智能电梯项目应用管理

任志平 张俊杰 杜福祥 王 荔 杨书海 蔡春晓 吕桂元 侯春明

（中建三局集团有限公司成都分公司， 成都 610041）

0 引言

建筑施工中，施工电梯已成为高层或超高层项目不可或缺的垂直运输设备，国内目前生产使用的施工电梯均采用人工操作方式，在运行过程中存在着一般无可靠超载限制、无可靠楼层呼叫及显示功能、无自动平层功能、无楼层停靠智能分析系统、安全保障能力有限。

针对以上问题，本文对智能电梯的安全保障系统进行研究，提出一种智能操控施工电梯，包括吊笼故障智能检测系统与监控系统。

目前，智能操控施工电梯已成功应用于成都绿地中心468 项目，它具有安全性能更高、有效利用率高、智能化程度高、人工成本低等众多优势。

1 智能施工电梯安全保障系统研究设计

施工电梯整体运行中采用通道障碍物监测、自动门防夹监测、层门限位监测、超速监测、编码器监测、分时段负载监测等安全系统，同时配备吊笼故障智能检测系统与监控系统共同保障施工电梯运行安全。

1.1 智能施工电梯通道障碍物监测系统

传统施工电梯由专职驾驶员操作电梯的运行及停止，当障碍物从层门伸出影响电梯运行时，电梯驾驶员凭感觉来判断，存在一定的安全隐患。

本设计以吊笼出层门侧超出笼顶围栏和笼底设置钢丝绳，钢丝绳固定在笼底带有配重，钢丝绳碰到障碍物时，配重直接碰到限位，限位信号到PLC，PLC 控制接触器切断电机及电机抱闸的动力供应，利用电机抱闸的摩擦力将吊笼制动。从而确保电梯在轨道上安全运行。

智能施工电梯上下运行防碰撞装置示意图如图1 所示：

图1 智能施工电梯上下运行防碰撞装置示意图Fig1 Schematic diagram of anti collision device for intelligent construction elevator running up and down

该装置在使用过程中，电梯在上下运行，当存在外物伸出楼层，阻挡其运行通道时，外伸物体会使得钢丝绳的路径轨迹发生变化，即拉伸或压缩钢丝绳时，自由端钢丝绳会拉动配重往上移动，从而触碰电气限位，使其动作，电梯停止运行。当解除了外物压缩或拉伸钢丝绳时，在配重的重量条件下，使得钢丝绳恢复原来的路径，同时配重离开电气限位位置，电梯恢复正常。

该装置的设计能够对电梯通道范围内的干涉物进行预先探测，当有干涉物阻挡电梯时通过该装置的缓冲结构，完成电梯的自动停止，避免了电梯损坏和人员伤亡，当排出干涉物体时，电梯则可以恢复正常运行，提高了设备运行的安全性。

1.2 自动门防夹监测系统

智能施工电梯自动门控制系统中采用了机械防撞检测、电梯光幕检测装置与控制系统共同组成自动门防夹检测系统，来实现自动门防夹功能。

机械防撞检测装置包括固定座、导向杆、螺旋压缩弹簧、铝方管和电气限位开关。结构原理示意图如图2 所示：

图2 机械防撞检测装置结构示意图Fig2 Schematic diagram of mechanical collision avoidance device

设计原理：当在单开门关闭的过程中，有外物阻碍其关闭时，即外物触碰方管，使得方管沿导向杆轴向往上移动，从而使得电气限位动作，单开门电机停止运行，单开门停止下行，发出蜂鸣器警报声，可以提醒工人在第一时间排除阻碍。当移除障碍物时，方管在压缩弹簧弹力和方管重力的作用下，往下运动，使得方管与电气限位分离，单开门电机恢复正常。

通过限位开关和铝方管出发机构相配合，提供了障碍物夹入时的缓冲和停机触发，装置配合智能施工电梯中电动吊笼门开启使用，以确保在无人操作的吊笼门开启过程中人与物品之间的安全。

光幕是在机械碰撞检测系统基础上安装的防夹检测装置，即在吊笼门两侧各安装一条光幕条，每条光幕有32 个红外发射点，共发射154 束光幕，如检测到物体，笼门停止关闭，自动打开。

