叉車使用安全智能管理系統研究與應用

汪朝杰 張洪濤 高 賽 徐 晨

（青島市特種設備檢驗研究院 青島 266300）

隨著信息技術的發展，人們對叉車智能管理的需要越來越迫切，應用物聯網云計算、大數據等技術對叉車進行智能管理，通過安裝的控制系統硬件及基于互聯網的軟件，組成一套叉車智能管理系統，實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理等功能[1]，搭建叉車全生命周期、全應用場景的數字化、可視化服務平臺，幫助企業提高叉車運行的安全性，提高車輛管理能力和作業效率，降低叉車安全風險和使用成本。本文針對叉車的使用及安全運行管理問題和叉車智能管理系統的功能進行了分析與探討[2]。

1 叉車使用管理面臨的主要問題

在物流和制造業企業中，叉車的使用越來越多，大型企業動輒幾十臺甚至數百臺，叉車的使用與安全運行管理成為企業亟待解決的問題，叉車使用單位中普遍存在以下問題：

1.1 安全問題

根據市場監管總局關于2021 年全國特種設備安全狀況的通告顯示，全國場（廠）內專用機動車輛共156.40 萬臺，占全國特種設備總數的8.61%，場（廠）內專用機動車輛的事故總數為42 起，占2021 年全國特種設備事故總數的38.18%，死亡人數34 人，占2021 年全國特種設備事故死亡人數的34.34%。盡管在特種設備總量中叉車的占比不高，但受人員操作不規范、使用頻率高、流動性強、工作環境復雜等綜合因素影響，叉車事故率在特種設備事故率中居首位。對已結案的場（廠）內專用機動車輛事故分析，違章作業或操作不當17 起，無證操作5 起，全部是因為使用、管理不當發生的事故[3]，一樁樁事故無不警示我們，叉車使用管理的規范化刻不容緩。

叉車使用、管理過程中嚴重的安全問題主要有以下幾點：

1）不系安全帶。叉車安全帶是非常重要的安全保護裝置，可以說是第一道生命保護屏障。如不系安全帶，當叉車發生傾覆或碰撞時，叉車司機沒有安全帶的保護很容易被甩出車外或被叉車擠壓，造成人身傷亡。因不系安全帶引發的傷亡事故不勝枚舉，因此，安全帶的自動檢測裝置就顯得尤為重要。

2）碰貨撞人。駕駛叉車存在一定的視野盲區，尤其是當前方裝有貨物，極易擋住叉車駕駛員的視線，此種情況經常出現，如果不采取有效的防控措施會導致極為嚴重的后果。此時，安全圍欄或防碰撞檢測裝置就能夠起到有效的防控。

3）流動性大，安全事件不可見。叉車作業場景及作業區域較為復雜，比如建筑物拐角、高大設備的周邊等，因駕駛員視線受限導致危險事故發生。針對此種情況，聲光警示、安全圍欄及防碰撞會有效消除安全隱患。

4）超速管控困難。叉車廠內行駛超速一直是管控的重點，尤其是叉車負載后超速行駛極易引發安全事故。在叉車上安裝限速裝置及超速聲光報警裝置，可有效避免事故發生。

5）未授權亂借用，無證駕駛現象頻繁。無證駕駛叉車的情況在企業內較常見，因未授權亂用、無證駕駛引發的事故也時有發生。采用駕駛員身份識別系統，增加面部識別刷卡后方能啟動叉車，可有效杜絕此問題。

1.2 效率問題

在大部分企業里，叉車的實際利用率往往不高，徒增叉車數量不僅造成資金占用，還會增加叉車事故的發生概率，提升叉車轉運效率才能從根本上解決問題。導致效率低下的主要原因總結如下：

1）車輛閑置分配不合理。因為調度不均，使一些叉車過于占用，導致日常利用率降低，而有些叉車卻因為閑置沒有被充分利用。

2）司機怠工。因工作任務分配不均或司機自身問題等，叉車司機出現怠工、消極工作等問題。

3）維修逾期造成停工。叉車維修保養逾期，造成現場停工。

4）生產節奏不可視。生產節奏不可視，出現問題無法第一時間掌握，因而會產生通知不到位、信息滯后等問題，甚至可能導致整個工作環節出現停滯現象。

5）工時統計繁雜。叉車司機工時統計繁雜，無法查看每個司機的工作時間、違規事件統計、工作效率統計，績效考核無依據。

2 叉車智能管理系統

2.1 叉車智能管理系統的概念

叉車智能管理系統基于工業互聯網技術，利用智能硬件及系統平臺，通過對叉車的運行數據實施采集、監控、分析，規范駕駛員的駕駛行為，消除安全隱患，規避事故發生，為安全作業保駕護航。通過實時監測車輛行駛速度、行駛路徑、叉車開動率、工作時間等數據，為提高車輛運行效率、優化資源配置提供科學依據，打造叉車全生命周期、全應用場景的數字化、可視化服務平臺，助力企業數字化運營管理。

