起重設(shè)備預(yù)防擠壓安全監(jiān)測系統(tǒng)的研究

楊聰富，焦志云

（云南文山鋁業(yè)有限公司，云南 文山 663000）

起重設(shè)備是有色、冶金、礦山、碼頭等搬運(yùn)或移動重物的重要機(jī)電設(shè)備，為生產(chǎn)帶來了很多的便利。但同時，因?yàn)槠鹬卦O(shè)備造成的事故也不容忽視?！吨腥A人民共和國安全生產(chǎn)法》規(guī)定：安全生產(chǎn)工作應(yīng)當(dāng)以人為本，堅(jiān)持人民至上、生命至上，把保護(hù)人民生命安全擺在首位，樹牢安全發(fā)展理念，堅(jiān)持安全第一、預(yù)防為主、綜合治理的方針，從源頭上防范化解重大安全風(fēng)險。盡管各企業(yè)都制定了嚴(yán)格的安全生產(chǎn)和安全管理制度，用規(guī)范的制度和操作規(guī)程約束操作人員，同時加強(qiáng)作業(yè)人員安全教育培訓(xùn)，不斷提高員工安全意識和安全操作技能，預(yù)防事故發(fā)生，但是仍不可避免的有事故發(fā)生。常見起重機(jī)事故類型主要有擠壓、重物墜落、觸電和高處墜落，其中擠壓事故占25%。（數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)絡(luò)文書吧中《天車事故及案例.PPT》對冶金行業(yè)典型事故案例的分析）。

擠壓事故是在起重機(jī)點(diǎn)巡檢作業(yè)、檢維修作業(yè)或者在其附近作業(yè)中被運(yùn)行中的起重機(jī)械擠壓碰撞。發(fā)生擠壓事故的原因有很多，總結(jié)起來有如下幾種：一是工作不執(zhí)行工作票、不掛牌、起重設(shè)備運(yùn)行沒有進(jìn)行確認(rèn)等違章作業(yè)致使擠壓事件發(fā)生；二是互保聯(lián)保制度沒有落實(shí)到位，沒有按規(guī)章制度的要求起重設(shè)備上有人點(diǎn)檢或維修，禁止啟動起重設(shè)備；三是操作不當(dāng)；第四就是安全意識淡薄，沒有進(jìn)行安全確認(rèn)就啟動設(shè)備等。不管是什么原因造成的擠壓事故都不是小事故，輕者肢體損傷，重者工亡。

圖1 擠壓事故案例（圖片來自網(wǎng)絡(luò)視頻截圖）

擠壓事故發(fā)生在兩個移動設(shè)備之間或一個移動設(shè)備和固定物體之間。為研究出更有效的預(yù)防辦法，我們以電解鋁多功能天車為例，針對可能發(fā)生擠壓事故的位置和狀態(tài)做了詳細(xì)的分析。

1 現(xiàn)場分析說明

選定鋁電解車間多功能天車進(jìn)行現(xiàn)場模擬，以便分析出不同位置、不同情況、不同時間以及不同距離可能發(fā)生擠壓事故的情形。電解鋁車間工況復(fù)雜，高溫、高粉塵、強(qiáng)磁場、空氣中伴有腐蝕性氣體，環(huán)境比較惡劣。

車間內(nèi)以多功能天車為主要起重設(shè)備，因?yàn)槎喙δ芴燔嚬ぞ弑容^多，所以多功能天車具有車體大、端梁長、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)。所以在鋁電解車間多功能天車上進(jìn)行分析非常有說服力。

可能發(fā)生事故的情形：①檢修天車時，天車司機(jī)會配合檢修人員移動天車的大車和小車，檢修人員交聯(lián)不到位時可能發(fā)生事故；②檢修完成，檢修人員未全部或未完全離開天車，在試車過程中，檢修人員需要查看工具車或大車運(yùn)行情況時可能會發(fā)生事故；③相鄰兩臺天車作業(yè)時，天車司機(jī)未顧及另一天車上檢修人員可能發(fā)生事故。④軌道滑線作業(yè)與天車交叉作業(yè)，雙方未事先進(jìn)行安全交底確認(rèn)，天車端頭與廠房牛腿間容易擠傷工作人員。2012年12月某鋁業(yè)分公司作業(yè)人員擠死于廠房牛腿與天車端梁之間。

