大型建筑施工起重机械设备智能管控系统应用研究★

彭文勇，李娟娟，郑 梁 ，卜向远

(1.浙江工程建设管理有限公司，浙江 杭州 310006； 2.杭州市建设工程质量安全监督总站，浙江 杭州 310006； 3.杭州西景市政建设有限公司，浙江 杭州 310006)

随着近些年我国社会经济水平的不断发展，建筑业呈现稳步发展的形势。当前，建筑业已成为国民经济支柱产业中非常重要的一部分，对国家的健康稳定发展起着举足轻重的作用。伴随着科技水平的不断进步，建筑行业中的机械设备也朝着大型化、智能化的方向发展[1]。不可否认，这些大型建筑施工机械大大提高了建筑行业的施工效率，并能有效降低劳动强度[2]，但由于大型施工机械所带来的安全问题同样不容忽视。相较于传统小型施工机械，当前应用的大型施工机械一旦发生安全事故，将造成更为严重的伤亡及财产损失。因此，如何对大型施工机械进行安全管控，是当前科技快速发展的大背景下人们也应关注的重点之一。

施工起重机械设备是当前建筑行业相对来说应用较为普遍的大型机械之一[3]。近些年，由起重机械设备所引起的安全事故也时有发生，所造成的伤亡和财产损失也较为巨大[4]。本文就以大型建筑施工起重机械设备为例，深入分析当前大型建筑施工起重机械设备的特点以及在使用过程中存在的普遍性问题及原因，并在此基础上以浙江大学医学院附属第一医院余杭院区项目为例，提出应用智能管控系统对大型建筑施工起重机械设备进行智能监管，从而降低因其造成安全事故发生的概率，并为其他类型的大型建筑施工机械设备的安全监管提供借鉴。

1 施工起重机械设备的概念及特点概述

施工起重机械设备是指用于垂直升降或垂直升降并水平移动重物的机电设备，主要包括桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、升降机等[5]。施工起重机械设备是建筑工程中应用最为普遍的机械设备之一，主要用于施工现场钢筋、混凝土等原材料及其他设备的搬运，能大大减轻工人劳动强度并提高工作效率，其规模大小也是衡量建筑企业实力的一个重要指标。随着近些年装配式建筑的不断推广和普及，建筑施工起重机械设备的吊运效率很大程度上影响了装配式建筑的施工速度[6]。在建筑工程领域，被吊运货物质量普遍较重，因此施工现场一般都选用大型的施工起重机械设备，但同时，起重机械设备体量越大，安全事故发生的概率以及造成的伤亡程度也会越大。

建筑施工起重机械设备属于我国重点管控的机械设备范畴，通常为金属结构，属于特种设备，在进行安装、拆卸、移动、运行时均需要相关专业人员进行操作。现阶段，施工现场通常具有大量的施工人员在进行同时作业，而施工起重机械由于其工作职能要求通常需要尽可能广的覆盖作业区域，这就导致现场绝大多数区域处于施工起重机械的安全威胁范围内。另外，建筑施工起重机械设备一般包含机电、自动控制、动力系统等多个领域，这就要求多领域的专业人员进行配合，确保设备的稳定运行。在建筑施工起重机械设备工作过程中，自然环境中风力的大小程度对其影响巨大，当风力程度较大时，易造成起重机械设备的剧烈摇晃，严重者会造成设备失稳而整体倾覆，而一旦倾覆，极易造成人员伤亡并破坏较大范围内的已完工程。综上所述，对于建筑施工起重机械设备的安全管控是十分必要的。

2 施工起重机械设备管理存在的问题

2.1 施工起重机械设备在出厂时的问题

我国生产施工起重机械设备的厂家数量众多，尽管这些厂家均具备生产资质，但受自身生产水平的影响，目前市面上的建筑施工起重机械设备质量参差不齐。尤其近些年受大经济环境的影响，许多规模较小的生产企业通过削减产品性能来达到降低成本和售价的目的，以此来获得市场上的竞争力，而同时，建筑企业或设备租赁公司也常选择售价低的施工起重机械设备来减少资金投入或降低经营风险，这也导致了许多施工现场的施工起重机械设备在一开始就安全性能偏低，甚至有的存在安全隐患。

