塔吊远程安全监控系统的研究与设计

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塔吊远程安全监控系统的研究与设计

摘要:近年来,塔吊在建筑行业得到大量应用。但是由于塔吊的超限作业和塔

吊群干涉碰撞等引发的各类安全事故频繁发生,造成了巨大的生命财产损失。为

了满足塔吊安全监控和管理的需要,研发塔吊的远程安全监控系统已经越来越得

到建筑安全监察部门和相关领域企业的关注。

关键词:塔式起重机;塔吊事故;远程安全监控

中图分类号:TU71 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2010)03-0242-02

1 塔吊的应用与组成

塔吊(塔式起重机)是现代建筑业起重、运输、吊装作业的主导机械,起源

于西欧,第一项有关建筑用塔吊专利颁发于1900年[1]。我国的塔吊行业起步于

20世纪50年代,2002年成为世界上首个塔吊年产量突破10000台的国家[2]。目

前我国取得生产许可证的塔吊生产厂达400余家,仅黑龙江省建筑工地运行的塔

吊在8000到10000台,并以每年近千台的数量增加。塔吊可以分为基础、塔身、顶升、回转、起升、平衡臂、起重臂、起重小车、塔顶、司机室、变幅等部分。

基础是塔吊安装在地面上的部分;塔身是塔吊的身子,也是升高的部分;顶升是

使得塔吊可以升高的部分;回转是保持塔吊上半身可以水平旋转的部分;起升机

构用来将重物提升起来的部分;平衡臂架是保持力矩平衡的部分;起重臂架是提

升重物的受力部分;小车是用来安装滑轮组和钢绳以及吊钩的,是直接受力部分;塔顶是用来保持臂架受力平衡的部分;司机室是操作的地方;变幅是使小车沿轨

道运行的部分。

2 塔吊事故及监控现状

近年来塔吊运行安全事故频繁发生,仅2007年塔吊倒塌事故就发生16起事故,死亡65人。在发生的事故中各种塔吊违规超限操作、超载作业是主因,部

分建筑企业赶工期、抢进度,违规超重、超力矩起吊作业,致使塔吊结构疲劳失稳,发生塔吊群干涉碰撞[3]。目前塔吊作业多应用机械式限位装置保护,性能一般,而且施工单位屏蔽破坏限位装置几近常态;安装塔吊记录仪、塔吊黑匣子进

行监测[4],采用的是封闭式的记录方式,容易遭到屏蔽破坏难于监管,主要用于

事故滞后分析,意义不大。由于目前塔吊数量众多、高空作业、违规操作行为隐

蔽且难于取证,建筑监管部门希望能够远程实时获取塔吊运行状态信息,以保证

对塔吊运行状态进行有效监控。

3 塔吊远程安全监控系统设计

本设计基于传感器技术、嵌入式技术、数据采集技术、数据融合处理、无线

传感网络与远程数据通信技术,高效率地完整实现建筑塔吊单机运行和群塔干涉

作业防碰撞的实时监控与声光预警报警功能。塔吊远程安全监控系统由塔吊终端

监控平台和远程监控管理平台两部分组成。监控终端由布设于塔吊不同位置上的

传感器、基于ARM的控制器、基于GPRS的无线传输模块构成,在实现对塔吊现

场安全监控、运行记录和声光报警的同时,通过远程高速无线数据传输,将塔吊

运行工况安全数据和预警报警信息实时发送到GIS可视化远程监控平台,并能在

报警时自动触发手机短信向相关人员报警,从而实现开放式实时动态的远程监控、远程报警和远程告知。本系统适用于国内普通楼房、高层住宅及其他工程建设项目。

3.1 塔吊终端监控平台

塔吊终端监控平台属塔吊远程安全监控系统的前端,融合了多传感器、嵌入

式微处理器、无线传输模块、组态监控软件等相关技术。其工作原理主要为通过

多传感器单元获取塔吊各种实时运行状态信息,将其交由基于ARM的控制器进

行相应的处理,保存有效数据,并根据需求通过基于GPRS的无线传输模块、互

联网络完成与远程监控管理平台的信息交互。硬件部分基本包括四个部分:主控器、传感器、显示器、通讯模块。

使用开发工具visual studio 2005开发塔吊终端工况监控软件,实现包含塔吊

风速、力矩、重量、倍率等技术参数的即时监控,其中塔吊即时信息监控是应用

的核心,利用先进传感器ZigBee等设备采集、接受、显示数据信息是应用的基础

与依据,实现自身干涉报警、干涉报警、力矩报警、风速报警、超重报警。塔吊

工况监控软件有四大主要功能:采集塔吊终端实时数据、形成报警信息、发送报

警信息、终端报警提示。

3.2 塔吊远程监控管理平台

使用的开发工具是Microsoft visual C++ 6.0、SQL server 2000数据库开发塔吊

远程监控管理平台,远程监控管理平台是塔吊远程安全监控系统的数据管理中心,包含全部塔吊信息即时监控、报警塔吊信息即时监控、塔吊历史信息查询三大业

务内容,其中塔吊历史信息查询是应用的核心,全部塔吊信息即时监控和报警信

息即时监控是应用的基础与依据。

4 结语

随着国内对施工安全问题重视程度的不断加强,政府必然会出台相关法规政策,强制安装塔吊安全保护系统。本文提出的塔吊安全监控的解决方案极具潜在

的社会价值。

参考文献:

[1]杨国栋,古献义.塔式起重机在国外的发展简介[J].建筑机械化,2007(10):

23-24.

[2]吴学松.中国塔式起重机市场50年回顾与展望[J].建筑,2008(4):65-67.

[3]虞洪.《塔式起重机安全规程》修订对行业的影响[J].建筑机械,2009(5):20-25.

[4]汤坤林,等. 塔式起重机上的“黑匣子”[J]. 建筑施工,2007(8):610-613.

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