基于物聯網技術的塔吊在線監控管理系統應用探索

文/顧超、施德忠 南通四建集團有限公司 江蘇南京 210094

丁小虎、李朝智 南京市建筑安全監督站 江蘇南京 210094

隨著建筑行業技術的不斷進步，中國的高層建筑速度不斷地刷新著記錄，塔吊作為最常用的大型機械卻屢發安全事故。據統計全國發生的塔吊事故在2013年有130起，在2014年有88起[1]。2017年7月22日珠海區振興大街發生一起倒塌事故，造成7人死亡，2人重傷，直接經濟損失達847萬元；2017年7月24日舒城工地發生倒塌事故，造成一死三傷，等等。由于塔吊作為主要的材料運輸機械，重量大，跨度大，一旦出現安全事故，都會帶來嚴重的人員傷亡與經濟損失，而傳統的管理手段顯然已不能滿足當今施工現場的動態管理，建筑行業急需一個能快速、精準識別危險情況并進行預警的塔吊監控系統。

在江蘇省“智慧安監的研究與工程應用”課題支持下，江北新區服務貿易創新發展大廈項目引入塔吊在線監控管理系統，本文基于此背景，對塔吊自動監控系統應用進行了初步的探索。

1、系統實施內容

1.1 系統總體框架

監控系統總體框架如圖1

圖1 系統框架圖

1.1.1 重量、力矩監測模塊

起重機在工作時，需根據現場實際情況而經常改變工況進行起重作業，如改變起吊角度（幅度）、起吊臂長等，而在不同工況參數下所能起吊的最大額定起重量及工作最大、最小變幅是相應不同的，因此需要一套裝置對以上參數綜合監測判斷，作出起重機正常工作、滿載、超載、變幅超上限、變幅超下限等工作狀態的指示并相應報警、提示、控制，以保證起重機械的正常工作，如圖2（a）。

1.1.2 風速傳感模塊

圖2（b）為風速傳感器，可實時獲得風速狀況并進行大風報警，可靠性高、抗干擾力強，適合惡劣的工作環境。

1.1.3 大臂回轉監測模塊

通過在塔機轉盤處安裝回轉傳感器圖2（c），實時反饋塔吊旋轉角度，實現群塔防碰撞預警。

1.1.4 高度、幅度監測模塊

通過在限位器與吊鉤上安裝距離傳感器圖2（d），可實時測量塔吊吊鉤的高度與幅度信息并反饋在司機的控住主屏。

1.1.5 “黑匣子”監控模塊

通過在塔身安裝的各類傳感器，對塔吊的各項安全數據進行采集，通過主機屏幕顯示各項參數，方便塔機操作人員動態掌握塔吊運行狀況，保證塔機安全工作。如圖2（f）。

1.2 智慧工地監控云平臺

服貿大廈智慧工地平臺是以物聯網智能設備監管為核心，制定統一的數據交換標準，通過數據交換標準上傳實時監控數據，對工地進行實時監控和管理[2]。系統以大數據為基礎，云計算及深度學習為手段，實現施工過程中智慧化管理、智慧化生產、智慧化監控、智慧化服務四化目標。

通過WSN（WirelessSensorNetworks）技術，現場采集的數據通過無線信號模塊傳輸同步至智慧平臺，每一項安全數據都將反應在監控平臺上，包括力矩百分比、風速、起重量、高度、幅度等。當出現異常情況時第一時間通過彈窗、短信等方式推送給項目負責人。

2、實施結果

圖2 塔吊各類傳感器

通過現場使用，本系統能夠穩定采集塔吊的運行狀態，云平臺能夠正常接收實時數據，并實時記錄報警信息，管理人員能夠通過智慧工地云平臺網站進行有效監管。通過監控系統的各項數據記錄，為塔吊安全監管評價提供了有力的依據；基于物聯網技術的智慧工地平臺搭建，使得項目部、施工企業、建設單位、監理單位等均可同步實時獲得現場信息，實現真正意義上的多方協同和監察。

圖3 智慧平臺塔吊監控界面

結語：

隨著物聯網、互聯網、大數據等技術的飛速發展，必定對智慧建造這一理念帶來極大的促進作用。本項目通過塔吊自動監管系統的應用大大提高了施工現場的管理效率，有效降低了塔吊的事故風險，并通過全周期的數據采集，為項目負責人的管理決策提供了數據支撐，規范了施工現場的生產行為。通過塔吊自動在線監控管理系統的運用，實現了現場施工的數字化、標準化管理，為智慧工地的推廣打下了良好的基礎。