基站定位吊裝現(xiàn)場電子警戒線可行性研究

湯華貴，朱東明

（中石油川慶鉆探重慶運(yùn)輸總公司，重慶 400021）

0 引言

起重車輛能夠保持正常作業(yè)，其核心原理是要保持車輛重心的穩(wěn)定性，由于吊車在操作過程中，重心隨著吊臂的旋轉(zhuǎn)和升降而在三維空間動(dòng)態(tài)變化，若要確保吊車不發(fā)生傾翻、脫鉤、脫繩、斷鉤和斷繩等事故，就要求人的行為安全、設(shè)備處于良好狀態(tài)、管理措施得當(dāng)，否則就會(huì)出現(xiàn)諸多安全隱患，可能釀成無法挽回的損失。

吊裝現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境危險(xiǎn)，作業(yè)中常有人員站位不當(dāng)和無關(guān)人員進(jìn)入作業(yè)范圍，一旦發(fā)生意外易擴(kuò)大事故危害。吊裝作業(yè)人員作業(yè)時(shí)也存在超過安全距離的情況，因此，為保障作業(yè)人員在作業(yè)過程中的安全，有必要設(shè)置電子警戒線，達(dá)到安全距離報(bào)警目的。同時(shí)，通過基站定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)人員定位，以記錄人員在作業(yè)過程中的行動(dòng)軌跡，以方便對(duì)事故的回溯。由于作業(yè)現(xiàn)場人員多、情況復(fù)雜且聲音嘈雜，各作業(yè)人員的注意力集中在吊裝物上，當(dāng)個(gè)別人員發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)未及時(shí)呼叫救助，但可通過標(biāo)簽上的救援按鈕進(jìn)行自主呼救。

1 起重作業(yè)現(xiàn)場安全監(jiān)管現(xiàn)狀

公司目前使用的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以監(jiān)控吊裝作業(yè)現(xiàn)場的各類違章行為，但還無法消除無人員監(jiān)控或監(jiān)控不到位帶來的安全隱患。吊裝施工現(xiàn)場涉及的單位較多、工序繁多，設(shè)備大小、形狀復(fù)雜，如果各工種人員不能密切配合或履職不到位，就會(huì)存在溝通不暢、信號(hào)不明、監(jiān)管不到位或監(jiān)管盲區(qū)有發(fā)現(xiàn)不到的潛在隱患等問題。如在起吊空間受限、被吊物與吊車之間有障礙物時(shí)，或者零星吊裝現(xiàn)場人員較少時(shí)都很難保證監(jiān)控的連續(xù)性和全面性。在后臺(tái)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場有人員站位不當(dāng)?shù)任ｋU(xiǎn)行為，要通過喊話器或電話聯(lián)系現(xiàn)場人員進(jìn)行違章警告和制止，即影響工作效率，又會(huì)給正在作業(yè)的駕駛員帶來新的不安全因素。因此，更改傳統(tǒng)拉警戒線為設(shè)置電子警戒線，技防措施的提升能夠規(guī)范危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)人員的站位，大大降低人員傷亡事故的可能性。

2 電子警戒線工作原理

在吊車的吊裝室外頂上安裝一個(gè)無線定位接收基站和球形攝像頭（每秒掃描一次），可環(huán)吊樓旋轉(zhuǎn)自由設(shè)定電子“警戒帶”區(qū)域，通過身份識(shí)別限制無關(guān)人員進(jìn)入；吊臂頂端共用吊車視頻監(jiān)控?cái)z像頭，用于跟蹤作業(yè)區(qū)域人員軌跡，并在攝像頭位置布置無線定位接收基站，用于劃定所有人員禁入?yún)^(qū)域（吊臂下），禁止所有人員進(jìn)入；作業(yè)人員均配戴人員識(shí)別標(biāo)簽，用以區(qū)分無關(guān)人員與正常作業(yè)人員，并用于作業(yè)人員的現(xiàn)場定位。進(jìn)入限定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)多平臺(tái)闖入報(bào)警。

吊車作業(yè)區(qū)域布置無線局域網(wǎng)，吊樓內(nèi)設(shè)置微型電腦，用于數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)分析、信號(hào)處理和傳輸至服務(wù)器等功能。電子警戒線系統(tǒng)組成見圖1。

