大型水電工程起重設備群防碰撞避讓監(jiān)控技術

呂國偉 張智勇 徐嘉偉

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610299）

0 引言

起重吊裝設備主要包括纜索起重機、圓筒門式起重機、塔式起重機、橋式起重機等。塔吊是建筑工地上最常用的一種起重設備又名“塔式起重機”，以一節(jié)一節(jié)的接長，用來起吊施工用的鋼筋、木楞、混凝土、鋼管等施工的原材料，塔吊是工地上一種必不可少的設備，塔吊在進行操作時需要將檢測器安裝在塔吊的吊鉤上方進行操作使用，方便工作人員進行吊鉤的移動使用，避免產(chǎn)生危險。另外，施工現(xiàn)場可能存在多臺塔機同時工作，由于施工場地有限，多臺塔機工作區(qū)域相互交叉，存在發(fā)生碰撞的可能性，安全生產(chǎn)風險管理難度大。

現(xiàn)有的吊鉤傳感器存在外部防護不夠安全，同時在進行對接安裝時不夠牢固，內(nèi)部沒有防護罩進行保護，導致內(nèi)部的部件容易受到損壞，無法進行使用的缺點；同時，施工現(xiàn)場大型起重設備尚未有完善的防撞安全監(jiān)控系統(tǒng)對其進行監(jiān)測與控制，安全隱患不能從本質(zhì)上消除。因此，為提高起重設備的本質(zhì)安全性能，本文對吊鉤傳感器的設計安裝與吊裝作業(yè)的防碰撞避讓技術進行了研究。研究設計了一種大型塔吊吊鉤毫米波雷達傳感器安裝結構，實現(xiàn)了使用固定機構進行內(nèi)部貫穿固定連接，使操作對接更加緊密牢固，解決了原有的設備連接不夠牢固的問題，提高了安裝運行的效率；設計了大型起重機群防碰撞避讓系統(tǒng)，降低了起重設備運行干擾、消除了相互碰撞的安全生產(chǎn)風險。

1 研究內(nèi)容

為解決起重吊裝設備吊鉤傳感器安裝結構不牢固、運行效率低，起重機群交叉觸碰等安全問題，對吊鉤毫米波雷達傳感器安裝結構以及起重機群防碰撞避讓技術（見圖1）進行了研究。

圖1 起重設備防碰撞避讓系統(tǒng)安裝示意圖

1.1 大型塔吊吊鉤毫米波雷達傳感器的安裝

塔吊在進行操作時需要將檢測器安裝在塔吊的吊鉤上方進行操作使用，在進行操作時通過傳感器的四周固定機構進行對接，將傳感器進行固定，同時與外部的吊鉤進行固定，方便進行安裝的同時，提高操作使用速度，同時內(nèi)部設有防護罩進行保護，提高傳感器的使用壽命時間。

1.2 大型起重機群防碰撞避讓系統(tǒng)原理

利用起重設備力矩系統(tǒng)內(nèi)的吊鉤高度及吊臂角度、幅度參數(shù)等，建立多臺設備的組網(wǎng)，從主動防碰撞、被動防碰撞和輔助防碰撞三個方面進一步完善了設備運行期間的防碰撞預警通訊。利用外部接收移動存儲設備，導出起重設備運行期間防碰撞安全監(jiān)控系統(tǒng)空間限位、視頻監(jiān)控、力矩系統(tǒng)等數(shù)據(jù)記錄、軌跡圖、實時視頻，供后期數(shù)據(jù)調(diào)查與分析。圖2 所示是防碰撞安全監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖。

圖2 防碰撞安全監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖

2 技術方法分析

2.1 吊鉤毫米波雷達傳感器安裝結構

2.1.1 安裝方式

大型塔吊吊鉤毫米波雷達傳感器安裝結構主視圖、正視全剖圖以及防護結構示意圖分別見圖3、圖4 和圖5。從圖3～圖5 可知，傳感器安裝結構包括箱體1、固定機構2（螺栓201、連接柱202、卡合柱203）、墊板3、對接筒4、頂柱5、殼體6、定位板7、支柱8、防護機構9（保護罩901、轉軸902、底板903、安裝板904、把手905）、承受板10。

其中，箱體的外壁固定連接有固定機構，固定機構由螺栓、連接柱和卡合柱組成。箱體的內(nèi)壁固定連接有殼體，所示殼體的內(nèi)壁固定連接有定位板，定位板的上方固定連接有支柱，定位板的一側固定連接有防護機構，定位板的下方固定連接有承受板。另外，箱體與固定機構之間緊密貼合，箱體與殼體的中軸線之間相重合，殼體與定位板之間緊密貼合，定位板與支柱之間通過焊接相連接，定位板與防護機構之間緊密貼合，防護機構與承受板之間通過焊接相連接。

圖3 傳感器安裝主視結構示意圖

圖4 傳感器安裝正視全剖結構示意圖

圖5 傳感器防護機構結構示意圖

工作時，通過箱體1、固定機構2、定位板7、支柱8、防護機構9、保護罩901 和轉軸902 的相互配合連接使用，實現(xiàn)了使用固定機構2 進行內(nèi)部貫穿固定連接，通過手動旋轉固定機構2 進行打開設備，然后通過內(nèi)部的防護機構9 進行部件的連接使用，直接拿持把手905 向上方進行拉動，使保護罩901 連接的轉軸902 進行旋轉打開使用，安裝時配合內(nèi)部的支柱8 進行定位固定，使操作對接更加緊密牢固，解決了原有的設備連接不夠牢固的問題，提高了安裝運行的效率。