可能發(fā)生事故的位置：①如圖2：端梁外側(cè)，檢修人員未來得及下車，或者在天車工作狀態(tài)下檢修天車，如果檢修人員處于該區(qū)域，此種情況移動大車，可能發(fā)生擠壓事故；②如圖3：天車車頭車尾的位置，人員未來得及離開軌道，天車啟動或是高速運(yùn)行，都有可能發(fā)生擠壓事故；③如圖4：檢修作業(yè)人員上下天車時，會被誤動作的天車帶動，輕則刮蹭，重則跌落或擠壓。

圖2 盲區(qū)站人演示

圖3 車端頭站人演示

圖4 天車內(nèi)側(cè)面較高位置站人演示

還有其他可能發(fā)生擠壓事故的情況，比如2007年某鋁業(yè)股份有限公司天車搬手套不到位，作業(yè)人員用手扶正造成右手拇指擠傷；2002年某鋁業(yè)分公司作業(yè)人員在多功能天車點(diǎn)檢過程中，一邊讓天車駕駛?cè)藛T一邊開著行車，點(diǎn)檢人員一邊將頭伸出天車欄桿查看天車行走輪運(yùn)行情況時，頭部被天車于立柱擠壓，安全帽被擠爛，作業(yè)人員頭部重傷死亡。

2 現(xiàn)狀

針對事故頻發(fā)的起重設(shè)備傷害事故，各企業(yè)采取的措施有一方面是強(qiáng)化企業(yè)安全管理制度和開展安全生產(chǎn)責(zé)任制，落實(shí)各層級人員職責(zé)，加強(qiáng)作業(yè)現(xiàn)場的安全管理；建立健全起重設(shè)備作業(yè)和檢維修操作規(guī)范，約束作業(yè)人員規(guī)范作業(yè)。如實(shí)行起重設(shè)備可視化檢修作業(yè)規(guī)范，遙控器、檢修樓梯上牌掛鎖等管理規(guī)定。另一方面是加強(qiáng)作業(yè)人員的教育培訓(xùn)，開展崗位作業(yè)技能培訓(xùn)、安全教育培訓(xùn)、警示教育培訓(xùn)等措施，提高起重設(shè)備操作人員、檢維修人員崗位技能、安全技能和安全意識。從安全管理的角度來講，導(dǎo)致事故發(fā)生的原因可歸結(jié)為：管理上的缺陷、人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)。以上的措施總結(jié)來說就是消除管理上的缺陷和規(guī)范人的安全行為。這些制度和措施的落實(shí)，確實(shí)有效減少了事故的發(fā)生，但由于一些有制度不執(zhí)行，作業(yè)人員麻痹大意，習(xí)慣性違章等等行為，仍然會發(fā)生事故，因此，結(jié)合起重設(shè)備的運(yùn)行情況以及擠壓事故案例情況分析，我們可以著手于從提高設(shè)備本質(zhì)安全的角度來減少或避免擠壓事故的發(fā)生。

3 研究方向

表面上，事故是一種突發(fā)事件，但是事實(shí)上任何事故只要采取正確的預(yù)防措施，事故是可以避免的。針對上述分析，我們把行車的幾個事故點(diǎn)作為主要安全監(jiān)測點(diǎn)，提出安全保障方法。將起重設(shè)備結(jié)合現(xiàn)代通訊技術(shù)，充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將聲、光、電、影象、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)等學(xué)科有效融合，利用新技術(shù)和新方法再加上一層保障性措施，從技術(shù)上保障人員安全，杜絕此類事故發(fā)生。

