智能技術(shù)在建筑工程機(jī)械中的應(yīng)用研究

丁劍波

工程機(jī)械“智能化”管理就是通過智能化設(shè)備全面收集現(xiàn)場(chǎng)人、材、機(jī)等信息，在此基礎(chǔ)上感知施工人員的操作行為和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)預(yù)警報(bào)警，有效降低工程機(jī)械設(shè)備安全事故發(fā)生率，大大提高施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理效率和水平，確保工程施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全和國家財(cái)產(chǎn)免受損失。本文以智能化技術(shù)在建筑工程機(jī)械上的應(yīng)用研究為基礎(chǔ)，探討通過現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)等智能化技術(shù)匯集于一體，給機(jī)械裝上“智慧大腦”為安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。結(jié)合智能化技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)施過程，可以發(fā)現(xiàn)智能化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍越來越廣泛，其不僅可以提高工作效率，減輕人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益，而且有效控制安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，因此具有廣泛的推廣與應(yīng)用價(jià)值。

智能化技術(shù);智慧大腦;安全生產(chǎn);

隨著我國大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的飛速發(fā)展，特別是今年受新冠疫情影響復(fù)工以后，國家和政府大量啟動(dòng)“新基建”項(xiàng)目。工程機(jī)械的使用越來越多、越來越頻繁。由于我國工程機(jī)械施工技術(shù)研究起步較晚，加之工程項(xiàng)目的多樣化，復(fù)雜化及施工環(huán)境的不確定性，工程機(jī)械設(shè)備事故頻發(fā)，施工人員在施工作業(yè)過程中面臨極大的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此我們要加強(qiáng)駕駛?cè)藛T的安全技術(shù)培訓(xùn)，使他們熟練掌握專業(yè)技術(shù)和安全操作規(guī)程，充分利用高科技智能化手段，有效降低工程機(jī)械設(shè)備安全事故發(fā)生率，確保工程施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)降低工程施工對(duì)環(huán)境造成的污染，不斷提高施工質(zhì)量、提高工作效率。通過集團(tuán)公司近兩年來對(duì)智能化技術(shù)的利用與實(shí)施過程可以發(fā)現(xiàn)，智能化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍變得越來越廣泛，這不僅提高了工作效率，增加了經(jīng)濟(jì)效益，而且有效地控制了安全生產(chǎn)事故的發(fā)生率，值得我們大力推廣與利用。

塔式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)（俗稱：塔機(jī)黑匣子）是集互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、數(shù)據(jù)采集儲(chǔ)存技術(shù)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)等高科技手段為一體的綜合性新型儀器。該儀器能實(shí)現(xiàn)多方實(shí)時(shí)監(jiān)管、區(qū)域防碰撞、群塔防碰撞、防傾翻、防超載、實(shí)時(shí)報(bào)警、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無線上傳及記錄、數(shù)據(jù)黑匣子、精準(zhǔn)吊裝、塔機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)上備案登記等諸多功能，特別是該儀器的后臺(tái)著重加強(qiáng)了監(jiān)管部門對(duì)塔機(jī)的管理備案程序，是當(dāng)前安全生產(chǎn)新形勢(shì)下，建設(shè)主管部門和各建設(shè)單位采用人性化服務(wù)，高效執(zhí)法的有效手段。

本系統(tǒng)由塔機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)主機(jī)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)組成，如圖1，圖2所示。主機(jī)安裝在工地現(xiàn)場(chǎng)塔機(jī)上，并連接幅度、高度、回轉(zhuǎn)、重量、傾角、風(fēng)速、防碰撞模塊等多個(gè)傳感器，且具備內(nèi)置制動(dòng)控制和 8G 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能;主機(jī) 10.4 英寸顯示屏，能人性化顯示工地現(xiàn)場(chǎng)塔機(jī)運(yùn)行狀況;