2.2 施工起重机械设备在使用中的问题

由于大型施工起重机械设备价格较为昂贵，目前许多建筑企业采用从第三方企业进行设备租赁的形式，这样的模式虽然能较明显地缓解资金压力，但会在设备使用过程中造成诸多问题。一是施工起重机械设备本身不属于建筑施工企业，他们对于设备保养、维护的积极性会降低很多，大部分施工企业完全依靠设备出租企业来对设备进行保养和维护，自身甚至没有专门的部门或人员，但设备出租企业又无法实时关注到设备使用情况，仅提供定期的上门保养和维护，因此无法及时发现设备的安全隐患；二是部分设备出租企业为了应对激烈的市场竞争，为了节约成本而减少对设备的维保频次，有的施工起重机械设备刚从一个工地拆卸完毕未经检修就直接运往下一个工地安装使用；三是由于设备出租企业购置设备费用大，因此会出现明知设备存在诸多严重问题也不愿意提前淘汰，更有甚者在设备使用年限到达后仍旧隐瞒出租，这些老旧甚至已经超过年限的设备的继续服役，实际上都是一个个严重的安全隐患。

施工起重机械设备在设计时有一个核定载重量，但许多施工企业在使用过程中为了赶工期往往会选择冒险超限使用，尽管当超限程度较小时设备不会出现任何不良反应，但实际上施工起重机械设备内部已经出现不同程度的损伤，当损伤量发展到一定程度后设备就会出现危险。此外，国家相关条例明确要求施工起重机械设备的操作人员应提前取得特种作业证方可上岗，但随着施工人员老龄化问题的逐步加重，越来越少的年轻人投身于相关技能的学习，部分施工企业只得安排有足够经验的农民工进行违规操作，当遇到相关部门检查时就采用向其他企业借用特种作业证的形式进行躲避。

2.3 施工起重机械设备在监管中的问题

以杭州市为例，目前要求施工企业在使用大型建筑施工起重机械设备时要安装监控系统。但通过走访多家施工企业后发现，监控系统对于企业而言“形同虚设”，部分企业根本就没有安排人员进行监控管理，有的企业则对监控数据未及时查看，有的企业甚至虽安装有监控系统，但从未运行使用。造成以上问题的原因，从表面来看就如施工企业阐述的那样，有些是由于施工现场人员短缺，有些是由于网络故障，有些是线路老化未及时修复，有些则未按要求将监控系统接入相关平台，但深入分析后实际上可以发现，其本质是因为绝大多数企业认为大型建筑施工起重机械设备出现安全事故的概率极低，进行实时管控会造成成本增加，换句话说就是，监控系统对于施工企业这一使用者来说并不能马上带来立竿见影的效益，只会增加经济成本，因此一旦出现以上问题，施工企业也不会积极主动去维修监控系统。

大型施工起重机械设备的监控系统主要包括重量、风速、扭矩、距离等警报系统，这套监控系统的设计能帮助操作者在限值范围内进行使用，极大地降低了操作人员及设备的安全风险。监控系统本身设计初衷是受到使用者欢迎的，但在使用时却普遍反映存在不便。以重量警报系统为例，多数起重机械设备在出厂时设置为当起吊重量达到核载量的80%时就会发出警报声，但此时从理论上来说设备尚处于规范使用状态，当操作人员起吊核载量80%以上而又在核载量范围内的重物时，警报声会一直发出，这时操作人员往往会因烦躁持续的警报声而人为地破坏警报系统，造成监控系统失效。

当然，由于大型施工起重机械设备数量庞大，政府相关部门无法第一时间拿到相关运行数据，只得靠现场对设备的检查或核验审批程序来进行监管。而有时个别施工企业与第三方恶意串通开具伪造的鉴定合格证书来蒙混过关，也给政府相关部门的监管带来了难度。

3 大型施工起重机械设备智能管控系统的应用

浙江大学医学院附属第一医院余杭院区项目位于杭州市仓前街道，爱橙街北侧，万和路东侧。本项目主要建设医疗、科研、教学及附属配套用房等，总用地面积24.39 ha，拟建设床位3 500张，总建筑面积约72万m2。该项目将成为余杭区、杭州乃至浙江省的医疗航母。由于本工程具有较大的社会影响力，而且项目体量较大，为了能更好地管控全局，实现对现场大型起重机械设备的实时管控，在本项目中应用智能管控系统，并且在项目施工过程中效果显著，为整个项目的顺利推进提供了坚实的保障。

