谈谈塔机智能监控系统的创新技术,通过鉴定

2019-09-18 10:13栏目:客户案例
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近日,《塔式起重机集群安全作业智能控制系统》通过了国家科技成果鉴定,填补了塔式起重机防碰撞技术领域的空白。该系统由武汉市特种设备监督检验所自主研制。

下面是本网给大家带来关于塔机智能监控系统的创新技术的相关内容,以供参考。

多塔施工防碰撞安全措施是非常重要的,安全措施的制定是为了更好的保障施工人员的人身安全,每个细节都很关键。本网小编就多塔施工防碰撞安全措施和大家说明一下。

随着城市化建设的加速,城市建设也繁荣起来,大型塔式起重机也被广泛应用于各类建筑工程中。但是如何预防塔机之间发生碰撞、塔机与周边建筑物发生碰撞?如何防止塔机吊物非法侵入禁行区域?在该领域还欠缺相关的技术和系统设备。

随着塔机智能监控系统的不断优化,技术改进就越凸显其重要性。塔机智能监控系统是对塔机自身运行及周边环境有着保护作用。所以塔机正常运行必须充分保证不能影响智能监控系统稳定性和安全性,不能超负荷运行等。最后,根据塔机监控系统长期的运行实际情况,将在原有技术基础上选择技术改进,实现塔机智能监控系统最经济、最优化、最实用、最先进。

一、施工部署:

《塔式起重机集群安全作业智能控制系统》的研制成功,意味着这些难题将被解决。该系统包括植入式硬件设备和专业分析管理软件,拥有塔吊避碰预警装置、塔吊运行网络监控平台等,可进行远程监控。该系统技术达到国内先进水平,效地防止了塔机与塔机之间、塔机与固定障碍物之间、塔机与高压线之间的碰撞。协调多塔机有效、安全的同时作业,对于推进大型起重机械都安全管理有着重要意义。

塔吊安全监控系统采用pc104嵌入式系统作为单台塔吊运行的处理器,多台塔吊之间的共用信息和通讯以及它们之间的相互协作通过pc机控制实现。塔吊的有关运行信息(称为动态信息),如吊臂位置、起吊物的高度、小车在塔臂上的位置、起吊物的重量和现场的风速等有关运行状态信息由pc104控制相关传感器采集获得;塔吊运行现场周围环境(障碍物和禁区)等信息(称为静态信息)通过现场采集标定获得。现场采集标定的周围环境信息与运行过程中获得的动态信息,通过pc104处理器按照避免碰撞的算法和安全吊重算法,获得塔吊运行是否安全的判定。根据运算结果控制安全运行报警和安全运行的控制。群塔作业时的相互避免碰撞的实现是通过无线通讯实现的。

塔吊安装使用前,收集相关的塔吊资料和现场数据,根据施工平面图布置塔吊的平面位置,编制出塔吊施工方案,方案中应充分考虑建筑周围的障碍物,以及各相邻塔吊之间互相错开,尽量保证塔吊起重臂与平衡臂间相互错开。

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每台pc104获得单台塔吊运行的有关信息,通过无线通讯方式,将其发送到pc机上,pc机将获得的每台塔吊的运行状态信息,按照塔吊群运行时相互避免碰撞的算法和安全运行算法,经过运算获得相关结果,然后,仍然通过无线通讯的方法将结果发送给每台塔吊安全运行的控制系统pc104系统,控制塔吊群的安全报警和运行控制。现在采用无线自组网技术和三维立体计算技术。与同类产品相比,旧技术使用的数据传输电台功率为2w,功率较大,抗干扰弱,影响正常的民用通讯。其速度为100ms,速度较慢。联网总数少于5台,不便于集群监控。无线自组网技术真正做到了星形网络结构和网状网络结构的有机结合,从而使塔吊可以自由进出。网络通讯同时做到断电保护、高抗干扰,自动动态组网。新的无线自组网技术传输功率小100mw,抗干扰能力强,速度为15ms,联网总数高达100台,极大的方便塔群的安全管理。为避免管理人员频繁攀登塔吊设置静态参数,监控软件还加入了静态参数设置、发送功能,主界面的右半部分为静态数据显示部分,监控软件中的静态数据表达的含义与各塔吊控制器的相同,只是多了zero项,zero值为各塔吊转角零位传感器在绝对坐标系中所处的角度(即零位偏角),此项可以由工人通过测量直接得到后手动输入到表格,也可以由本监控软件的静态数据修正功能间接得到并自动显示。静态参数发送功能对现场所有塔吊控制器具有最高中断优先级别,即各塔吊控制器接收到监控软件发送的准备信息后,立即中断当前的所有工作,进入接收静态数据状态。塔吊之间的防碰撞算法是在整个建筑工地的笛卡尔绝对坐标系下进行的,而塔吊塔臂上各点的坐标是以其塔基所在点为极点、以各塔吊转角的零位所在直线为极轴、塔吊转角为极角、各点到塔基的距离为极径的极坐标,塔吊在该绝对坐标系中的位置、塔臂上小车所在位置可以用坐标表示。修正程序的基本原理是在工地上任选一塔吊为基准塔吊,以其塔基坐标和转角值为基准确定整个施工现场笛卡尔坐标系所在位置,然后用基准塔吊标定出与其相关的其他塔吊的塔基坐标和零位偏角。塔吊的静态信息修正后,监控软件中的塔吊静态参数数据库即被更新,但各塔吊控制器的数据库并没有更新,可以利用本监控软件的静态参数发送功能来实现各塔吊控制器静态参数数据库的更新。

