叉車使用安全智能管理系統(tǒng)研究與應(yīng)用

汪朝杰 張洪濤 高 賽 徐 晨

（青島市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 青島 266300）

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)叉車智能管理的需要越來越迫切，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)對(duì)叉車進(jìn)行智能管理，通過安裝的控制系統(tǒng)硬件及基于互聯(lián)網(wǎng)的軟件，組成一套叉車智能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能[1]，搭建叉車全生命周期、全應(yīng)用場(chǎng)景的數(shù)字化、可視化服務(wù)平臺(tái)，幫助企業(yè)提高叉車運(yùn)行的安全性，提高車輛管理能力和作業(yè)效率，降低叉車安全風(fēng)險(xiǎn)和使用成本。本文針對(duì)叉車的使用及安全運(yùn)行管理問題和叉車智能管理系統(tǒng)的功能進(jìn)行了分析與探討[2]。

1 叉車使用管理面臨的主要問題

在物流和制造業(yè)企業(yè)中，叉車的使用越來越多，大型企業(yè)動(dòng)輒幾十臺(tái)甚至數(shù)百臺(tái)，叉車的使用與安全運(yùn)行管理成為企業(yè)亟待解決的問題，叉車使用單位中普遍存在以下問題：

1.1 安全問題

根據(jù)市場(chǎng)監(jiān)管總局關(guān)于2021 年全國(guó)特種設(shè)備安全狀況的通告顯示，全國(guó)場(chǎng)（廠）內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車輛共156.40 萬臺(tái)，占全國(guó)特種設(shè)備總數(shù)的8.61%，場(chǎng)（廠）內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車輛的事故總數(shù)為42 起，占2021 年全國(guó)特種設(shè)備事故總數(shù)的38.18%，死亡人數(shù)34 人，占2021 年全國(guó)特種設(shè)備事故死亡人數(shù)的34.34%。盡管在特種設(shè)備總量中叉車的占比不高，但受人員操作不規(guī)范、使用頻率高、流動(dòng)性強(qiáng)、工作環(huán)境復(fù)雜等綜合因素影響，叉車事故率在特種設(shè)備事故率中居首位。對(duì)已結(jié)案的場(chǎng)（廠）內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車輛事故分析，違章作業(yè)或操作不當(dāng)17 起，無證操作5 起，全部是因?yàn)槭褂?、管理不?dāng)發(fā)生的事故[3]，一樁樁事故無不警示我們，叉車使用管理的規(guī)范化刻不容緩。

叉車使用、管理過程中嚴(yán)重的安全問題主要有以下幾點(diǎn)：

1）不系安全帶。叉車安全帶是非常重要的安全保護(hù)裝置，可以說是第一道生命保護(hù)屏障。如不系安全帶，當(dāng)叉車發(fā)生傾覆或碰撞時(shí)，叉車司機(jī)沒有安全帶的保護(hù)很容易被甩出車外或被叉車擠壓，造成人身傷亡。因不系安全帶引發(fā)的傷亡事故不勝枚舉，因此，安全帶的自動(dòng)檢測(cè)裝置就顯得尤為重要。

2）碰貨撞人。駕駛叉車存在一定的視野盲區(qū)，尤其是當(dāng)前方裝有貨物，極易擋住叉車駕駛員的視線，此種情況經(jīng)常出現(xiàn)，如果不采取有效的防控措施會(huì)導(dǎo)致極為嚴(yán)重的后果。此時(shí)，安全圍欄或防碰撞檢測(cè)裝置就能夠起到有效的防控。

3）流動(dòng)性大，安全事件不可見。叉車作業(yè)場(chǎng)景及作業(yè)區(qū)域較為復(fù)雜，比如建筑物拐角、高大設(shè)備的周邊等，因駕駛員視線受限導(dǎo)致危險(xiǎn)事故發(fā)生。針對(duì)此種情況，聲光警示、安全圍欄及防碰撞會(huì)有效消除安全隱患。

4）超速管控困難。叉車廠內(nèi)行駛超速一直是管控的重點(diǎn)，尤其是叉車負(fù)載后超速行駛極易引發(fā)安全事故。在叉車上安裝限速裝置及超速聲光報(bào)警裝置，可有效避免事故發(fā)生。

5）未授權(quán)亂借用，無證駕駛現(xiàn)象頻繁。無證駕駛叉車的情況在企業(yè)內(nèi)較常見，因未授權(quán)亂用、無證駕駛引發(fā)的事故也時(shí)有發(fā)生。采用駕駛員身份識(shí)別系統(tǒng)，增加面部識(shí)別刷卡后方能啟動(dòng)叉車，可有效杜絕此問題。

1.2 效率問題

在大部分企業(yè)里，叉車的實(shí)際利用率往往不高，徒增叉車數(shù)量不僅造成資金占用，還會(huì)增加叉車事故的發(fā)生概率，提升叉車轉(zhuǎn)運(yùn)效率才能從根本上解決問題。導(dǎo)致效率低下的主要原因總結(jié)如下：

