(guò)頂柱5 進(jìn)行外部的對(duì)接，能夠?qū)ζ渌O(shè)備進(jìn)行頂緊，減少設(shè)備的外殼磨損。

固定機(jī)構(gòu)2 包含有螺栓201、連接柱202 和卡合柱203，且螺栓201 的下方固定連接有連接柱202，且連接柱202 與螺栓201 的中軸線(xiàn)之間相重合。工作時(shí)，通過(guò)螺栓201 直接手動(dòng)旋轉(zhuǎn)打開(kāi)，使操作安裝更加快速。

連接柱202 的下方固定連接有卡合柱203，且卡合柱203 與連接柱202 之間通過(guò)焊接相連接。工作時(shí)，通過(guò)卡合柱203 進(jìn)行加成固定，能夠直接與外部設(shè)備進(jìn)行連接固定，方便設(shè)備進(jìn)行安裝使用。

防護(hù)機(jī)構(gòu)9 包含有保護(hù)罩901、轉(zhuǎn)軸902、底板903、安裝板904和把手905，且保護(hù)罩901 的外壁活動(dòng)連接有轉(zhuǎn)軸902，且轉(zhuǎn)軸902的外壁固定連接有底板903，且保護(hù)罩901 與轉(zhuǎn)軸902 之間構(gòu)成旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。工作時(shí)，通過(guò)保護(hù)罩901 進(jìn)行外部連接，提高內(nèi)部部件的使用安全性，增加使用壽命時(shí)間。

底板903 的外壁固定連接有安裝板904，且安裝板904 的上方固定連接有把手905，且把手905 與安裝板904 之間通過(guò)焊接相連接。工作時(shí)，通過(guò)安裝板904 和底板903 進(jìn)行連接，使部件之間的貼合更加緊密，提高密封性。

總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)將設(shè)備的箱體1 進(jìn)行拿持，使用固定機(jī)構(gòu)2 進(jìn)行內(nèi)部貫穿固定連接，通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)固定機(jī)構(gòu)2 進(jìn)行打開(kāi)設(shè)備，然后通過(guò)內(nèi)部的防護(hù)機(jī)構(gòu)9 進(jìn)行部件的連接使用，直接拿持把手905向上方進(jìn)行拉動(dòng)，使保護(hù)罩901 連接的轉(zhuǎn)軸902 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)打開(kāi)使用，然后進(jìn)行使用，將設(shè)備進(jìn)行對(duì)接固定，通過(guò)連接固定機(jī)構(gòu)2 與外部設(shè)備進(jìn)行固定安裝使用。

2.2 創(chuàng)新內(nèi)容

為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決傳感器外部防護(hù)不夠安全，同時(shí)在進(jìn)行對(duì)接安裝時(shí)不夠牢固，內(nèi)部沒(méi)有防護(hù)罩進(jìn)行保護(hù)，導(dǎo)致內(nèi)部的部件容易受到損壞，無(wú)法進(jìn)行使用的問(wèn)題，提出的大型塔吊吊鉤毫米波雷達(dá)傳感器安裝結(jié)構(gòu)，可解決該問(wèn)題。

解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：采用大型塔吊吊鉤毫米波雷達(dá)傳感器安裝結(jié)構(gòu)，包括箱體，箱體的外壁固定連接有固定機(jī)構(gòu)，箱體的內(nèi)壁固定連接有殼體，所示殼體的內(nèi)壁固定連接有定位板，定位板的上方固定連接有支柱，定位板的一側(cè)固定連接有防護(hù)機(jī)構(gòu)，定位板的下方固定連接有承受板，箱體與固定機(jī)構(gòu)之間緊密貼合，箱體與殼體的中軸線(xiàn)之間相重合。

殼體與定位板之間緊密貼合，定位板與支柱之間通過(guò)焊接相連接，定位板與防護(hù)機(jī)構(gòu)之間緊密貼合，防護(hù)機(jī)構(gòu)與承受板之間通過(guò)焊接相連接。

箱體的一端固定連接有墊板，且墊板與箱體的中軸線(xiàn)之間相重合，通過(guò)箱體和墊板進(jìn)行連接，使操作安裝時(shí)連接處的墊板受力更大，更加緊密。

箱體的一側(cè)固定連接有對(duì)接筒，且對(duì)接筒與箱體之間緊密貼合，通過(guò)對(duì)接筒進(jìn)行內(nèi)部傳感器檢測(cè)頭的放置，外部能夠進(jìn)行防護(hù)使用。

箱體的正面固定連接有頂柱，且箱體與頂柱之間通過(guò)焊接相連接，通過(guò)頂柱進(jìn)行外部的對(duì)接，能夠?qū)ζ渌O(shè)備進(jìn)行頂緊，減少設(shè)備的外殼磨損。

固定機(jī)構(gòu)包含有螺栓、連接柱和卡合柱，且螺栓的下方固定連接有連接柱，且連接柱與螺栓的中軸線(xiàn)之間相重合，通過(guò)螺栓直接手動(dòng)旋轉(zhuǎn)打開(kāi)，使操作安裝更加快速。

連接柱的下方固定連接有卡合柱，且卡合柱與連接柱之間通過(guò)焊接相連接，通過(guò)卡合柱進(jìn)行加成固定，能夠直接與外部設(shè)備進(jìn)行連接固定，方便設(shè)備進(jìn)行安裝使用。

防護(hù)機(jī)構(gòu)包含有保護(hù)罩、轉(zhuǎn)軸、底板、安裝板和把手，且保護(hù)罩的外壁活動(dòng)連接有轉(zhuǎn)軸，且轉(zhuǎn)軸的外壁固定連接有底板，且保護(hù)罩與轉(zhuǎn)軸之間構(gòu)成旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，通過(guò)保護(hù)罩進(jìn)行外部連接，提高內(nèi)部部件的使用安全性，增加使用壽命時(shí)間。

底板的外壁固定連接有安裝板，且安裝板的上方固定連接有把手，且把手與安裝板之間通過(guò)焊接相連接，通過(guò)安裝板和底板進(jìn)行連接，使部件之間的貼合更加緊密，提高密封性。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)箱體、固定機(jī)構(gòu)、定位板、支柱、防護(hù)機(jī)構(gòu)、保護(hù)罩和轉(zhuǎn)軸的相互配合連接使用，實(shí)現(xiàn)了使用固定機(jī)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)部貫穿固定連接，通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)固定機(jī)構(gòu)進(jìn)行打開(kāi)設(shè)備，然后通過(guò)內(nèi)部的防護(hù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行部件的連接使用，直接拿持把手向上方進(jìn)行拉動(dòng)，使保護(hù)罩連接的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)打開(kāi)使用，安裝時(shí)配合內(nèi)部的支柱進(jìn)行定位固定，使操作對(duì)接更加緊密牢固，解決了原有的設(shè)備連接不夠牢固的問(wèn)題，提高了安裝運(yùn)行的效率。

通過(guò)保護(hù)罩、轉(zhuǎn)軸、底板、安裝板、把手和承受板的相互配合連接使用，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)內(nèi)部的保護(hù)罩進(jìn)行部件的連接，能夠進(jìn)行防護(hù)，減少內(nèi)部部件的損壞，通過(guò)配合連接的安裝板和底板使部件對(duì)接更加緊密，解決了原有的設(shè)備內(nèi)部保護(hù)不夠高效，使用壽命降低的問(wèn)題，提高了操作使用的適應(yīng)性。