大型建筑施工起重機械設備智能管控系統(tǒng)應用研究★

彭文勇，李娟娟，鄭 梁 ，卜向遠

(1.浙江工程建設管理有限公司，浙江 杭州 310006； 2.杭州市建設工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站，浙江 杭州 310006； 3.杭州西景市政建設有限公司，浙江 杭州 310006)

隨著近些年我國社會經(jīng)濟水平的不斷發(fā)展，建筑業(yè)呈現(xiàn)穩(wěn)步發(fā)展的形勢。當前，建筑業(yè)已成為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)中非常重要的一部分，對國家的健康穩(wěn)定發(fā)展起著舉足輕重的作用。伴隨著科技水平的不斷進步，建筑行業(yè)中的機械設備也朝著大型化、智能化的方向發(fā)展[1]。不可否認，這些大型建筑施工機械大大提高了建筑行業(yè)的施工效率，并能有效降低勞動強度[2]，但由于大型施工機械所帶來的安全問題同樣不容忽視。相較于傳統(tǒng)小型施工機械，當前應用的大型施工機械一旦發(fā)生安全事故，將造成更為嚴重的傷亡及財產(chǎn)損失。因此，如何對大型施工機械進行安全管控，是當前科技快速發(fā)展的大背景下人們也應關注的重點之一。

施工起重機械設備是當前建筑行業(yè)相對來說應用較為普遍的大型機械之一[3]。近些年，由起重機械設備所引起的安全事故也時有發(fā)生，所造成的傷亡和財產(chǎn)損失也較為巨大[4]。本文就以大型建筑施工起重機械設備為例，深入分析當前大型建筑施工起重機械設備的特點以及在使用過程中存在的普遍性問題及原因，并在此基礎上以浙江大學醫(yī)學院附屬第一醫(yī)院余杭院區(qū)項目為例，提出應用智能管控系統(tǒng)對大型建筑施工起重機械設備進行智能監(jiān)管，從而降低因其造成安全事故發(fā)生的概率，并為其他類型的大型建筑施工機械設備的安全監(jiān)管提供借鑒。

1 施工起重機械設備的概念及特點概述

施工起重機械設備是指用于垂直升降或垂直升降并水平移動重物的機電設備，主要包括橋式起重機、門式起重機、塔式起重機、升降機等[5]。施工起重機械設備是建筑工程中應用最為普遍的機械設備之一，主要用于施工現(xiàn)場鋼筋、混凝土等原材料及其他設備的搬運，能大大減輕工人勞動強度并提高工作效率，其規(guī)模大小也是衡量建筑企業(yè)實力的一個重要指標。隨著近些年裝配式建筑的不斷推廣和普及，建筑施工起重機械設備的吊運效率很大程度上影響了裝配式建筑的施工速度[6]。在建筑工程領域，被吊運貨物質(zhì)量普遍較重，因此施工現(xiàn)場一般都選用大型的施工起重機械設備，但同時，起重機械設備體量越大，安全事故發(fā)生的概率以及造成的傷亡程度也會越大。

建筑施工起重機械設備屬于我國重點管控的機械設備范疇，通常為金屬結構，屬于特種設備，在進行安裝、拆卸、移動、運行時均需要相關專業(yè)人員進行操作?，F(xiàn)階段，施工現(xiàn)場通常具有大量的施工人員在進行同時作業(yè)，而施工起重機械由于其工作職能要求通常需要盡可能廣的覆蓋作業(yè)區(qū)域，這就導致現(xiàn)場絕大多數(shù)區(qū)域處于施工起重機械的安全威脅范圍內(nèi)。另外，建筑施工起重機械設備一般包含機電、自動控制、動力系統(tǒng)等多個領域，這就要求多領域的專業(yè)人員進行配合，確保設備的穩(wěn)定運行。在建筑施工起重機械設備工作過程中，自然環(huán)境中風力的大小程度對其影響巨大，當風力程度較大時，易造成起重機械設備的劇烈搖晃，嚴重者會造成設備失穩(wěn)而整體傾覆，而一旦傾覆，極易造成人員傷亡并破壞較大范圍內(nèi)的已完工程。綜上所述，對于建筑施工起重機械設備的安全管控是十分必要的。

