物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在升降機安全監(jiān)測中的應用研究

李中慶

(廣州工程總承包集團有限公司，廣東廣州 510310)

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，最早出現(xiàn)于1999年，總體來說，它是指利用各類傳感器或RFID射頻等前端設備，感知和收集信號，并與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)相互銜接，將信息傳遞到后端處理分析的一項新技術(shù)。從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層:感知層、網(wǎng)絡層和應用層，分別對應網(wǎng)絡系統(tǒng)的前端、中間層和后端。感知層由各種傳感器、傳感器網(wǎng)關(guān)、RFID射頻器等構(gòu)成，例如建筑工程領(lǐng)域常見的重量傳感器、高度傳感器、溫濕度傳感器、RFID標簽讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。網(wǎng)絡層由各種有線和無線通信網(wǎng)，如Wifi，ZigBee，3G，4G 以及更加隱蔽的云計算平臺等組成［1］。應用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶(包括人、組織和其他系統(tǒng))的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，具備數(shù)據(jù)分析與預警功能，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應用［2］。

物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)特性主要體現(xiàn)在其應用領(lǐng)域內(nèi)，目前在建設工程領(lǐng)域已經(jīng)積累很多成功的案例，如采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高大支模體系動態(tài)監(jiān)測預警系統(tǒng)、起重和升降機設備動態(tài)管理系統(tǒng)、深基坑動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、工地出入口車輛動態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)等;并逐步向細分、深入、復合方向發(fā)展。未來將出現(xiàn)從地基基礎(chǔ)施工開始，直到項目工程完工交付使用的全過程、一體化的物聯(lián)網(wǎng)安全施工生產(chǎn)解決方案。

1 升降機設備運行中主要安全隱患分析

作為施工現(xiàn)場常用的物料與人員提升設備，升降機的主要安全生產(chǎn)隱患可歸納為以下幾點:重量(物料和人員)超載的危險;運行超速的危險;超行程限位(上下限位、極限限位)的危險;吊籠門關(guān)閉不嚴的運行危險;升降機導軌架安裝不平順導致脫軌的危險;運行軌道障礙物碰撞與傾覆的危險;導軌及吊籠帶電、觸電的危險。

2 利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)升降機設備安全監(jiān)測的一體化平臺設計

2.1 物聯(lián)網(wǎng)升降機監(jiān)測一體化平臺前端采集層設計

升降機工作的特點，決定了很多監(jiān)測參數(shù)和數(shù)據(jù)，必須在升降機運行狀態(tài)下進行采集，采集過程中不得進行人工干預，以確保采集數(shù)據(jù)的獨立性和準確性。應用傳感器和網(wǎng)絡控制器，組建物聯(lián)網(wǎng)升降機監(jiān)測一體化平臺的智能前端，是整體解決方案的最關(guān)鍵部分。系統(tǒng)設計如圖1所示，安裝示意圖如圖2所示。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)升降機監(jiān)測一體化平臺中間傳輸層設計

升降機是施工現(xiàn)場的臨時起重設備，距離監(jiān)控中心遠近不一，工作時往往和其他土建施工作業(yè)面交叉，現(xiàn)場環(huán)境容易對傳輸線纜造成損害;因此，在設計監(jiān)測一體化平臺中間層的傳輸介質(zhì)時，優(yōu)先考慮選用穩(wěn)定、高速的無線局域網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡，如Wifi，ZigBee等;如果控制中心不在施工現(xiàn)場，而在遠離項目所在地的其他地區(qū)(如集團中心)，則可以選用基于電信或移動的互聯(lián)網(wǎng)3G，4G網(wǎng)絡，遠距離傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)真正意義上的移動物聯(lián)網(wǎng)，如圖3所示。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的升降機監(jiān)測一體化平臺的前端傳感器和網(wǎng)絡控制器組成

圖2 運行傳感器及網(wǎng)絡控制器安裝示意圖

圖3 基于移動物聯(lián)網(wǎng)的升降機監(jiān)測一體化平臺中間傳輸層示意圖

2.3 物聯(lián)網(wǎng)升降機監(jiān)測一體化平臺后端數(shù)據(jù)分析與預警系統(tǒng)設計

升降機工況監(jiān)測的目的，是及時收集和掌握升降機運行參數(shù)，分析其運行狀態(tài)和發(fā)展變化趨勢，及時提出預警。一體化平臺的后臺，是運行在服務器上的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，并通過通訊網(wǎng)關(guān)，采用聲音報警、手機短信、電子郵件等方式及時發(fā)送預報警信息。

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的主要功能包括:實時監(jiān)測分析升降梯的載重、人數(shù)、速度(防墜)、高度限位、門鎖狀態(tài)、導軌架傾斜、軌道障礙物、籠內(nèi)視頻監(jiān)控、操作人員、身份管理等的安全信息;遠程實現(xiàn)對升降機運動狀態(tài)的準確控制，實現(xiàn)升降機運動狀態(tài)的“慢速啟動—加速運行—減速到達”的精確控制;在系統(tǒng)出現(xiàn)危險、收到樓層呼叫、電梯啟動運行時、電梯達到目標層時均會自動發(fā)出語音播報系統(tǒng)或后臺手機短信提醒;斷電和漏電保護，在意外斷電和漏電的情況下系統(tǒng)能夠依靠備用電源將設備進行切換和安全鎖定，提高設備安全性。

圖4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑工程升降機設備安全監(jiān)測中的應用實例

3 應用實例

該系統(tǒng)自2014年以來，先后在廣州市國家檔案館二期工程、芳村逸彩新世界1C組團B5棟住宅樓等項目上得到應用和推廣，實現(xiàn)良好的安全預警功能。在廣州市國家檔案館二期工程中，智能升降機檢測平臺，通過前端傳感器，自動采集包括額重、載重、傾角、風速、高度、吊籠閉合、觸電等10余種參數(shù)，并與后臺報警系統(tǒng)和限位系統(tǒng)緊密配合，動態(tài)掌握升降機的運行態(tài)勢，對及時發(fā)現(xiàn)、排除危險隱患，主動制止和避免升降機重大安全事故的發(fā)生，起到良好作用，如圖4所示。

4 結(jié)語

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，搭設具有前后端一體化的智能升降機監(jiān)測平臺，通過有線或無線網(wǎng)絡，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理后臺，能動態(tài)掌握升降機的各類工況參數(shù)和數(shù)據(jù)，及時分析和預測升降機的運行狀況，為危險預警，消滅安全事故隱患提供了更加科學的技術(shù)手段。

［1］寧 欣.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑工程安全管理中的應用［J］.建筑經(jīng)濟，2014，35(12):30-33.

［2］汪 耀.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在土木工程施工中的應用分析［J］.城市建設理論研究，2013，13(3):11-13.