圖1 電子警戒線系統(tǒng)組成

3 電子警戒線設(shè)計(jì)功能要求

3.1 設(shè)定作業(yè)區(qū)域和禁入?yún)^(qū)域

通過攝像頭、定位基站、人員識(shí)別標(biāo)簽和電腦程序模塊同時(shí)工作，劃定工作區(qū)域和禁入?yún)^(qū)域。

3.2 無關(guān)人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)報(bào)警提示

通過人員識(shí)別標(biāo)簽，區(qū)別作業(yè)區(qū)域內(nèi)人員屬性，如黃色為監(jiān)督，紅色司索，白色為旁站監(jiān)管，藍(lán)色為指揮，黑色為無關(guān)人員，作業(yè)時(shí)限制禁入?yún)^(qū)域闖入，各色圖標(biāo)閃爍。

3.3 作業(yè)過程人員軌跡記錄及視頻記錄

通過基站定位，在電腦程序中繪制出人員移動(dòng)軌跡，存儲(chǔ)于后臺(tái)服務(wù)器；通過共享視頻監(jiān)控實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)人員行為的實(shí)時(shí)記錄，便于人員行為的識(shí)別、記錄，發(fā)生事故后可作為調(diào)查取證依據(jù)。

3.4 自動(dòng)識(shí)別人員進(jìn)入

程序模塊自動(dòng)識(shí)別無關(guān)人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)域、作業(yè)人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，立即啟動(dòng)視頻監(jiān)控記錄，形成GIF 動(dòng)態(tài)圖回傳服務(wù)器和監(jiān)控端，便于監(jiān)控管理人員識(shí)別工作狀態(tài)。

3.5 自動(dòng)識(shí)別起吊物件

通過共享視頻攝像頭對(duì)比數(shù)據(jù)庫，自動(dòng)識(shí)別吊裝設(shè)備品名和參數(shù)，并回傳服務(wù)器。后期可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控吊物和牽引繩規(guī)范使用，吊索具尺寸的自動(dòng)檢測報(bào)警等功能，也可以通過檢測人體狀態(tài)確定作業(yè)人員行為。

3.6 人員事故自救呼叫

主要用于盲區(qū)內(nèi)人員發(fā)生傷害時(shí)，通過人員識(shí)別標(biāo)簽上的按鈕實(shí)現(xiàn)人員呼救。同時(shí)可設(shè)置緊急叫停按鈕，用于實(shí)現(xiàn)突發(fā)情況的緊急叫停功能。后期開發(fā)時(shí)，在標(biāo)簽內(nèi)加入9 軸傳感器，用于監(jiān)控作業(yè)人員身體非正常姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。

3.7 數(shù)據(jù)的監(jiān)控、上傳與保存

該系統(tǒng)通過4G 通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)管控制，當(dāng)處于無網(wǎng)路狀態(tài)下時(shí)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于車載電腦，信號(hào)正常情況下，實(shí)現(xiàn)續(xù)傳功能。該系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行，也可以通過整合現(xiàn)有系統(tǒng)、升級(jí)功能實(shí)現(xiàn)。

4 電子警戒線的可行性及可靠性

應(yīng)用電子警戒線，通過安裝在起重機(jī)吊樓頂部和吊臂頂端（圖2），根據(jù)作業(yè)時(shí)吊臂的旋轉(zhuǎn)區(qū)域設(shè)置作業(yè)區(qū)域和禁入?yún)^(qū)域，防止作業(yè)區(qū)域內(nèi)突然有無關(guān)人員闖入，作業(yè)時(shí)禁入?yún)^(qū)域有作業(yè)人員闖入（圖3）。監(jiān)控端和駕駛員（車載電腦）可以通過警報(bào)聲音，立即停止操作并對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域人員進(jìn)行提示，有效防止各類意外傷害事故的發(fā)生（圖4）。

利用對(duì)起重作業(yè)危險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)定，在視頻監(jiān)控的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)警戒區(qū)域危險(xiǎn)站位自動(dòng)報(bào)警，達(dá)到監(jiān)控的預(yù)期效果。較當(dāng)前視頻監(jiān)控能更加迅速處理現(xiàn)場突發(fā)情況，由“被動(dòng)式”安全，提升到無人員堅(jiān)守條件下也能達(dá)到起重作業(yè)監(jiān)管的功能。后期通過優(yōu)化軟件系統(tǒng)和功能擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和記錄吊裝設(shè)備、快捷寫實(shí)等功能。

5 結(jié)束語

通過電子警戒線監(jiān)管起重作業(yè)過程，能對(duì)各類起重作業(yè)現(xiàn)場人員的不安全站位起到有效的監(jiān)控作用，可以大大降低事故事件的發(fā)生頻次，全面提高鉆機(jī)搬遷的安全和經(jīng)濟(jì)等綜合效益，具有一定的推廣價(jià)值。

圖2 安裝位置

圖3 運(yùn)行狀態(tài)

圖4 定位標(biāo)簽