塔式起重机安全监控系统的研究与应用

   随着我国经济建设的发展，建设规模不断扩大，建筑业队伍也随之迅猛发展，尽管行业整体技术水平在不断提高，我国建筑业仍属于劳动密集型行业，在施工现场安 全管理上仍存在效率低、隐患多、沟通不畅、事故瞒报、漏报等问题；同时，建筑业又是发生伤亡事故频率较高的行业。我国安全生产管理体制是“企业负责、行业 管理、国家监察、群众监督”,由此可见，建筑企业是提高建筑业的整体技术水平，预防和控制建筑业伤亡事故发生的主体，是关键所在。虽然我国政府在不断改进 安全监督管理体制，进一步完善安全生产法规、制度，加强队伍建设，强化安全监管力度，使事故发生明显降低，伤亡人数大大减少，但根据近十年来的不完全统 计,我国建筑业总的死亡人数达15577人，平均每年死亡1416人，重大伤亡事故时有发生。

 

   目前, 我国建筑安全管理信息系统建设仍处于起步阶段，尽快提高建筑安全管理水平，提升建筑安全管理信息化程度，利用信息技术提高建筑企业安全管理水平，探索安全 管理信息系统的研究与应用，实现建筑企业在安全管理、监督、检查、培训、事故预防、劳动保护等方面的信息化，不断提高信息化水平，必将会促进建筑业的健康 发展并有效控制施工伤亡事故的发生。

　　1 建筑安全信息化管理

　　所谓南昌搬厂建筑安全信息化管理就是采用以计算机、通信等为代表的信息技术，并结合建筑施工现场实际情况，对其安全进行全方位、全天候的监督管理，从而可以在不需要人工介入的情况下发现并帮助有关人员排除安全隐患。

　　建筑安全信息化管理包含以下要点：

　　（1）隐患的发现。对施工现场的敏感环节进行实时监测，在造成事故之前及时发现安全隐患；

　　（2）信息的传递。将安全隐患信息随时传递到相关人员或设备；

　　（3）排除。通过提醒相关人员进行干预或者驱动相关设备自动干预，排除隐患，避免故障发生；

　　（4）记录分析。记录隐患的发现和排除过程，统计相关数据，为后续改进提供参考资料并为监管部门提供所需数据。

　　2 塔式起重机安全

　　塔式起重机（以下简称塔机）常见的事故主要有倾覆倒塔、高空坠物、相互碰撞或者与周围环境碰撞等，究其根源可以归纳为以下几个方面：

　　（1）塔机使用单位主观上的原因，为保证施工进度因而忽视塔机运行安全，擅自增加吊重，导致起吊时起重力矩超标；

　　（2）塔机超载频繁，引发某些钢结构疲劳损害；

　　（3）司机及检查人员缺少相关测量仪器设备，对各限位器状况不能实时判断；

　　（4）多塔联合作业时，因缺少有针对性的方案，不能有效控制各塔机运行区域；

　　（5）司机、地面指挥和作业人员对起吊重量无法准确估计，难以确定是否可安全起吊；

 

　　（6）瞬时风速过大，司机、地面指挥和作业人员不能及时准确判断风速是否超标。

图1 塔机运行常见安全事故

 

　 　近年来，塔机使用数量不断增加，由于施工现场情况复杂多变，影响因素众多，传统的管理方式不仅费时费力，也很难得到理想的效果，塔机运行安全事故（见图 1）时有发生，容易造成群死群伤。在生命财产遭受损失的同时，社会负面影响也很大。塔机安全监控系统主要依靠先进设备实时不间断的对塔机进行全方位的监 控，如有安全隐患可立即发现并给予警示或控制，不但提高了施工效率，还大大提高了施工安全性。

图2 塔机安全监控系统

　　3 塔机安全监控系统

　 　塔机安全监控系统是一种以现代信号处理、数字通信、网络、传感技术为基础，对塔机运行进行监控、警示、记录、统计、监管的信息化系统，如图2所示。该系 统既可加强对塔机的安全管理，减少事故发生，又可提高生产效率,优化资源配置，提升行业整体技术水平。一套完整的塔机安全监控系统应当包括塔上监控设备、 现场监控平台和远程监控平台。其中，在出现安全隐患或者运行风险时塔上监控设备实时为塔机操作人员提供警示或者干预；现场监控平台为现场安全管理人员提供 塔机监控手段，并记录塔机运行情况以及对安全隐患、违章操作、运行风险等进行查询统计，帮助管理人员确保所有塔机安全运行；远程监控平台为政府职能部门或 者公司管理部门对其所辖工程所有塔机运行和安全情况提供实时监控和数据记录分析、查询统计等功能，便于及时发现和制止非安全行为，避免隐患事故的恶化。