2 施工起重機械設備管理存在的問題

2.1 施工起重機械設備在出廠時的問題

我國生產(chǎn)施工起重機械設備的廠家數(shù)量眾多，盡管這些廠家均具備生產(chǎn)資質(zhì)，但受自身生產(chǎn)水平的影響，目前市面上的建筑施工起重機械設備質(zhì)量參差不齊。尤其近些年受大經(jīng)濟環(huán)境的影響，許多規(guī)模較小的生產(chǎn)企業(yè)通過削減產(chǎn)品性能來達到降低成本和售價的目的，以此來獲得市場上的競爭力，而同時，建筑企業(yè)或設備租賃公司也常選擇售價低的施工起重機械設備來減少資金投入或降低經(jīng)營風險，這也導致了許多施工現(xiàn)場的施工起重機械設備在一開始就安全性能偏低，甚至有的存在安全隱患。

2.2 施工起重機械設備在使用中的問題

由于大型施工起重機械設備價格較為昂貴，目前許多建筑企業(yè)采用從第三方企業(yè)進行設備租賃的形式，這樣的模式雖然能較明顯地緩解資金壓力，但會在設備使用過程中造成諸多問題。一是施工起重機械設備本身不屬于建筑施工企業(yè)，他們對于設備保養(yǎng)、維護的積極性會降低很多，大部分施工企業(yè)完全依靠設備出租企業(yè)來對設備進行保養(yǎng)和維護，自身甚至沒有專門的部門或人員，但設備出租企業(yè)又無法實時關注到設備使用情況，僅提供定期的上門保養(yǎng)和維護，因此無法及時發(fā)現(xiàn)設備的安全隱患；二是部分設備出租企業(yè)為了應對激烈的市場競爭，為了節(jié)約成本而減少對設備的維保頻次，有的施工起重機械設備剛從一個工地拆卸完畢未經(jīng)檢修就直接運往下一個工地安裝使用；三是由于設備出租企業(yè)購置設備費用大，因此會出現(xiàn)明知設備存在諸多嚴重問題也不愿意提前淘汰，更有甚者在設備使用年限到達后仍舊隱瞞出租，這些老舊甚至已經(jīng)超過年限的設備的繼續(xù)服役，實際上都是一個個嚴重的安全隱患。

施工起重機械設備在設計時有一個核定載重量，但許多施工企業(yè)在使用過程中為了趕工期往往會選擇冒險超限使用，盡管當超限程度較小時設備不會出現(xiàn)任何不良反應，但實際上施工起重機械設備內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的損傷，當損傷量發(fā)展到一定程度后設備就會出現(xiàn)危險。此外，國家相關條例明確要求施工起重機械設備的操作人員應提前取得特種作業(yè)證方可上崗，但隨著施工人員老齡化問題的逐步加重，越來越少的年輕人投身于相關技能的學習，部分施工企業(yè)只得安排有足夠經(jīng)驗的農(nóng)民工進行違規(guī)操作，當遇到相關部門檢查時就采用向其他企業(yè)借用特種作業(yè)證的形式進行躲避。