图3 光幕检测装置示意图及实景图Fig3 Sketch and real map of light curtain detection device

（3）层门限位监测、超速监测、编码器监测、分时段负载监测等安全系统的设计

①层门限位监测：开、关门到位限位失效或开、关门被卡住时智能控制系统自动检测，同时进行故障提醒，施工电梯无法运行。当故障排除后，施工电梯恢复正常运行。

②超速检测：超速检测系统主要由防坠器、电机、PLC 控制系统组成。当设备出现失速时，防坠器没有可靠制动，且速度达到一定值时，超速保护动作，切断电机及刹车动力供应，设备紧急制动。限速值大于防坠器的额定动作速度，一般设定为设备额定速度的1.6 倍。

③编码器检测：旋转编码器位于吊笼笼顶，与智能施工电梯标准节齿轮相连接，当智能施工电梯上下运行时，旋转编码器计数产生脉冲个数，应用高速计数器软件编程计数，实现自动停层功能。当编码器计数不准或不计数检测时智能控制系统自动检测，同时进行故障提醒，施工电梯无法运行。当故障排除后，施工电梯恢复正常运行。

④分时段负载检测：过载保护器与控制系统相连，可通过控制系统人机交互界面自行设置某段时间内的升降机负载，在设定时间段内，设备静止时负载达到设定值时，禁止设备启动。

图4 过载保护器及限载设置人机界面Fig4 Overload protector and load limit setting human machine interface

1、智能操控施工电梯在绿地468 项目的应用管理

作为传统施工升降机的技术性革新，智能操控施工升降机已成功应用于成都绿地中心468 项目，实现了施工电梯智能化、安全、经济、高效运行。在施工现场投入使用以来，总结了大量的应用管理经验。

（1）新安装的施工电梯，需按照相关规范标准进行整机调试及试验。主要有齿轮与齿条啮合间隙调试、滚轮侧隙调试、导轮与齿条背间隙调试、运行功能测试、空载试验、额定载重试验、超载试验、坠落试验等。

（2）现场应用管理。

①试运行阶段每台施工电梯每个吊笼内配备了一名专业驾驶人员，一是对乘坐的工人进行进一步的交底工作，二是针对现场出现的技术问题及时反馈或及时作出相应处理。

②对于现场的使用管理，项目部专门建立了微信群，以便项目管理人员与设备站、厂家等单位之间沟通交流，及时解决现场出现的技术问题，保证智能施工升降机的操作及运行安全。

③试运行阶段针对出现的问题做好记录台账，并制定相应解决措施或方案。

（3）应用效益

①经济效益

随着全国施工电梯的使用量越来越多，操作人员资源越来越紧张且人工成本越来越高，智能操控施工电梯的应用，可大幅降低人工成本。以常规房建类项目安装4 台（常规房建项目大多超过4 台）普速施工电梯为例来进行经济效益的分析，综合制造成本、租赁费用、人工成本及其他费用可得知每年可为项目节约经济费用45.96 万元。现全国每年在用施工电梯约30 万台。若推广到全国市场应用，则每年可节约费用达344.7 亿元。

②社会效益

相较于传统施工升降机，智能施工升降机由于采用“自动平层”和“经济运行调度系统”，可大幅提升施工升降机运行效率，节能环保，符合绿色施工的发展要求，是可持续发展思想在建筑工程中的应用体现，是符合国家可持续发展战略的施工新技术，具有较大的推广应用价值。

图5 智能操控施工电梯应用实景图Fig5 Application scene of intelligent control construction elevator

2 结语

智能施工电梯投入使用后，将不断优化全生命周期管理。即将施工电梯实时工况记录、身份识别等功能接入云端，云端可随时监控设备的运行数据，根据对大量的运行数据分析统计，为每台定制设备科学的保养周期，对设备维修、保养、拆装、检验等工况进行人员及流程管控，并自动生成永久图文档案。

智能施工电梯安全保障系统应用管理的研究不仅仅具有非常重要示范作用，而且还推动了行业技术的进步与发展，为现代建筑发展智能化管理做出了巨大贡献。