2.2 叉車智能管理系統的組成和功能

叉車智能管理系統主要由標配硬件、選配硬件和叉車管理平臺構成。標配硬件包含叉車安全管理終端、無線速度傳感器、司機卡、遙控器、繼電器、無線安全帶傳感器、一體式聲光報警燈，選配硬件為電子、機械油門控制器，叉車管理平臺為可視化軟件系統。下面對各部件進行詳細介紹：

1）叉車安全管理終端：作為叉車安全管理系統的大腦，終端將各個部位的信息采集匯總并進行分析與通信，同時在屏幕中顯示各項信息，各部件名稱及功能說明見表1。

表1 叉車安全管理終端各部件名稱及功能說明

2）司機IC 卡：既可作為班組內通用鑰匙使用，也可一人一卡，作為身份識別卡使用，同時支持客戶員工卡刷卡啟動叉車，見圖1。

圖1 司機IC 卡

3）點火智能審核：叉車智能管理系統可以通過高精準度的人臉識別功能和指紋驗證功能，對系統內授權的叉車司機進行識別確認，并對陌生人進行檢測，檢測到非系統內持證駕駛員的人臉視作陌生人，并發出聲光報警；被授權司機進行人臉識別驗證通過刷卡后，才能啟動叉車，見圖2。

圖2 點火智能審核

4）安全繼電器：作為叉車安全智能管理系統的“保險”，安全繼電器既可以控制全車電路，也能控制座椅開關限制移動，做到有效防止叉車亂停亂用，出現事故精確責任到人，控制設備可靠穩定，做到安全控制叉車，同時不影響車輛的使用和性能。

5）紅外遙控器：可方便快捷地對現場快速管理配置，針對安裝維護人員，可實現超速報警設置、倒車提醒開關、系統音量設置、傳感器與主機配對、速度傳感器設置、打卡開機關機、司機卡權限注冊、現場OTA 升級等功能；針對現場管理者、班長，可實現超速報警設置、倒車提醒開關、系統音量設置、打卡開機關機、司機卡權限注冊等功能。

6）無線測速傳感器：可實時采集上傳車輛車速、感知行進方向、記錄超速事件、精確測算歷程，并能反饋車輛是否為閑置狀態。

7）一體式聲光報警燈：采用磁吸式安裝，聲光報警警示行人安全、司機注意安全駕駛，通過終端控制，針對不同的場景有不同的語音提示，例如登錄時提示“請刷卡”，超速時提示“超速，請注意”等等。

8）無線安全帶傳感器：區別于普通安全帶，無線安全帶傳感器可實時感知司機是否系安全帶，落實安全管理和獎懲制度，見圖3。

圖3 無線安全帶傳感器

9）叉車管理平臺：通過對六大維度叉車數據的實時展示，安全狀態與資產效用一目了然，見圖4。

圖4 叉車管理平臺

2.3 叉車智能管理系統優勢及效果

在裝備高效穩定運行過程中，叉車占據重要地位，任何操作失誤或機械故障都會對安全運行和效能發揮產生重大影響，研究叉車的智能管理系統對保障裝備安全運行具有重要意義[4]。叉車安全智能管理系統可實現對叉車運行的全過程監控，同時可以對司機的持證上崗情況、駕駛行為習慣進行監督，實現精準工時考核，提升工作效率，也可推進叉車安全管理標準化的形成，有利于規范現場作業，并通過叉車利用率的大數據分析，讓叉車調配與臨時調配更科學、更高效，產品具備的優勢見表2。

表2 產品優勢

3 總結

本系統著重以叉車使用人、使用單位、檢驗機構、監察部門為切入點，全環節全周期實現智能化管理。對叉車使用人的身份識別、工作時長、工作效率、叉車的使用率、管理制度的落實與否、叉車運行的即時信息、遇安全隱患時的提前警示及采取緊急安全措施、叉車設備的安全狀況、檢驗及維修的周期提醒等方面進行了重點研究。目前，已在部分叉車使用較為集中的企業進行了試應用，效果良好。結果顯示，本系統更好地促進了叉車的運行安全，降低了事故風險，減少了故障發生率；使用單位管理制度的落實更加扎實有效；提高了叉車的作業效率和利用水平[5]；檢驗及維保周期的提醒使管理變得更加便捷、高效，促進了生產效率的提升，節省了運行成本，使叉車的利用率和司機的工作效率得到了優化，實現了叉車智能化使用監管。

本系統同時具備端口擴展功能，目前正在對叉車地理系統進行研究，期望與監察、檢驗智能化管理相關端口進行連接，實現叉車監管的實時定位，有利于監管部門統籌掌握轄區內叉車的整體分布情況、叉車的參數信息、即時運行狀況、管理維修以及檢驗狀態，有效促進監察部門更高效實行監管，更好地進行管理決策，提升叉車的使用安全及監管水平。隨著智能叉車的廣泛應用，智能叉車運行所處的環境也愈發復雜，同時對于信息處理的時效性與準確性要求也更高。現代化工業生產水平的提高，使得叉車智能管理系統的需求加大，因而對叉車智能管理系統在方案設計或者算法上進行改進與完善，在保證叉車安全、穩定運行的基礎上，設計出更加多樣化的叉車智能管理系統，滿足更多工業環境需求[6]。