對(duì)此塔式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，我們經(jīng)過兩年多以來在項(xiàng)目塔機(jī)上的應(yīng)用實(shí)施過程，總結(jié)出如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）塔機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)能通過無線網(wǎng)絡(luò)把塔機(jī)的各種實(shí)測(cè)參數(shù)實(shí)時(shí)上傳到項(xiàng)目安全的遠(yuǎn)程安全監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)。專職安全管理人員和專業(yè)設(shè)備管理人員在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)上可實(shí)現(xiàn)特定權(quán)限下的查看和管理。

（2）主機(jī)安裝在工地現(xiàn)場(chǎng)塔機(jī)上，并連接幅度、高度、回轉(zhuǎn)、重量、傾角、風(fēng)速、防碰撞模塊等多個(gè)傳感器，塔機(jī)司機(jī)可根據(jù)顯示屏顯示數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)掌握塔機(jī)運(yùn)行狀況，一旦顯示數(shù)據(jù)異常報(bào)警可及時(shí)檢查，并采取有效措施消除塔機(jī)安全隱患;

（3）現(xiàn)場(chǎng)安全部專職安全管理人員和專業(yè)設(shè)備管理人員在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)上可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，能有效約束塔機(jī)司機(jī)人員嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程進(jìn)行操作，杜絕了部分塔機(jī)司機(jī)上班時(shí)間玩手機(jī)、聽音樂、看視頻等現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)于塔機(jī)司機(jī)違章操作可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)預(yù)警、高效處置，消除了由于司機(jī)人員操作不當(dāng)或違反安全操作規(guī)程而引起的安全事故。

（4）通過遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)塔機(jī)網(wǎng)上申報(bào)、建設(shè)主管部門審核、審批、監(jiān)控登記、實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析等各項(xiàng)功能。有利于工地現(xiàn)場(chǎng)安全管理部門及安監(jiān)機(jī)構(gòu)對(duì)塔機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)安全狀況分析、塔機(jī)網(wǎng)上備案和登記、塔機(jī)開工統(tǒng)計(jì)、塔機(jī)地理位置顯示和歷史數(shù)據(jù)分析查閱等智能化管理。

隨著建筑技術(shù)的高度發(fā)展，數(shù)百米高的建筑物已很普遍，塔式起重機(jī)使用高度越來越高成為常態(tài)，致使身在高處的塔吊司機(jī)憑借肉眼視力很難看清地面被吊物和周圍環(huán)境的情況。另外，建筑物的密度越來越高，吊卸被建筑遮擋住塔機(jī)司機(jī)視線的物體是常有的情況（如圖3，圖4）。這種情況下塔機(jī)司機(jī)完全依靠塔吊指揮信號(hào)工的指令操作，不僅工作效率低，還會(huì)因塔吊指揮信號(hào)工的指揮失誤或通信障礙造成安全事故的發(fā)生。

為了有效消除此項(xiàng)安全隱患，塔式起重機(jī)吊鉤可視化系統(tǒng)孕育而生。我們集團(tuán)公司在2018年初要求所屬分公司、項(xiàng)目部在高層、超高層建筑施工現(xiàn)場(chǎng)塔機(jī)上安裝了塔機(jī)吊鉤可視化系統(tǒng)，不但解決了視覺盲區(qū)全景監(jiān)控、安全保障、工作效率問題，還能夠保存吊鉤的位置和吊鉤周圍情況的視頻，并能夠連接網(wǎng)絡(luò)把實(shí)時(shí)和歷史視頻傳輸?shù)巾?xiàng)目安全部及上級(jí)安全監(jiān)管部門。

塔式起重機(jī)吊鉤可視化系統(tǒng)主要由安裝在駕駛室內(nèi)部的主控一體機(jī)及安裝在小車上的自動(dòng)跟蹤高清攝像頭、大容量鋰電池、工業(yè)網(wǎng)橋、高度傳感器及裝充電裝置等部分組成，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤完成引導(dǎo)工作。

使用功能及優(yōu)點(diǎn)：

（1）塔機(jī)吊鉤自動(dòng)跟蹤：攝像機(jī)焦距、倍率、光圈、轉(zhuǎn)向、垂度調(diào)整，搭配專用視頻分析儀，有效控制儀器自動(dòng)調(diào)整，無需塔吊司機(jī)采取其他任何操作來輔助調(diào)整。