　 　塔上监控设备是系统的基本构成单元,也是系统的核心，由主机、各传感器、显示器、通信、继电输出等模块组成，如表1所示。主机采用数字信号处理器 （DSP）和微控制器（MCU）双核处理模式，微控制器负责整机的逻辑运行控制，而数字信号处理器负责数据的快速处理和运算。挂接在微控制器总线上的数据 采集单元负责将各路传感器信号分别转换为数字信号，并送到微控制器。它可不间断的采集塔机的角度、幅度、高度、起重量、行走位置、风速等信息，并将这些信 息相互共享，通过内建风险评估模型的计算,即时评估当前运行状态的风险情况。如果存在风险则立即提示操作人员谨慎操作，直至通过继电输出装置对其操作进行 干预。此外还将运行、报警、违章等操作等信息实时传送到各级监控平台。另有故障自行诊断功能，如果塔机各限位存在故障，可及时诊断并提示有关人员。（本文 摘自《建设机械技术与管理》第四期）

表1：塔上监控设备系统

　　现场监控平台采用专用数字通信信道与各个塔机保持数据链 接，全天候运行，实时监控塔机运行状态，此方式不仅具有较高的可靠性，确保塔机受到实时监控，又具有较高的抗干扰和保密性，防止外界的干扰和破坏。管理员 只需在办公室就可以全面观察，通过详细的数据来监管塔机，避免了以往因靠视觉直观存在片面和主观判断失误而不能及时发现和制止危险作业的情况发生。

　 　远程监控平台通过互联网与所属的所有现场监控平台进行连接，并将现场的记录和统计结果不断同步到远程数据库，从而可以将任何所属塔机的任何可能的危险情 况记录并提示给区域管理员，消除了现场与管理部门之间的沟通障碍，杜绝了事故隐患的瞒报、漏报现象，并能变被动为主动，针对具体情况实时作出分析判断，提 高了工作效率。

　　4 塔机安全监控系统应用

 

　　国家对塔机安全监控系统分别从产品法规、标准、使用 要求等方面提出了相应要求。最近，国家质检总局与国家安全监管总局为推动大型起重机械安装安全监控管理系统工作，提高大型起重机械本质安全，预防和减少起 重机械重特大事故发生联合制定了《大型起重机械安装安全监控管理系统实施方案》，并发文（国质检特联〔2011〕137号），要求结合本地区、本部门实 际，认真贯彻落实。 目前正在修订的TSG特种设备安全技术规范文件《起重机械型式试验规则》将增加塔式起重机“大型起重机械安全监控管理系统”检查试验项，要求审查安全监控 管理系统是否符合相应安全技术规范或标准的要求。

 

塔机产品标准 GB/T5031-2008《塔式起重机》之5.6.12.2、5.6.12.2条分别对显示记录装置、工作空间限制器提出了要求。自2008年6月1日 起施的原建设部第166号令《建筑起重机械安全监督管理规定》第二十一条（七）款“施工现场有多台塔式起重机作业时，应当组织制定并实施防止塔式起重机相 互碰撞的安全措施”、第二十三条“依法发包给两个及两个以上施工单位的工程，不同施工单位在同一施工现场使用多台塔式起重机作业时，建设单位应当协调组织 制定防止塔式起重机相互碰撞的安全措施”均对塔机提出了防撞要求。

　　应国家质监部门要求，生产企业申请，仅陕西省就有西安泰新电子科技 有限公司等三家企业生产的塔机安全监控系统通过了国家建筑城建机械质量监督检验中心检验。宁夏建筑安全监督总站以SPS-32型塔机安全监控系统等为基 础，并结合当地实际情况建立了一套比较完整的、可远程监控的塔机信息化管理平台，包括审批、安装（拆）、检验、运行、检查等各个环节。上海、广东、河南、 河北等地也得到了很好的推广和应用，像广州市佳尔华新鑫机械设备有限公司在香港租赁的塔机均安装了塔机安全监控系统，得到了用户的广泛好评。

　 　塔机安全监控系统作为建筑安全信息化管理中的一个先行者，已经取得了初步的成果,其经济和社会效益已经初步显露。建筑安全信息化管理仍处于发展的初级阶 段，迫切需要我们大家的共同努力、探索与支持，才能共创建筑业安全、高效、美好的明天！（本文摘自《建设机械技术与管理》第四期）