2.1.2 工作原理

箱體1 的一端固定連接有墊板3，且墊板3 與箱體1 的中軸線之間相重合；工作時，通過箱體1 和墊板3 進行連接，使操作安裝時連接處的墊板3 受力更大，更加緊密；箱體1 的一側固定連接有對接筒4，且對接筒4 與箱體1 之間緊密貼合，工作時，通過對接筒4進行內(nèi)部傳感器檢測頭的放置，外部能夠進行防護使用；箱體1 的正面固定連接有頂柱5，且箱體1 與頂柱5 之間通過焊接相連接；工作時，通過頂柱5 進行外部的對接，能夠對其他設備進行頂緊，減少設備的外殼磨損。

固定機構2 包含有螺栓201、連接柱202 和卡合柱203，且螺栓201 的下方固定連接有連接柱202，且連接柱202 與螺栓201 的中軸線之間相重合。工作時，通過螺栓201 直接手動旋轉打開，使操作安裝更加快速。

連接柱202 的下方固定連接有卡合柱203，且卡合柱203 與連接柱202 之間通過焊接相連接。工作時，通過卡合柱203 進行加成固定，能夠直接與外部設備進行連接固定，方便設備進行安裝使用。

防護機構9 包含有保護罩901、轉軸902、底板903、安裝板904和把手905，且保護罩901 的外壁活動連接有轉軸902，且轉軸902的外壁固定連接有底板903，且保護罩901 與轉軸902 之間構成旋轉結構。工作時，通過保護罩901 進行外部連接，提高內(nèi)部部件的使用安全性，增加使用壽命時間。

底板903 的外壁固定連接有安裝板904，且安裝板904 的上方固定連接有把手905，且把手905 與安裝板904 之間通過焊接相連接。工作時，通過安裝板904 和底板903 進行連接，使部件之間的貼合更加緊密，提高密封性。

總的來說，通過將設備的箱體1 進行拿持，使用固定機構2 進行內(nèi)部貫穿固定連接，通過手動旋轉固定機構2 進行打開設備，然后通過內(nèi)部的防護機構9 進行部件的連接使用，直接拿持把手905向上方進行拉動，使保護罩901 連接的轉軸902 進行旋轉打開使用，然后進行使用，將設備進行對接固定，通過連接固定機構2 與外部設備進行固定安裝使用。

2.2 創(chuàng)新內(nèi)容

為了彌補現(xiàn)有技術的不足，解決傳感器外部防護不夠安全，同時在進行對接安裝時不夠牢固，內(nèi)部沒有防護罩進行保護，導致內(nèi)部的部件容易受到損壞，無法進行使用的問題，提出的大型塔吊吊鉤毫米波雷達傳感器安裝結構，可解決該問題。

解決其技術問題所采用的技術方案是：采用大型塔吊吊鉤毫米波雷達傳感器安裝結構，包括箱體，箱體的外壁固定連接有固定機構，箱體的內(nèi)壁固定連接有殼體，所示殼體的內(nèi)壁固定連接有定位板，定位板的上方固定連接有支柱，定位板的一側固定連接有防護機構，定位板的下方固定連接有承受板，箱體與固定機構之間緊密貼合，箱體與殼體的中軸線之間相重合。

殼體與定位板之間緊密貼合，定位板與支柱之間通過焊接相連接，定位板與防護機構之間緊密貼合，防護機構與承受板之間通過焊接相連接。

箱體的一端固定連接有墊板，且墊板與箱體的中軸線之間相重合，通過箱體和墊板進行連接，使操作安裝時連接處的墊板受力更大，更加緊密。

箱體的一側固定連接有對接筒，且對接筒與箱體之間緊密貼合，通過對接筒進行內(nèi)部傳感器檢測頭的放置，外部能夠進行防護使用。

箱體的正面固定連接有頂柱，且箱體與頂柱之間通過焊接相連接，通過頂柱進行外部的對接，能夠對其他設備進行頂緊，減少設備的外殼磨損。

固定機構包含有螺栓、連接柱和卡合柱，且螺栓的下方固定連接有連接柱，且連接柱與螺栓的中軸線之間相重合，通過螺栓直接手動旋轉打開，使操作安裝更加快速。

連接柱的下方固定連接有卡合柱，且卡合柱與連接柱之間通過焊接相連接，通過卡合柱進行加成固定，能夠直接與外部設備進行連接固定，方便設備進行安裝使用。

防護機構包含有保護罩、轉軸、底板、安裝板和把手，且保護罩的外壁活動連接有轉軸，且轉軸的外壁固定連接有底板，且保護罩與轉軸之間構成旋轉結構，通過保護罩進行外部連接，提高內(nèi)部部件的使用安全性，增加使用壽命時間。

底板的外壁固定連接有安裝板，且安裝板的上方固定連接有把手，且把手與安裝板之間通過焊接相連接，通過安裝板和底板進行連接，使部件之間的貼合更加緊密，提高密封性。

3 結束語

通過箱體、固定機構、定位板、支柱、防護機構、保護罩和轉軸的相互配合連接使用，實現(xiàn)了使用固定機構進行內(nèi)部貫穿固定連接，通過手動旋轉固定機構進行打開設備，然后通過內(nèi)部的防護機構進行部件的連接使用，直接拿持把手向上方進行拉動，使保護罩連接的轉軸進行旋轉打開使用，安裝時配合內(nèi)部的支柱進行定位固定，使操作對接更加緊密牢固，解決了原有的設備連接不夠牢固的問題，提高了安裝運行的效率。

通過保護罩、轉軸、底板、安裝板、把手和承受板的相互配合連接使用，實現(xiàn)了通過內(nèi)部的保護罩進行部件的連接，能夠進行防護，減少內(nèi)部部件的損壞，通過配合連接的安裝板和底板使部件對接更加緊密，解決了原有的設備內(nèi)部保護不夠高效，使用壽命降低的問題，提高了操作使用的適應性。