（2）降低盲吊安全風(fēng)險(xiǎn)：在工地現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)中，存在塔吊需要橫跨低矮建筑作業(yè)的情況，當(dāng)?shù)蹉^下放到低矮建筑物另一面時(shí)，由于建筑物的遮擋，塔吊司機(jī)看不見吊鉤，完全由地面塔吊指揮信號(hào)工指揮操作，給塔吊作業(yè)帶來很大危險(xiǎn)性。本系統(tǒng)攝像機(jī)將實(shí)時(shí)跟蹤吊鉤，不受建筑物遮擋，通過攝像機(jī)拍攝的全景畫面引導(dǎo)塔吊司機(jī)作業(yè)，塔吊司機(jī)將可以更放心、更安全的操作。

（3）可避免由于塔機(jī)指揮信號(hào)工指揮失誤和人工語音差異誤導(dǎo)。減少司機(jī)的誤操作。

（4）作業(yè)視頻存儲(chǔ)：本系統(tǒng)中的硬盤錄像機(jī)實(shí)時(shí)記錄并保存采集到的視頻信息，只要通過讀取硬盤錄像機(jī)里的視頻信息，即可還原當(dāng)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況，方便安監(jiān)部門及工地安全部門監(jiān)督管理。

（5）實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工地監(jiān)管：本系統(tǒng)中提供網(wǎng)絡(luò)接入功能，遠(yuǎn)程監(jiān)管人員通過互聯(lián)網(wǎng)即可查看任何安裝了此系統(tǒng)的工地現(xiàn)場(chǎng)情況，方便了工地安全監(jiān)管部門的集中管理，更有效的解決了施工工地多、現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，無法全面統(tǒng)計(jì)監(jiān)控的難題。

（6）有效降低人力成本，提高塔機(jī)工作效率，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（7）最新安全生產(chǎn)形勢(shì)下提升安全監(jiān)管效果，減少安全事故，是推廣數(shù)字化“智慧工地”不可缺少的行業(yè)利器。

施工升降機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)是一款全新施工電梯智能化/升降機(jī)/ 物料提升機(jī)（簡(jiǎn)稱施工升降機(jī)）安全監(jiān)測(cè)、記錄、預(yù)警及智能控制系統(tǒng)，該新型系統(tǒng)能夠全方位、全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)施工升降機(jī)的運(yùn)行工況，且在有危險(xiǎn)源時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)和輸出控制信號(hào)，并可全程記錄升降機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)將工況數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心，如圖5所示。該系統(tǒng)是集精密測(cè)量，自動(dòng)控制、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)榷喾N高科技技術(shù)于一體的電子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包含有載重監(jiān)測(cè)、人數(shù)監(jiān)測(cè)、速度監(jiān)測(cè)（防墜）、傾斜度監(jiān)測(cè)、高度限位監(jiān)測(cè)、防沖頂監(jiān)測(cè)、門鎖狀態(tài)監(jiān)測(cè)，駕駛員人臉身份識(shí)別等功能，是現(xiàn)代建筑起重機(jī)械領(lǐng)域最新型、最全面、最可靠的安全防護(hù)設(shè)備。

施工升降機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)由安裝在施工升降機(jī)內(nèi)部的安全監(jiān)測(cè)儀和施工升降機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)兩部分構(gòu)成。施工升降機(jī)安全檢測(cè)儀安裝在升降機(jī)吊籠內(nèi)，該設(shè)備能實(shí)時(shí)檢測(cè)升降機(jī)的載重，人數(shù)，駕駛員身份識(shí)別，升降機(jī)實(shí)時(shí)高度，運(yùn)行速度，門鎖狀態(tài)，傾斜度以及內(nèi)部抓拍，并通過 GPRS 模塊實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)管，主機(jī)標(biāo)配 10.1 寸 LED 高亮液晶顯示器，顯示直觀明了。

施工升降機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)具有如下明顯優(yōu)點(diǎn)：

（1）集安全監(jiān)測(cè)預(yù)警、黑匣子、拍照、司機(jī)人臉識(shí)別、乘載人數(shù)識(shí)別等功能于一體;主機(jī)安裝在駕駛員前方位置，更便利于駕駛員實(shí)時(shí)讀取監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，了解設(shè)備運(yùn)行工作情況;