2.3 施工起重機械設備在監(jiān)管中的問題

以杭州市為例，目前要求施工企業(yè)在使用大型建筑施工起重機械設備時要安裝監(jiān)控系統(tǒng)。但通過走訪多家施工企業(yè)后發(fā)現(xiàn)，監(jiān)控系統(tǒng)對于企業(yè)而言“形同虛設”，部分企業(yè)根本就沒有安排人員進行監(jiān)控管理，有的企業(yè)則對監(jiān)控數(shù)據(jù)未及時查看，有的企業(yè)甚至雖安裝有監(jiān)控系統(tǒng)，但從未運行使用。造成以上問題的原因，從表面來看就如施工企業(yè)闡述的那樣，有些是由于施工現(xiàn)場人員短缺，有些是由于網(wǎng)絡故障，有些是線路老化未及時修復，有些則未按要求將監(jiān)控系統(tǒng)接入相關平臺，但深入分析后實際上可以發(fā)現(xiàn)，其本質(zhì)是因為絕大多數(shù)企業(yè)認為大型建筑施工起重機械設備出現(xiàn)安全事故的概率極低，進行實時管控會造成成本增加，換句話說就是，監(jiān)控系統(tǒng)對于施工企業(yè)這一使用者來說并不能馬上帶來立竿見影的效益，只會增加經(jīng)濟成本，因此一旦出現(xiàn)以上問題，施工企業(yè)也不會積極主動去維修監(jiān)控系統(tǒng)。

大型施工起重機械設備的監(jiān)控系統(tǒng)主要包括重量、風速、扭矩、距離等警報系統(tǒng)，這套監(jiān)控系統(tǒng)的設計能幫助操作者在限值范圍內(nèi)進行使用，極大地降低了操作人員及設備的安全風險。監(jiān)控系統(tǒng)本身設計初衷是受到使用者歡迎的，但在使用時卻普遍反映存在不便。以重量警報系統(tǒng)為例，多數(shù)起重機械設備在出廠時設置為當起吊重量達到核載量的80%時就會發(fā)出警報聲，但此時從理論上來說設備尚處于規(guī)范使用狀態(tài)，當操作人員起吊核載量80%以上而又在核載量范圍內(nèi)的重物時，警報聲會一直發(fā)出，這時操作人員往往會因煩躁持續(xù)的警報聲而人為地破壞警報系統(tǒng)，造成監(jiān)控系統(tǒng)失效。

當然，由于大型施工起重機械設備數(shù)量龐大，政府相關部門無法第一時間拿到相關運行數(shù)據(jù)，只得靠現(xiàn)場對設備的檢查或核驗審批程序來進行監(jiān)管。而有時個別施工企業(yè)與第三方惡意串通開具偽造的鑒定合格證書來蒙混過關，也給政府相關部門的監(jiān)管帶來了難度。

3 大型施工起重機械設備智能管控系統(tǒng)的應用

浙江大學醫(yī)學院附屬第一醫(yī)院余杭院區(qū)項目位于杭州市倉前街道，愛橙街北側(cè)，萬和路東側(cè)。本項目主要建設醫(yī)療、科研、教學及附屬配套用房等，總用地面積24.39 ha，擬建設床位3 500張，總建筑面積約72萬m2。該項目將成為余杭區(qū)、杭州乃至浙江省的醫(yī)療航母。由于本工程具有較大的社會影響力，而且項目體量較大，為了能更好地管控全局，實現(xiàn)對現(xiàn)場大型起重機械設備的實時管控，在本項目中應用智能管控系統(tǒng)，并且在項目施工過程中效果顯著，為整個項目的順利推進提供了堅實的保障。

本項目在施工階段采用的起重機械設備如表1所示,詳細描述大型施工起重機械設備智能管控系統(tǒng)在本項目中的應用。

表1 本項目的起重機械設備清單

3.1 設備準入管控

選擇優(yōu)質(zhì)的供應商，在很大程度上能保證大型建筑施工起重機械設備的出廠質(zhì)量，因此首先要做好設備的準入管控。在大型施工起重機械設備智能管控系統(tǒng)中建立優(yōu)質(zhì)供應商數(shù)據(jù)庫，項目部優(yōu)先從該數(shù)據(jù)庫中選擇幾家供應商作為備選，并最終經(jīng)實地考察后選擇最優(yōu)供應商。

在系統(tǒng)中確定好供應商后，項目部聯(lián)系供應商確定大型施工起重機械設備具體型號及相關參數(shù)，如設備品牌、載重量、臂長等，經(jīng)過相關技術人員論證后將以上信息錄入智能管控系統(tǒng)中，方可進場安裝設備。

