《建筑施工塔机安全监控平台集成及推广》

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塔式起重机安全监控平台是物联传感网技术在工程领域的创新应用。系统是基于传感器技术、嵌入式技术、数据采集技术、数据处理技术、无线传感器网络、远程通信技术和软件工程技术相融合的系统平台。实现了塔吊上网和设备工况安全的实时在线感知,实现对塔吊单机运行和群塔作业的防碰撞全程实时监控与声光预警报警功能。从技术手段上保障了对塔吊使用过程和行为的实时动态监管,切实防范、监测设备运行过程中的危险因素和安全隐患,最大限度地预防和减少了塔吊安全生产事故发生。

塔吊安全监控系统通过对吊重传感器、幅度传感器、高度传感器以及回转转角传感器、风速传感器等输出数据进行采集和分析处理,实现对塔机工作时起重量、起重力矩,小车幅度,吊钩高度以及回转角度的实时监测、警示、记录、统计、监管的信息化辅助引导。

塔吊安全监控系统基本包括四个部分:主监控器、各类传感器、塔吊状态监控软件和远程监控平台。

塔吊安全监控系统总体方案说明如下:为了克服集中模式下塔吊安全监控系统不易修改和扩充、对随机性强的工作场合适应性差等缺点,该系统采用分布式设计模式。这种分布式结构中,整个系统的功能任务被分散到各个单独的子系统中,各监测器在结构和功能上彼此相互独立,使得其中个别监测器如果出现故障后,不会影响其它监测器的正常工作,更不会影响整个系统的正常运行,同时,只要对新加入的子系统配置相应的通信协议和控制策略,以及相应的基础数据,新的监测器就可以较容易地加入到多塔式起重机系统网络中,扩充起来非常容易。

在平台软件设计方面,对多塔式起重机(塔群)共同工作中常见各类碰撞进行分析,在多塔式起重机运行现场,塔式起重机在运行过程中,在塔式起重机出现碰撞的主要遇到的问题如下:

(1 )建筑工地周边的障碍物(如电网,高楼、道路等),塔式起重机在运行过程中,塔臂有可能与障碍物发生碰撞。

(2) 吊重小车在移动的过程中可能过于靠近塔式起重机的基座部分,或过于靠近塔臂顶端,倒致发生塔臂与基座碰撞。

(3) 处于同一水平面的塔式起重机之间,当其距离小于两台塔式起重机吊臂的长度之和时,有可能发生起重臂之间的碰撞,当塔式起重机之间的距离小于两台塔式起重机起重臂与平衡臂之和时,则有可能发生起重臂和平衡臂之间的碰撞。

(4) 在同一施工现场同时有两台或两台以上处于不同平面的塔式起重机时,则塔式起重机之间可能出现的碰撞情况:(a)高位塔式超重机在旋转或上下绳过程中与低位塔式起重机的起重臂发生碰撞;(b)高位塔式起重机在旋转或上下绳过程中与低位塔式起重机的平衡臂发生碰撞;(c)低位塔式起重机在旋转过程中与高位塔式起重机的塔身发生碰撞。

其中第(1)类及第(2)类碰撞为塔式起重机与周闱环境的碰撞,其他为多塔式起重机之问的碰撞。

该项目针对上述问题进行研究,针对上述典型情况实现了对塔式起重机与周边障碍物的有效避障算法,多塔式起重机之间的防碰撞算法,并对多塔式起重机同时工作时各塔式起重机如何进行实时运行信息交流及多塔式起重机间组成的令牌网算法进行讨论,提出了安全有效的算法,避免了群塔之间的碰撞。

成果说明

该塔吊系统已经在成都及周边地区的近百台塔吊设备上安装使用,实现了有效监管,有很优秀的经济价值和社会价值。在安全生产的课题下有很重要的意义和长远的发展前景。

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