（2）系統(tǒng)具有多項(xiàng)安全監(jiān)測(cè)功能：能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)施工電梯的載重、人數(shù)、速度、高度限位、門鎖狀態(tài)、導(dǎo)軌架傾斜、籠內(nèi)視頻監(jiān)控、操作人員身份管理等的安全信息，人臉識(shí)別模塊安裝在駕駛室內(nèi)方便駕駛員身份識(shí)別，報(bào)警信號(hào)控制線接入升降機(jī)的操控臺(tái)中，串聯(lián)至升降機(jī)上升運(yùn)動(dòng)控制線路中，通過智能聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)非駕駛?cè)藛T無法進(jìn)行操作，其它異常報(bào)警時(shí)自動(dòng)切斷電源，使主機(jī)不能啟動(dòng)，對(duì)設(shè)備系統(tǒng)的各種危險(xiǎn)因素進(jìn)行有效防護(hù)。

（3）通過多項(xiàng)安全監(jiān)測(cè)功能形成的超載、超員信息在顯示屏上直觀化顯示，有效化解了司機(jī)與乘用工人之間為搶乘電梯和超載運(yùn)輸所發(fā)生的矛盾，提高了運(yùn)輸工作效率。

（4）本系統(tǒng)所形成數(shù)據(jù)可通過無線網(wǎng)絡(luò)功能傳輸?shù)竭h(yuǎn)程安全監(jiān)督管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)管部門對(duì)建筑機(jī)械的遠(yuǎn)程管理和控制;

（5）自動(dòng)語音播報(bào)系統(tǒng)，在系統(tǒng)出現(xiàn)危險(xiǎn)、電梯啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)、電梯達(dá)到目標(biāo)層時(shí)均會(huì)自動(dòng)發(fā)出語音播報(bào)信息，提醒司機(jī)和乘客;

（6）斷電保護(hù)，在意外斷電的情況下系統(tǒng)能夠依靠備用電源將設(shè)備進(jìn)行安全鎖定，提高設(shè)備安全性能。

4結(jié)語

綜上所述，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的高速發(fā)展，智能化技術(shù)為傳統(tǒng)建筑工程機(jī)械向智能化方向轉(zhuǎn)變奠定了可靠的基礎(chǔ)。智能化設(shè)備通過全面收集現(xiàn)場(chǎng)人、材、機(jī)等信息，在此基礎(chǔ)上感知施工人員的操作行為和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)預(yù)警報(bào)警，大大提高施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理的效率和水平?！爸悄芑惫芾碓诮ㄖこ虣C(jī)械中的優(yōu)勢(shì)、技術(shù)價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益日益凸顯。一方面，為人們的工作生活帶來了極大便利，保障了人民生命財(cái)產(chǎn)安全;另一方面，為我國建筑行業(yè)的安全管理提供了有力保障。目前，智慧工地的發(fā)展還處于初級(jí)階段，以安全建造為契機(jī)，加強(qiáng)業(yè)內(nèi)同仁的溝通和探討，逐步在施工機(jī)械設(shè)備上融合BIM技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)基于“智慧工地”的綠色建造、智能建造。

The "intelligent" management of construction machinery is to comprehensively collect on-site people， materials， machines and other information through intelligent equipment， on this basis， perceive the operating behavior of construction personnel and the operating status of equipment， timely warning and alarming， and effectively reduce construction machinery equipment The incidence of safety accidents greatly improves the efficiency and level of safety management on the construction site， and ensures the safety of life and property of project construction personnel and the protection of national property from loss. This article is based on the application research of intelligent technology on construction engineering machinery， and discusses the integration of intelligent technologies such as modern communication and information technology， computer network technology， industry technology， intelligent control technology， etc. Escort for safe production. Combined with the application and implementation process of intelligent technology， it can be found that the application range of intelligent technology in the field of construction machinery is becoming more and more extensive. Occurrence， so it has a wide range of promotion and application value.

intelligent technology; intelligent brain;