塔吊平面布置

标签: 控制系统 智能控制系统 塔式起重机

各塔吊控制器接收到pc机发送到的静态数据后更新数据库及界面显示,其后的防碰撞计算中,各塔吊的位置坐标、角度都将统一为同一基准,这样大大降低了由于数据误差带来的防碰撞计算误差,进而降低了控制误差。塔吊智能监控系统的电子元件易受电流、温度、电磁场、湿度、振动、雷击等外界因素影响,因此必须考虑系统的抗干扰问题。塔吊安全监控系统的硬件抗干扰方法包括滤波技术、去耦技术、隔离技术、接地技术和防雷技术等。1.滤波技术滤波是为了抑制噪声干扰。在塔吊控制系统中,当电路从一个状态转换到另一个状态时,就会在电源线上产生很大的尖峰电流,形成瞬变的噪声电压。当电源接通或断开电感负载时,产生的瞬变噪声往往严重妨碍塔吊控制系统正常工作。在电源变压器的进线端加入电源滤波器,抑制瞬变噪声干扰。系统采用一阶无源低通滤波器,可以获得较理想的频率特性。2.去耦技术塔吊智能监控系统中,数字电路信号电平转换过程中,会产生很大的冲击电流,并在传输线和共同电源内阻上产生较大压降,形成严重的干扰,为了抑制这种干扰,在电路中适当配置去耦电容。由于系统的cpu三总线(地址总线、数据总线以及控制总线)上的信息几乎在同一个时刻发生的,所产生的尖峰电流对系统的影响不可忽视,降低尖峰电流的办法是在逻辑器外的电源线端与地线端加接两个电容。另外,由于数字电路的开关动作快,ttl的动作时间为5~10ns,这样便会产生瞬变电流,在电源内阻和公共阻抗作用下,产生开关噪声,使电源电压发生振荡。因线路板的噪声容限很低,很容易导致数字电路误动作,在控制系统的各个集成电路上配置去藕电容。3.隔离技术塔吊野外作业,工作环境恶劣,周围干扰多。干扰信号一旦进入系统的cpu将会导致系统工作混乱,强干扰进入甚至会彻底摧毁系统。采用隔离技术,从电路上把干扰源和易受干扰的工作元件隔离开来,使控制系统与现场保持信号联系但不直接发生电的联系隔离的实质是把闯入的干扰通道切断,从而达到隔离现场干扰的目的。智能监控系统既包括弱电控制部分,又包括强电控制部分,为了使两者之间既能保持信号联系,又能隔绝电气方面的联系,采用强电和弱电隔离,是保证系统稳定和操作人员安全的重要措施。系统采用的隔离方式有光电隔离、屏蔽隔离等技术。4.接地技术接地技术是抑制噪声的重要手段。良好的接地可以在很大程度上抑制系统内部噪声耦合,防止外部干扰的侵入,提高系统抗干扰能力。反之,若接地处理不好,则会导致噪声耦合,形成严重干扰。在系统中,采用浮地——屏蔽的接地方案,即将数字电子装置和模拟电子装置的工作基准地浮空,而设备外壳或机箱采用屏蔽接地。浮地方式可以使系统不受大地电流的影响,提高了系统的抗干扰性能。由于强电设备大都采用保护接地,浮空技术切断了强电与弱电的联系,系统运行安全可靠。系统机箱采用屏蔽接地,无论从防止静电干扰、电磁感应干扰的角度,还是从人身、设备安全的角度,都是十分必要的措施。5.防雷技术防雷击方面采用了三级过压保护措施,第一级过压保护将瞬间感应电压限制在1.5~1.8kv,第二级过压保护将感应电压限制在1.2~0.8kv,第三级将残压限制在0.4kv以下,本系统在将残压通过压敏电阻进行最后的隔离保护。同时本系统还采用电气间隙的方法进行一层保护,将感应雷阻绝在线路板以外,这样就很好的防治了雷击的破坏。采取的技术改进措施,对有效地提高塔机智能安全监控系统的质量起到一定促进作用。使塔机智能监控系统及远程控制系统得到有效控制,为保证塔机正常运行状态提供有力措施,就能有效地控制和杜绝安全事故的发生。