首先確認(rèn)主要監(jiān)測位置，如圖五：監(jiān)測位置1，行車前進(jìn)方向；監(jiān)測位置2，行車端梁外側(cè)；監(jiān)測位置3，行車后退方向。根據(jù)安全監(jiān)測需求確定安全范圍：監(jiān)測位置1和監(jiān)測位置3監(jiān)測范圍0m～4m，有識別直接停車；監(jiān)測位置2，有識別就不能啟動天車。

圖5 主要監(jiān)測位置示意

實(shí)際生產(chǎn)中，兩行車間距：A≈4m（2m～4m可設(shè)置）減速；A≈1m（1m～2m可設(shè)置）停車；A=0m特殊工況強(qiáng)制不停車，兩臺行車會出現(xiàn)無間距并行的狀態(tài)。如果因?yàn)榘惭b了安全防護(hù)裝置，0m～4m內(nèi)有識別就直接停車的話，將會影響生產(chǎn)，所以監(jiān)測方式采用能夠區(qū)分物體特征的方法和設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，既兼顧安全監(jiān)測的要求，也滿足了生產(chǎn)需求。

另外，天車運(yùn)行過程中，天車端梁最外沿與牛腿之間的間隙非常小，三梁車車體較長，一條端梁可以跨過兩個牛腿支柱，而兩個牛腿支柱中間的區(qū)域是不好識別的，無論是從車頭掃描車尾，還是車尾掃描車頭，都不可避免的受兩條牛腿的影響。所以，選定的監(jiān)測設(shè)備要能夠透過縫隙識別到兩條牛腿支柱中間的區(qū)域。

所安裝的設(shè)備不能超過端梁外側(cè)過多，以免所牛腿支柱發(fā)生刮碰，損壞設(shè)備。

4 研發(fā)新的技術(shù)設(shè)備

根據(jù)分析，在監(jiān)測范圍內(nèi)只對人體進(jìn)行識別，牛腿、護(hù)欄和廠房拉筋不被列入報警范圍。既能滿足這些限制條件，又能對天車進(jìn)行安全監(jiān)測，可以采用毫米波人體成像設(shè)備、攝像頭和熱成像儀相結(jié)合，只對人體進(jìn)行識別。通過大數(shù)據(jù)分析，將人體特征和衣帽特征全部植入控制程序，可掃描區(qū)域只要出現(xiàn)人體任一部分或衣帽任一部分，系統(tǒng)自動判斷監(jiān)測區(qū)域內(nèi)有作業(yè)人員。

為滿足距離要求，配合使用可調(diào)節(jié)距離的激光掃描儀或相應(yīng)量程的雷達(dá)進(jìn)行互鎖，并聯(lián)鎖天車啟動和急停開關(guān)，設(shè)定報警范圍內(nèi)有作業(yè)人員，將會緊急制動停止運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)人身安全監(jiān)測。因?yàn)樾枰鄠€位置同時監(jiān)測，監(jiān)測設(shè)備為組合型式，所有監(jiān)測設(shè)備聯(lián)鎖，任一位置報警都會緊急制動天車。

安全監(jiān)測系統(tǒng)與天車PLC控制系統(tǒng)聯(lián)鎖，安裝警示燈以提示現(xiàn)場作業(yè)人員。在安全范圍內(nèi)，警示燈綠燈亮，此時表示監(jiān)控系統(tǒng)正常；在緩沖距離內(nèi)，警示燈黃燈亮，此時天車減速或不啟動天車；微險距離內(nèi)，警示燈紅燈亮并發(fā)出警報，天車緊急制動或抱死。

不管作業(yè)人員未來得及離開作業(yè)區(qū)域，還是因交叉作業(yè)未被發(fā)現(xiàn)，都會由技術(shù)設(shè)備檢測到并提醒天車司機(jī)。這樣就有效的避免了天車擠壓事故的發(fā)生，保證安全生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效益。

為了確保起重機(jī)械安全可靠的運(yùn)行，吸取事故教訓(xùn)，強(qiáng)化安全監(jiān)督，采用有效的預(yù)防措施和有效的保障設(shè)備，并進(jìn)行有效的管理和控制，促進(jìn)企業(yè)安全生產(chǎn)穩(wěn)定。