塔機吊鉤聲光警示器的開發應用

刁鴻鵬，張成洪，陳 卓，李知恒，王小衛

（1.中建二局第二建筑工程有限公司，廣東 深圳 518000；2.杭州積譽信息科技有限公司，浙江 杭州 310000）

1 現 狀

傳統塔機起重吊裝作業需多人協調配合，作業環境復雜；所吊重物種類多，重物荷載差異大、與施工作業人員接觸密切，從而使得在起重吊裝過程中存在一定的安全風險。起重吊裝常見的事故如物體打擊、設備翻斜、人員觸電、高空墜物等，大多因人員、設備、環境或管理出現不足所導致，造成人員傷亡或財產損失。安全風險原因分析如下。

1）設備因素 設備陳舊、制造缺陷、零部件不合規或腐蝕等因素影響起重吊裝作業的安全。

2）環境因素 受雨雪、大風等極端天氣的影響，會導致起重吊裝作業的參數精度不準確，容易發生所吊重物的滑落或碰撞，以及在夜間照明有限的情況下造成視野不清晰等。

3）人員因素 起重吊裝涉及的人員有駕駛人員、吊裝人員、指揮人員等，作業人員操作的合規性影響到起重吊裝作業的安全性，在起重吊裝作業時有規定的安全距離，若有人員處于非安全距離范圍內，可能會對其身體造成傷害。

4）管理因素 施工單位為了加快工程進度，往往缺乏對起重吊裝管理的重視，且管理人員在現場管理過程中忽視作業細節，導致發生安全生產事故。圖1 為吊鉤下方危險源示意圖。

圖1 吊鉤下方危險源

本文主要根據人員因素、環境因素中傳統塔機起重吊裝存在的問題，通過聲光警示器來避免因施工現場管理人員管控不到位導致作業人員在施工作業存在的、不規范行為，或因夜間施工等環境影響造成起重吊裝視野不清晰導致拆裝拆模時物料掉落傷人等安全生產事故的發生。

2 聲光警示器的設計原則

近年來智慧建造在建筑施工領域得到廣泛推廣，建筑起重機械信息化設備，在智慧建造中扮演著重要作用。如何進一步提高建筑機械設備在項目生產過程中的安全性，避免因機械施工過程中項目管理人員監管不到位具有重要意義，也是提高信息化管理的一種有效方式，為進一步推動“信息化助人”提供了有力保障。

目前對于塔機聲光警示器的設計原則，逐步向可視化發展，對異常問題信息傳輸和獲取更加便利。目前開發的聲光警示器系統技術多運用于廠房生產加工等機械化設備，以觸摸屏觸發或使用物理按鈕特定異常事件的方式為主，而在塔機起重吊鉤起重吊裝方面未有涉及和使用。

根據建筑施工項目塔機起重吊裝的特點，分析塔機信號工在起重吊裝時視野不清晰、注意力不集中、與塔機司機溝通不明確、未能及時跟鉤作業等存在的問題，基于警示燈和語音技術設計出了一套適用于建筑施工項目塔機起重吊裝的聲光報警系統，提出了針對塔機起重吊裝作業時的語音提醒方式，提高了管理和作業人員對現場突發問題的判斷力和警示性，提高解決問題的效率。

3 聲光警示器的開發

3.1 聲光警示器的組成設計

塔機聲光警示器由主機、語音喇叭、遙控器、腳踏開關、鋰電池、充電器等組成，其開發硬件設計電路如圖2 所示。塔機一般在駕駛室下方安裝有警示喇叭，用于警示地面人員注意安全。但是隨著塔機高度的增加，聲音無法傳遞很遠。塔機在夜間施工工況下，吊鉤無法被目視，指揮人員也只有在吊鉤接近地面時才能知道具體落鉤位置，存在比較大的安全隱患。

圖2 塔機吊鉤聲光警示器硬件設計電路圖

3.2 聲光警示器主要特性

1）高亮LED，紅藍雙色高頻交替閃爍，高處警示效果明顯。

2）大功率語音喇叭，真人發聲，可定制語言內容。

3）可依據吊鉤體積大小，選擇電池供電與太陽能板供電。

4）超小體積設計，可安裝于吊鉤夾板之間，無需擔心碰撞損壞。

5）強磁安裝，無需工具，拆卸、充電方便。

6）配置二次防護鋼絲繩，防止意外墜落。

4 聲光警示器的主要功能

4.1 聲光警示器的功能介紹

塔機吊鉤聲光警示（圖3），安裝于吊鉤上，具有燈光與聲音警示，可由司機或地面指揮遙控操作。燈光警示由紅藍雙色LED燈，交替閃爍亮燈，設置有光敏傳感器，夜間自動點亮。警示喇叭由無線遙控操作，真人發聲，音量可達120dB，在吊鉤距離地面15m 處亦能清晰聽清警示語音。

圖3 吊鉤聲光警示示意圖

當司機踩下腳踏開光或者地面指揮人員按下遙控器，喇叭自動發聲“吊鉤起落，請注意安全”，警示地面人員。通過應用吊鉤聲光警示燈以時刻提醒作業的人員作業時的警惕性、合規性，尤其在夜間多個主體施工總承包塔機在一起交叉作業、現場照明有限的情況下，確保塔機起重吊裝的作業安全。

4.2 聲光警示器的功能分析

吊鉤聲光警示器的功能，主要分為燈控制、語音控制、無線信號處理，如圖4 所示。其中：燈控制包含光照度數值對比分析和閃光方式選擇功能；語音控制包含語音數據儲存和語音輸出方式與時長選擇功能；無線信號處理包含射頻功率標定、射頻發射頻率選擇和射頻信號接收-對比-反饋功能。

圖4 塔機吊鉤聲光警示功能框架圖

5 聲光警示器的應用

1）安裝操作 ①主機與喇叭均有強磁，吸附于吊鉤上即可；②保險繩一端扣于主機，一端纏繞固定于吊鉤本體；③連接主機與喇叭的防水插頭，并擰緊螺母；④按下主機側面開關即可投入使用。

2）充電操作 ①使用隨機所帶的充電器，插入主機充電口進行充電；②充電器指示燈由紅轉綠后，電池充電完成。

3）安裝注意事項 ①盡可能將主機與喇叭安裝于吊鉤內側；②光敏傳感器需朝向吊鉤外側；③主機安裝必須垂直向下，以警示燈露出吊鉤本體為最佳。

6 結論

針對建筑起重機械起重吊裝異常問題的發現和解決，提出了一種基于語音燈光報警的安全保障系統，利用系統設置關聯設備將工位信息與塔機吊鉤綁定，將警示器分為閃光報警、聲音報警、聯鎖報警等多個類型，實現了在塔機操作人員與指揮人員起重吊裝時時刻處于報警狀態。首次將聲光報警系統運用在塔機起重吊裝作業過程中；尤其在項目塔機布局密集或多個主體施工總承包塔機在一起施工交叉作業以及在夜間施工現場照明有限的情況下，能起到警示作用，提高了作業人員的注意力，從而保障了塔機起重吊裝的作業安全。