3.2 設備登記管控

在完成大型施工起重機械設備的準入錄入后，智能管控平臺會自動生成該設備的專屬二維碼，管理人員通過手機移動端掃描二維碼可查詢到該設備的編號、型號、進場日期、起重臂長、歷次檢修記錄等信息，如圖1所示。設備的專屬二維碼可打印并粘貼于設備上，相關人員也可通過掃描二維碼進行安裝、使用、維修等信息錄入，用數(shù)字化手段對該設備進行全過程管控。

在智能管控系統(tǒng)中集成了各臺設備的登記信息，通過后臺能查詢到施工企業(yè)每臺施工起重機械設備的每日巡檢、保養(yǎng)情況等，如圖2所示。施工企業(yè)派專人定期對各設備的登記信息進行查看，當發(fā)現(xiàn)未及時登記巡檢記錄或保養(yǎng)時間已到但后臺未查詢到保養(yǎng)登記信息時，即可立即通知項目部相關人員進行整改。

3.3 設備運行管控

智能管控系統(tǒng)通過大型建筑施工起重機械設備上安裝的傳感器實時接收各項運行指標，并通過數(shù)據(jù)整合及數(shù)據(jù)處理，最終呈現(xiàn)在看板上，如圖3所示。管理人員可通過PC端或移動端實時查看設備運行情況，并通過智能管控系統(tǒng)對運行過程數(shù)據(jù)進行存儲。當出現(xiàn)某一數(shù)據(jù)臨近閾值時，系統(tǒng)可自動以手機短信的形式提醒管理人員做好預警工作。

設備的日常巡檢也是關乎安全的重要一環(huán)。在智能管控系統(tǒng)的設備日常巡檢界面，巡檢人員通過掃描粘貼在設備上的二維碼進入巡檢錄入界面后，便可根據(jù)系統(tǒng)提示逐條進行檢查。當巡檢發(fā)現(xiàn)異常情況時，巡檢人員在智能管控系統(tǒng)中進行異常情況錄入，并拍照上傳，如圖4所示。一旦出現(xiàn)異常情況錄入，智能管控系統(tǒng)會自動推送給相關維修人員并短信提醒，維修人員及時維修并在系統(tǒng)中進行維修情況錄入，最終系統(tǒng)自動形成維修檔案。

3.4 設備資料管控

通過智能管控平臺上傳設備的生產(chǎn)合格證、產(chǎn)品設計文件、設備安裝及使用維修說明等資料。在大型建筑施工起重機械設備的日常運行過程中，包括運行時間、每次載重量、駕駛?cè)藛T等信息均會自動進行儲存，每次的維修和保養(yǎng)信息也會進行記錄。當有需要時，可通過智能管控平臺自動生成巡檢報表或維修報表，并可通過掃描報表上的二維碼查看當時照片，如圖5所示，實現(xiàn)設備的過程資料管控目的。

4 結語

針對當前大型建筑施工起重機械設備管理中存在的問題，本文以浙江大學醫(yī)學院附屬第一醫(yī)院余杭院區(qū)項目為例，介紹了應用基于物聯(lián)網(wǎng)和信息化技術的智能管控系統(tǒng)，從設備的準入、登記、運行到資料管理，對項目現(xiàn)場的施工起重機械設備進行全過程全方位的監(jiān)督管理。相關管理人員可全程通過移動端掃描設備專屬二維碼，對施工起重機械設備進行日常巡檢和運行監(jiān)管，同時智能管控系統(tǒng)也會對全過程運行數(shù)據(jù)及人工上傳的資料進行存儲，方便隨時查看。目前，該智能管控系統(tǒng)已在多個項目上實現(xiàn)成功應用，有效降低了大型建筑施工起重機械設備的使用安全風險，提升了建筑大型機械設備管控水平，大力推動了施工現(xiàn)場的信息化發(fā)展。相信隨著大型建筑施工起重機械設備智能管控系統(tǒng)的不斷普及，將逐步規(guī)范起重機械設備的使用操作，有效降低安全事故發(fā)生的概率，更重要的是，將會對其他建筑大型機械設備的安全操作起到很好的借鑒作用。