基于物联网技术的塔吊在线监控管理系统应用探索

文/顾超、施德忠 南通四建集团有限公司 江苏南京 210094

丁小虎、李朝智 南京市建筑安全监督站 江苏南京 210094

随着建筑行业技术的不断进步，中国的高层建筑速度不断地刷新着记录，塔吊作为最常用的大型机械却屡发安全事故。据统计全国发生的塔吊事故在2013年有130起，在2014年有88起[1]。2017年7月22日珠海区振兴大街发生一起倒塌事故，造成7人死亡，2人重伤，直接经济损失达847万元；2017年7月24日舒城工地发生倒塌事故，造成一死三伤，等等。由于塔吊作为主要的材料运输机械，重量大，跨度大，一旦出现安全事故，都会带来严重的人员伤亡与经济损失，而传统的管理手段显然已不能满足当今施工现场的动态管理，建筑行业急需一个能快速、精准识别危险情况并进行预警的塔吊监控系统。

在江苏省“智慧安监的研究与工程应用”课题支持下，江北新区服务贸易创新发展大厦项目引入塔吊在线监控管理系统，本文基于此背景，对塔吊自动监控系统应用进行了初步的探索。

1、系统实施内容

1.1 系统总体框架

监控系统总体框架如图1

图1 系统框架图

1.1.1 重量、力矩监测模块

起重机在工作时，需根据现场实际情况而经常改变工况进行起重作业，如改变起吊角度（幅度）、起吊臂长等，而在不同工况参数下所能起吊的最大额定起重量及工作最大、最小变幅是相应不同的，因此需要一套装置对以上参数综合监测判断，作出起重机正常工作、满载、超载、变幅超上限、变幅超下限等工作状态的指示并相应报警、提示、控制，以保证起重机械的正常工作，如图2（a）。

1.1.2 风速传感模块

图2（b）为风速传感器，可实时获得风速状况并进行大风报警，可靠性高、抗干扰力强，适合恶劣的工作环境。

1.1.3 大臂回转监测模块

通过在塔机转盘处安装回转传感器图2（c），实时反馈塔吊旋转角度，实现群塔防碰撞预警。

1.1.4 高度、幅度监测模块

通过在限位器与吊钩上安装距离传感器图2（d），可实时测量塔吊吊钩的高度与幅度信息并反馈在司机的控住主屏。

1.1.5 “黑匣子”监控模块

通过在塔身安装的各类传感器，对塔吊的各项安全数据进行采集，通过主机屏幕显示各项参数，方便塔机操作人员动态掌握塔吊运行状况，保证塔机安全工作。如图2（f）。

1.2 智慧工地监控云平台

服贸大厦智慧工地平台是以物联网智能设备监管为核心，制定统一的数据交换标准，通过数据交换标准上传实时监控数据，对工地进行实时监控和管理[2]。系统以大数据为基础，云计算及深度学习为手段，实现施工过程中智慧化管理、智慧化生产、智慧化监控、智慧化服务四化目标。

通过WSN（WirelessSensorNetworks）技术，现场采集的数据通过无线信号模块传输同步至智慧平台，每一项安全数据都将反应在监控平台上，包括力矩百分比、风速、起重量、高度、幅度等。当出现异常情况时第一时间通过弹窗、短信等方式推送给项目负责人。

2、实施结果

图2 塔吊各类传感器

通过现场使用，本系统能够稳定采集塔吊的运行状态，云平台能够正常接收实时数据，并实时记录报警信息，管理人员能够通过智慧工地云平台网站进行有效监管。通过监控系统的各项数据记录，为塔吊安全监管评价提供了有力的依据；基于物联网技术的智慧工地平台搭建，使得项目部、施工企业、建设单位、监理单位等均可同步实时获得现场信息，实现真正意义上的多方协同和监察。

图3 智慧平台塔吊监控界面

结语：

随着物联网、互联网、大数据等技术的飞速发展，必定对智慧建造这一理念带来极大的促进作用。本项目通过塔吊自动监管系统的应用大大提高了施工现场的管理效率，有效降低了塔吊的事故风险，并通过全周期的数据采集，为项目负责人的管理决策提供了数据支撑，规范了施工现场的生产行为。通过塔吊自动在线监控管理系统的运用，实现了现场施工的数字化、标准化管理，为智慧工地的推广打下了良好的基础。