1）車輛閑置分配不合理。因?yàn)檎{(diào)度不均，使一些叉車過于占用，導(dǎo)致日常利用率降低，而有些叉車卻因?yàn)殚e置沒有被充分利用。

2）司機(jī)怠工。因工作任務(wù)分配不均或司機(jī)自身問題等，叉車司機(jī)出現(xiàn)怠工、消極工作等問題。

3）維修逾期造成停工。叉車維修保養(yǎng)逾期，造成現(xiàn)場(chǎng)停工。

4）生產(chǎn)節(jié)奏不可視。生產(chǎn)節(jié)奏不可視，出現(xiàn)問題無法第一時(shí)間掌握，因而會(huì)產(chǎn)生通知不到位、信息滯后等問題，甚至可能導(dǎo)致整個(gè)工作環(huán)節(jié)出現(xiàn)停滯現(xiàn)象。

5）工時(shí)統(tǒng)計(jì)繁雜。叉車司機(jī)工時(shí)統(tǒng)計(jì)繁雜，無法查看每個(gè)司機(jī)的工作時(shí)間、違規(guī)事件統(tǒng)計(jì)、工作效率統(tǒng)計(jì)，績(jī)效考核無依據(jù)。

2 叉車智能管理系統(tǒng)

2.1 叉車智能管理系統(tǒng)的概念

叉車智能管理系統(tǒng)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用智能硬件及系統(tǒng)平臺(tái)，通過對(duì)叉車的運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)施采集、監(jiān)控、分析，規(guī)范駕駛員的駕駛行為，消除安全隱患，規(guī)避事故發(fā)生，為安全作業(yè)保駕護(hù)航。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛行駛速度、行駛路徑、叉車開動(dòng)率、工作時(shí)間等數(shù)據(jù)，為提高車輛運(yùn)行效率、優(yōu)化資源配置提供科學(xué)依據(jù)，打造叉車全生命周期、全應(yīng)用場(chǎng)景的數(shù)字化、可視化服務(wù)平臺(tái)，助力企業(yè)數(shù)字化運(yùn)營(yíng)管理。

2.2 叉車智能管理系統(tǒng)的組成和功能

叉車智能管理系統(tǒng)主要由標(biāo)配硬件、選配硬件和叉車管理平臺(tái)構(gòu)成。標(biāo)配硬件包含叉車安全管理終端、無線速度傳感器、司機(jī)卡、遙控器、繼電器、無線安全帶傳感器、一體式聲光報(bào)警燈，選配硬件為電子、機(jī)械油門控制器，叉車管理平臺(tái)為可視化軟件系統(tǒng)。下面對(duì)各部件進(jìn)行詳細(xì)介紹：

1）叉車安全管理終端：作為叉車安全管理系統(tǒng)的大腦，終端將各個(gè)部位的信息采集匯總并進(jìn)行分析與通信，同時(shí)在屏幕中顯示各項(xiàng)信息，各部件名稱及功能說明見表1。

表1 叉車安全管理終端各部件名稱及功能說明

2）司機(jī)IC 卡：既可作為班組內(nèi)通用鑰匙使用，也可一人一卡，作為身份識(shí)別卡使用，同時(shí)支持客戶員工卡刷卡啟動(dòng)叉車，見圖1。

圖1 司機(jī)IC 卡

3）點(diǎn)火智能審核：叉車智能管理系統(tǒng)可以通過高精準(zhǔn)度的人臉識(shí)別功能和指紋驗(yàn)證功能，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)授權(quán)的叉車司機(jī)進(jìn)行識(shí)別確認(rèn)，并對(duì)陌生人進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)到非系統(tǒng)內(nèi)持證駕駛員的人臉視作陌生人，并發(fā)出聲光報(bào)警；被授權(quán)司機(jī)進(jìn)行人臉識(shí)別驗(yàn)證通過刷卡后，才能啟動(dòng)叉車，見圖2。

圖2 點(diǎn)火智能審核

4）安全繼電器：作為叉車安全智能管理系統(tǒng)的“保險(xiǎn)”，安全繼電器既可以控制全車電路，也能控制座椅開關(guān)限制移動(dòng)，做到有效防止叉車亂停亂用，出現(xiàn)事故精確責(zé)任到人，控制設(shè)備可靠穩(wěn)定，做到安全控制叉車，同時(shí)不影響車輛的使用和性能。

5）紅外遙控器：可方便快捷地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)快速管理配置，針對(duì)安裝維護(hù)人員，可實(shí)現(xiàn)超速報(bào)警設(shè)置、倒車提醒開關(guān)、系統(tǒng)音量設(shè)置、傳感器與主機(jī)配對(duì)、速度傳感器設(shè)置、打卡開機(jī)關(guān)機(jī)、司機(jī)卡權(quán)限注冊(cè)、現(xiàn)場(chǎng)OTA 升級(jí)等功能；針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理者、班長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)超速報(bào)警設(shè)置、倒車提醒開關(guān)、系統(tǒng)音量設(shè)置、打卡開機(jī)關(guān)機(jī)、司機(jī)卡權(quán)限注冊(cè)等功能。

