叉车使用安全智能管理系统研究与应用

汪朝杰 张洪涛 高 赛 徐 晨

（青岛市特种设备检验研究院 青岛 266300）

随着信息技术的发展，人们对叉车智能管理的需要越来越迫切，应用物联网云计算、大数据等技术对叉车进行智能管理，通过安装的控制系统硬件及基于互联网的软件，组成一套叉车智能管理系统，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能[1]，搭建叉车全生命周期、全应用场景的数字化、可视化服务平台，帮助企业提高叉车运行的安全性，提高车辆管理能力和作业效率，降低叉车安全风险和使用成本。本文针对叉车的使用及安全运行管理问题和叉车智能管理系统的功能进行了分析与探讨[2]。

1 叉车使用管理面临的主要问题

在物流和制造业企业中，叉车的使用越来越多，大型企业动辄几十台甚至数百台，叉车的使用与安全运行管理成为企业亟待解决的问题，叉车使用单位中普遍存在以下问题：

1.1 安全问题

根据市场监管总局关于2021 年全国特种设备安全状况的通告显示，全国场（厂）内专用机动车辆共156.40 万台，占全国特种设备总数的8.61%，场（厂）内专用机动车辆的事故总数为42 起，占2021 年全国特种设备事故总数的38.18%，死亡人数34 人，占2021 年全国特种设备事故死亡人数的34.34%。尽管在特种设备总量中叉车的占比不高，但受人员操作不规范、使用频率高、流动性强、工作环境复杂等综合因素影响，叉车事故率在特种设备事故率中居首位。对已结案的场（厂）内专用机动车辆事故分析，违章作业或操作不当17 起，无证操作5 起，全部是因为使用、管理不当发生的事故[3]，一桩桩事故无不警示我们，叉车使用管理的规范化刻不容缓。

叉车使用、管理过程中严重的安全问题主要有以下几点：

1）不系安全带。叉车安全带是非常重要的安全保护装置，可以说是第一道生命保护屏障。如不系安全带，当叉车发生倾覆或碰撞时，叉车司机没有安全带的保护很容易被甩出车外或被叉车挤压，造成人身伤亡。因不系安全带引发的伤亡事故不胜枚举，因此，安全带的自动检测装置就显得尤为重要。

2）碰货撞人。驾驶叉车存在一定的视野盲区，尤其是当前方装有货物，极易挡住叉车驾驶员的视线，此种情况经常出现，如果不采取有效的防控措施会导致极为严重的后果。此时，安全围栏或防碰撞检测装置就能够起到有效的防控。

3）流动性大，安全事件不可见。叉车作业场景及作业区域较为复杂，比如建筑物拐角、高大设备的周边等，因驾驶员视线受限导致危险事故发生。针对此种情况，声光警示、安全围栏及防碰撞会有效消除安全隐患。

4）超速管控困难。叉车厂内行驶超速一直是管控的重点，尤其是叉车负载后超速行驶极易引发安全事故。在叉车上安装限速装置及超速声光报警装置，可有效避免事故发生。

5）未授权乱借用，无证驾驶现象频繁。无证驾驶叉车的情况在企业内较常见，因未授权乱用、无证驾驶引发的事故也时有发生。采用驾驶员身份识别系统，增加面部识别刷卡后方能启动叉车，可有效杜绝此问题。

1.2 效率问题

在大部分企业里，叉车的实际利用率往往不高，徒增叉车数量不仅造成资金占用，还会增加叉车事故的发生概率，提升叉车转运效率才能从根本上解决问题。导致效率低下的主要原因总结如下：

1）车辆闲置分配不合理。因为调度不均，使一些叉车过于占用，导致日常利用率降低，而有些叉车却因为闲置没有被充分利用。

2）司机怠工。因工作任务分配不均或司机自身问题等，叉车司机出现怠工、消极工作等问题。

3）维修逾期造成停工。叉车维修保养逾期，造成现场停工。

4）生产节奏不可视。生产节奏不可视，出现问题无法第一时间掌握，因而会产生通知不到位、信息滞后等问题，甚至可能导致整个工作环节出现停滞现象。

5）工时统计繁杂。叉车司机工时统计繁杂，无法查看每个司机的工作时间、违规事件统计、工作效率统计，绩效考核无依据。

2 叉车智能管理系统

2.1 叉车智能管理系统的概念

叉车智能管理系统基于工业互联网技术，利用智能硬件及系统平台，通过对叉车的运行数据实施采集、监控、分析，规范驾驶员的驾驶行为，消除安全隐患，规避事故发生，为安全作业保驾护航。通过实时监测车辆行驶速度、行驶路径、叉车开动率、工作时间等数据，为提高车辆运行效率、优化资源配置提供科学依据，打造叉车全生命周期、全应用场景的数字化、可视化服务平台，助力企业数字化运营管理。