本项目在施工阶段采用的起重机械设备如表1所示,详细描述大型施工起重机械设备智能管控系统在本项目中的应用。

表1 本项目的起重机械设备清单

3.1 设备准入管控

选择优质的供应商，在很大程度上能保证大型建筑施工起重机械设备的出厂质量，因此首先要做好设备的准入管控。在大型施工起重机械设备智能管控系统中建立优质供应商数据库，项目部优先从该数据库中选择几家供应商作为备选，并最终经实地考察后选择最优供应商。

在系统中确定好供应商后，项目部联系供应商确定大型施工起重机械设备具体型号及相关参数，如设备品牌、载重量、臂长等，经过相关技术人员论证后将以上信息录入智能管控系统中，方可进场安装设备。

3.2 设备登记管控

在完成大型施工起重机械设备的准入录入后，智能管控平台会自动生成该设备的专属二维码，管理人员通过手机移动端扫描二维码可查询到该设备的编号、型号、进场日期、起重臂长、历次检修记录等信息，如图1所示。设备的专属二维码可打印并粘贴于设备上，相关人员也可通过扫描二维码进行安装、使用、维修等信息录入，用数字化手段对该设备进行全过程管控。

在智能管控系统中集成了各台设备的登记信息，通过后台能查询到施工企业每台施工起重机械设备的每日巡检、保养情况等，如图2所示。施工企业派专人定期对各设备的登记信息进行查看，当发现未及时登记巡检记录或保养时间已到但后台未查询到保养登记信息时，即可立即通知项目部相关人员进行整改。

3.3 设备运行管控

智能管控系统通过大型建筑施工起重机械设备上安装的传感器实时接收各项运行指标，并通过数据整合及数据处理，最终呈现在看板上，如图3所示。管理人员可通过PC端或移动端实时查看设备运行情况，并通过智能管控系统对运行过程数据进行存储。当出现某一数据临近阈值时，系统可自动以手机短信的形式提醒管理人员做好预警工作。

设备的日常巡检也是关乎安全的重要一环。在智能管控系统的设备日常巡检界面，巡检人员通过扫描粘贴在设备上的二维码进入巡检录入界面后，便可根据系统提示逐条进行检查。当巡检发现异常情况时，巡检人员在智能管控系统中进行异常情况录入，并拍照上传，如图4所示。一旦出现异常情况录入，智能管控系统会自动推送给相关维修人员并短信提醒，维修人员及时维修并在系统中进行维修情况录入，最终系统自动形成维修档案。

3.4 设备资料管控

通过智能管控平台上传设备的生产合格证、产品设计文件、设备安装及使用维修说明等资料。在大型建筑施工起重机械设备的日常运行过程中，包括运行时间、每次载重量、驾驶人员等信息均会自动进行储存，每次的维修和保养信息也会进行记录。当有需要时，可通过智能管控平台自动生成巡检报表或维修报表，并可通过扫描报表上的二维码查看当时照片，如图5所示，实现设备的过程资料管控目的。

4 结语

针对当前大型建筑施工起重机械设备管理中存在的问题，本文以浙江大学医学院附属第一医院余杭院区项目为例，介绍了应用基于物联网和信息化技术的智能管控系统，从设备的准入、登记、运行到资料管理，对项目现场的施工起重机械设备进行全过程全方位的监督管理。相关管理人员可全程通过移动端扫描设备专属二维码，对施工起重机械设备进行日常巡检和运行监管，同时智能管控系统也会对全过程运行数据及人工上传的资料进行存储，方便随时查看。目前，该智能管控系统已在多个项目上实现成功应用，有效降低了大型建筑施工起重机械设备的使用安全风险，提升了建筑大型机械设备管控水平，大力推动了施工现场的信息化发展。相信随着大型建筑施工起重机械设备智能管控系统的不断普及，将逐步规范起重机械设备的使用操作，有效降低安全事故发生的概率，更重要的是，将会对其他建筑大型机械设备的安全操作起到很好的借鉴作用。