6）無線測(cè)速傳感器：可實(shí)時(shí)采集上傳車輛車速、感知行進(jìn)方向、記錄超速事件、精確測(cè)算歷程，并能反饋車輛是否為閑置狀態(tài)。

7）一體式聲光報(bào)警燈：采用磁吸式安裝，聲光報(bào)警警示行人安全、司機(jī)注意安全駕駛，通過終端控制，針對(duì)不同的場(chǎng)景有不同的語音提示，例如登錄時(shí)提示“請(qǐng)刷卡”，超速時(shí)提示“超速，請(qǐng)注意”等等。

8）無線安全帶傳感器：區(qū)別于普通安全帶，無線安全帶傳感器可實(shí)時(shí)感知司機(jī)是否系安全帶，落實(shí)安全管理和獎(jiǎng)懲制度，見圖3。

圖3 無線安全帶傳感器

9）叉車管理平臺(tái)：通過對(duì)六大維度叉車數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)展示，安全狀態(tài)與資產(chǎn)效用一目了然，見圖4。

圖4 叉車管理平臺(tái)

2.3 叉車智能管理系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)及效果

在裝備高效穩(wěn)定運(yùn)行過程中，叉車占據(jù)重要地位，任何操作失誤或機(jī)械故障都會(huì)對(duì)安全運(yùn)行和效能發(fā)揮產(chǎn)生重大影響，研究叉車的智能管理系統(tǒng)對(duì)保障裝備安全運(yùn)行具有重要意義[4]。叉車安全智能管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)叉車運(yùn)行的全過程監(jiān)控，同時(shí)可以對(duì)司機(jī)的持證上崗情況、駕駛行為習(xí)慣進(jìn)行監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)工時(shí)考核，提升工作效率，也可推進(jìn)叉車安全管理標(biāo)準(zhǔn)化的形成，有利于規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，并通過叉車?yán)寐实拇髷?shù)據(jù)分析，讓叉車調(diào)配與臨時(shí)調(diào)配更科學(xué)、更高效，產(chǎn)品具備的優(yōu)勢(shì)見表2。

表2 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

3 總結(jié)

本系統(tǒng)著重以叉車使用人、使用單位、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、監(jiān)察部門為切入點(diǎn)，全環(huán)節(jié)全周期實(shí)現(xiàn)智能化管理。對(duì)叉車使用人的身份識(shí)別、工作時(shí)長(zhǎng)、工作效率、叉車的使用率、管理制度的落實(shí)與否、叉車運(yùn)行的即時(shí)信息、遇安全隱患時(shí)的提前警示及采取緊急安全措施、叉車設(shè)備的安全狀況、檢驗(yàn)及維修的周期提醒等方面進(jìn)行了重點(diǎn)研究。目前，已在部分叉車使用較為集中的企業(yè)進(jìn)行了試應(yīng)用，效果良好。結(jié)果顯示，本系統(tǒng)更好地促進(jìn)了叉車的運(yùn)行安全，降低了事故風(fēng)險(xiǎn)，減少了故障發(fā)生率；使用單位管理制度的落實(shí)更加扎實(shí)有效；提高了叉車的作業(yè)效率和利用水平[5]；檢驗(yàn)及維保周期的提醒使管理變得更加便捷、高效，促進(jìn)了生產(chǎn)效率的提升，節(jié)省了運(yùn)行成本，使叉車的利用率和司機(jī)的工作效率得到了優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了叉車智能化使用監(jiān)管。

本系統(tǒng)同時(shí)具備端口擴(kuò)展功能，目前正在對(duì)叉車地理系統(tǒng)進(jìn)行研究，期望與監(jiān)察、檢驗(yàn)智能化管理相關(guān)端口進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)叉車監(jiān)管的實(shí)時(shí)定位，有利于監(jiān)管部門統(tǒng)籌掌握轄區(qū)內(nèi)叉車的整體分布情況、叉車的參數(shù)信息、即時(shí)運(yùn)行狀況、管理維修以及檢驗(yàn)狀態(tài)，有效促進(jìn)監(jiān)察部門更高效實(shí)行監(jiān)管，更好地進(jìn)行管理決策，提升叉車的使用安全及監(jiān)管水平。隨著智能叉車的廣泛應(yīng)用，智能叉車運(yùn)行所處的環(huán)境也愈發(fā)復(fù)雜，同時(shí)對(duì)于信息處理的時(shí)效性與準(zhǔn)確性要求也更高。現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)水平的提高，使得叉車智能管理系統(tǒng)的需求加大，因而對(duì)叉車智能管理系統(tǒng)在方案設(shè)計(jì)或者算法上進(jìn)行改進(jìn)與完善，在保證叉車安全、穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出更加多樣化的叉車智能管理系統(tǒng)，滿足更多工業(yè)環(huán)境需求[6]。