1、避开高压输电线路。

2、塔吊施工必须消灭吊运死角。

3、塔吊相互之间满足安全距离,在平面位置不能错开时,必须保证垂直位置错开一个安全距离。

4、因布置三台塔吊,布置时要利用施工进度之间的时间差控制塔吊的顶升高度,来保证满足安全距离要求。

5、便于安装和拆除。

本工程相邻区域有塔吊同时施工,属于多塔施工,为保证塔式起重机运行过程中的安全,充分发挥塔机性能,优质高效的为工程服务,组织并成立一个对塔吊专门的管理机构。

组织机构体系塔吊指挥小组:

组 长: (安全科长)

副组长: (安全员)

组员: (1#塔吊驾驶员)、 (2#塔吊驾驶员)、(3#塔吊驾驶员)、 (塔吊信号指挥员).

二、塔吊附着及顶升程序

安全距离的确定

多塔机同时作业,既要使塔基发挥应有的工作效率,又要保证施工安全,进行垂直运输施工方案设计时,必须特别注意塔机安全高差的控制。根据施工进度要求确定塔吊的先升和后升。

安全高差的控制在于保证多塔的安全;高差太小,有可能造成高位塔吊吊钩与低位塔吊起重臂碰撞;高差过大,有可能造成高位塔吊钩与低位塔吊起重臂碰撞;高差过大,由于多塔的连续排序,造成连锁反应,结果是:①要求顶升最高的塔机进行附着;②建筑物结构施工达到的高度太低,不满足塔机锚固高度要求。因此,塔机的高差须进行合理的计算。

在现行规程中,许多规程对塔机的高差进行了规定,但并没有统一的规定。如《建筑塔式起重机安全规程》GB5144-94中第10.5条规定:"处于高位起重机的最低位置的部位(吊钩升至最高点或最高位置的平衡重)与低位起重机中处于最高位置部位之间的垂直距离不得小于2m。"这是最低的高差要求。新颁布的《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001第4.4.25条规定"当同一施工地点有两台以上塔机时,应保持两塔机间任何接近部位(包括吊重物)距离不得小于2m。

塔吊顶升程序

1、塔吊顶升工作由塔吊安装公司负责

2、塔吊附墙部位,应对墙体或顶板结构进行验算,不满足强度要求时作加强处理。

3、塔吊附着完毕后的标准节顶升,必须根据当时其他施工段塔吊的状况进行合理安排,若与其他施工段塔吊大臂干涉,可将塔吊的标准节顶升分2次进行,先顶升本道工序的一部分标准节后,等所干涉的其他施工段塔吊下次附着顶升后,再顶升本塔本道工序所剩余的标准节,以便错开大臂节的干涉,因此产生"一次附着,两次顶升"现象。塔吊顶升前应向项目部提出申请,报监理协调,经项目部同意后方可顶升。

三、技术质量要求:

从塔吊安装完成时开始,严密监测塔基底座的沉降和塔身的垂直度,塔吊基础沉降观测半月一次。垂直度在塔吊自由高度时半月一次测定。在塔机出现沉降,垂直度偏差超过规定范围时,必须进行偏差校正。最低节与塔吊基脚螺栓加垫钢片校正。校正过程中用高吨位千斤顶顶起塔身,在确保安全的前提下才能起顶塔身。塔基底座的沉降和塔身的垂直度观测持续至塔吊拆除为止。