2.2 叉车智能管理系统的组成和功能

叉车智能管理系统主要由标配硬件、选配硬件和叉车管理平台构成。标配硬件包含叉车安全管理终端、无线速度传感器、司机卡、遥控器、继电器、无线安全带传感器、一体式声光报警灯，选配硬件为电子、机械油门控制器，叉车管理平台为可视化软件系统。下面对各部件进行详细介绍：

1）叉车安全管理终端：作为叉车安全管理系统的大脑，终端将各个部位的信息采集汇总并进行分析与通信，同时在屏幕中显示各项信息，各部件名称及功能说明见表1。

表1 叉车安全管理终端各部件名称及功能说明

2）司机IC 卡：既可作为班组内通用钥匙使用，也可一人一卡，作为身份识别卡使用，同时支持客户员工卡刷卡启动叉车，见图1。

图1 司机IC 卡

3）点火智能审核：叉车智能管理系统可以通过高精准度的人脸识别功能和指纹验证功能，对系统内授权的叉车司机进行识别确认，并对陌生人进行检测，检测到非系统内持证驾驶员的人脸视作陌生人，并发出声光报警；被授权司机进行人脸识别验证通过刷卡后，才能启动叉车，见图2。

图2 点火智能审核

4）安全继电器：作为叉车安全智能管理系统的“保险”，安全继电器既可以控制全车电路，也能控制座椅开关限制移动，做到有效防止叉车乱停乱用，出现事故精确责任到人，控制设备可靠稳定，做到安全控制叉车，同时不影响车辆的使用和性能。

5）红外遥控器：可方便快捷地对现场快速管理配置，针对安装维护人员，可实现超速报警设置、倒车提醒开关、系统音量设置、传感器与主机配对、速度传感器设置、打卡开机关机、司机卡权限注册、现场OTA 升级等功能；针对现场管理者、班长，可实现超速报警设置、倒车提醒开关、系统音量设置、打卡开机关机、司机卡权限注册等功能。

6）无线测速传感器：可实时采集上传车辆车速、感知行进方向、记录超速事件、精确测算历程，并能反馈车辆是否为闲置状态。

7）一体式声光报警灯：采用磁吸式安装，声光报警警示行人安全、司机注意安全驾驶，通过终端控制，针对不同的场景有不同的语音提示，例如登录时提示“请刷卡”，超速时提示“超速，请注意”等等。

8）无线安全带传感器：区别于普通安全带，无线安全带传感器可实时感知司机是否系安全带，落实安全管理和奖惩制度，见图3。

图3 无线安全带传感器

9）叉车管理平台：通过对六大维度叉车数据的实时展示，安全状态与资产效用一目了然，见图4。

图4 叉车管理平台

2.3 叉车智能管理系统优势及效果

在装备高效稳定运行过程中，叉车占据重要地位，任何操作失误或机械故障都会对安全运行和效能发挥产生重大影响，研究叉车的智能管理系统对保障装备安全运行具有重要意义[4]。叉车安全智能管理系统可实现对叉车运行的全过程监控，同时可以对司机的持证上岗情况、驾驶行为习惯进行监督，实现精准工时考核，提升工作效率，也可推进叉车安全管理标准化的形成，有利于规范现场作业，并通过叉车利用率的大数据分析，让叉车调配与临时调配更科学、更高效，产品具备的优势见表2。

表2 产品优势

3 总结

本系统着重以叉车使用人、使用单位、检验机构、监察部门为切入点，全环节全周期实现智能化管理。对叉车使用人的身份识别、工作时长、工作效率、叉车的使用率、管理制度的落实与否、叉车运行的即时信息、遇安全隐患时的提前警示及采取紧急安全措施、叉车设备的安全状况、检验及维修的周期提醒等方面进行了重点研究。目前，已在部分叉车使用较为集中的企业进行了试应用，效果良好。结果显示，本系统更好地促进了叉车的运行安全，降低了事故风险，减少了故障发生率；使用单位管理制度的落实更加扎实有效；提高了叉车的作业效率和利用水平[5]；检验及维保周期的提醒使管理变得更加便捷、高效，促进了生产效率的提升，节省了运行成本，使叉车的利用率和司机的工作效率得到了优化，实现了叉车智能化使用监管。

本系统同时具备端口扩展功能，目前正在对叉车地理系统进行研究，期望与监察、检验智能化管理相关端口进行连接，实现叉车监管的实时定位，有利于监管部门统筹掌握辖区内叉车的整体分布情况、叉车的参数信息、即时运行状况、管理维修以及检验状态，有效促进监察部门更高效实行监管，更好地进行管理决策，提升叉车的使用安全及监管水平。随着智能叉车的广泛应用，智能叉车运行所处的环境也愈发复杂，同时对于信息处理的时效性与准确性要求也更高。现代化工业生产水平的提高，使得叉车智能管理系统的需求加大，因而对叉车智能管理系统在方案设计或者算法上进行改进与完善，在保证叉车安全、稳定运行的基础上，设计出更加多样化的叉车智能管理系统，满足更多工业环境需求[6]。