四、安全施工措施

塔吊防碰撞措施

因本工程现场装有三台相邻塔吊,在施工时2号楼塔吊与4号楼塔吊,4号楼塔吊与6号楼塔吊,塔吊与塔吊之间起重臂有可碰撞可能,为防止此类事故发生,制定以下防碰撞措施:

1、两台塔机安装高度应保持一定的高差,处于高位的塔机(吊钩升至最高点)与低位的塔机之间,在任何情况下,其垂直方向的间隙不得小于2米。

2、司机每班工作前须先检查、调试制动系统。

3、应尽量避免各起重机在回转半径内重作业。

4、塔机不作业时,吊钩起升到最高位置,小车驶至靠驾驶室位置,起重臂尽量按顺风向停置。塔吊突然断电后应及时卸除吊物,将吊钩临时固定,防止起重臂转动,造成相连塔吊吊起重臂与钢丝绳碰撞;

a) 信号指挥人员必须有正式的操作合格证和上岗证,并且应与塔机组织对固定,无特殊原因不得随意更换指挥人员。

b) 塔机与信号指挥人员必须配备对讲机,对讲机经统一确定频率后必须锁频,使用人员无权调改频率,要专机专用,不得转借。

c) 指挥过程中严格执行信号指挥人员与司机的应答制度,即信号指挥人员发出动作指令时,塔机司机应答后,信号指挥人员方可发出塔机动作指令。

d) 指挥过程中信号指挥人员必须时刻目视塔机吊钩与转臂过程,同时还须环顾相邻塔机的工作状态,并发出安全提示语言。安全提示语言必须明确、简短、完整、清晰。同时在各个塔机之上安装警铃,塔吊司机之间如发现有碰撞可能性时,提前按警铃警示。

e) 将塔吊相交的区域设为吊装警戒区,并设立明显标志。

f) 两台塔吊在相交区域进行有计划的批量工作时,要事先安排好塔吊进入该区域的先后顺序

g) 在吊装警戒区,要严格遵守以下规定:

a、低塔让高塔:低塔在转臂前应先观察高塔运行情况再进行作业。

b、后塔让先塔:在两塔机塔臂作业交叉区域内运行时,后进入该区域塔机要避让先进入该区域的塔机。

c、动塔让静塔:在两塔机塔臂交叉区作业时,进行运转的塔机应避让处于静止状态的塔机

d、轻车让重车:两塔机同时运行时,无载荷塔机应主动避让有荷载塔机

五、相邻两塔吊防大臂与钢丝绳碰撞措施

为满足施工要求,本工程设置了3台塔吊,塔吊之间交叉作业,属多塔施工,为保证施工安全,制定如下措施:

1、塔吊司机必须持证上岗,且经过三级安全教育,项目部安全科安全交底到位。

2、塔机指挥必须固定人员,一对一指挥,熟悉多塔作业要求,发布指令要求简洁明了、肯定,塔机指挥员要眼看四方,时刻注意塔机的运转,尤其相邻两塔吊交叉区域要避开,防止大臂与钢丝绳碰撞。

3、塔机安装后,在水平面相互交叉作业,为防止塔吊大臂与钢丝绳发生碰撞事故,塔吊的安装高度应严格按照施工方案规定互相错开,根据建筑施工安全标准,多台塔吊作业中固定式塔吊,低位塔臂端部与高位塔身之间的距离不得小于2m,高位塔钩与低位塔臂垂直距离不得小于2m,而本工程相邻塔吊之间相互错开距离为6m,满足标准要求。

4、高位塔吊大臂上设置行走限位装置,防止钢丝绳及塔钩进入低位塔吊塔臂端部,以免发生碰撞。

5、塔吊司机与塔机指挥人员应密切配合,注意力高度集中,塔机指挥人员时刻注意和掌握周边施工情况,合理指挥塔机操作,塔机操作人员在操作时注意邻近塔机的运转情况,相互礼让,避免大臂与钢丝绳碰撞。

6、起重臂、平衡臂、塔尖安装警示灯和电铃,在晚间操作时把警示灯打开,摆臂时按响电铃。

7、安装回转限位,使塔机在安全区域内运行。

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