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大型塔吊起重设备长期监测解决方案

更新时间:2016-07-18 00:17:39点击次数:6406次字号:T|T

塔式起重机,简称塔机或是塔吊,其操作灵活、运行速度快、工作效率高,它对减轻建筑行业的人力资源及人工劳动强度、节省建设成本、提高施工效率和质量等方面都起着重要作用。早期塔吊应用的安全都是依靠机械设计来进行限制,起到安全提醒作用。随着科技的不断发展,越来越多的技术被应用于各大领域,塔吊的安全监测当然也不例外。而传感器作为获取信息的最为关键和重要的技术的快速发展,更是为塔吊安全监测的工作打好了坚实的基础。加之通信网络的发展,塔机现场通信和中心管理技术日趋成熟。

塔吊的使用越来越普遍,塔吊事故也越来越多。近年来我国建筑起重机械相关法规和标准已经形成比较完整的体系,主要由国家法律法规、部委规章、行业标准组成。体系以《中华人民共和国安全生产法》为龙头,国务院新版《特种设备安全监察条例》(国务院549号令)及建设部《建筑起重机械安全监督管理规定》(建设部166号令)为主干,涉及制造、使用、租赁、安装、检测、施工总承包、监理、建设、安监等各单位及政府行政部门。由于塔机的重心比较高,工作时载荷非常大,回转的速度也比较快,并且在工作过程中可能会频繁启动与制动,所以动载荷很大,安全隐患非常突出,再者塔机的设计与制造可能存在缺陷,加上人工操作不当等因素,塔机事故频频发生,造成非常严重的后果。

国外的塔吊监控系统研制起步较早,开发的安全监控系统技术比较成熟。其生产的安全保护装置智能化程度高,抗干扰的能力强,性能稳定可靠,对于防止塔吊运行的重大事故起到很重要的作用,提高了塔机运行的安全系数,对切实保障施工现场工作人员的生命安全提供有力保证,有效保障国家、企业及个人的经济利益。

国内的塔吊安全技术开发研究起步晚,技术还不是很成熟。虽然国内经济发展飞速,城市高楼林立,塔吊在建筑行业的应用也是越来越多,但是国内对建筑安全研究的经济投入非常有限,资金严重缺乏,这也是导致国内施工安全防护技术较低的重要因素。其次,国内建筑安全监管部门管理技术也远远落后,管理不规范、不全面,也是制约国内建筑业安全防范工作的重要原因。改革开放以来,国内一些塔吊生产商和科研研究单位投入到建筑安全防护产品的开发研制工作中,主要是对塔吊起重机的吊重、高度、水平位置及回转进行限位操作,结合各种报警装置及风速的测量等。这些装置都只能在塔吊“超载”和“过限”时使用,通过切断电机电源来控制,这种强制性频繁开关电机对塔机的使用寿命产生影响,并且这样的安全装置防护等级低,功能单一,不能对塔吊运行的实时状态数据进行监控和数据的存储记录,不能及时提醒塔吊的操作人员对即将出现的危险操作进行改进。加之操作人员长期工作后很容易在极限状态发生安全事故。

近些年来,国内智能化技术的发展,使得塔吊的安全监控系统能朝着智能化人机交互的方式发展,并建立了安全监测系统。这些监测系统,能实时对塔吊系统的运行状态进行监测,并结合声光报警电路进行预警报警,让操作人员能实时掌握塔机的运行状态,及时纠正违规操作。

光纤光栅传感器凭借自身抗电磁干扰、电绝缘性能好、耐腐蚀、体积小、传输损耗小、传输容量大、测量范围广等优点在工程监测领域中得到广泛应用。当前,光纤传感器技术发展日趋成熟,应用领域广泛,在各领域中的应用很多展现出蓬勃发展的态势,极有可能替代传统的传感器。在光纤传感方面,光纤光栅技术又为光纤传感技术的发展开拓了新的领域,光纤光栅传感器质量轻、体积小、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰,具有良好的长期稳定性和耐久性。正是由于光纤光栅传感器具有上述优点,因此在大型塔吊起重设备综合监测项目中应用自主开发的光纤光栅传感器。

静力水准仪是测量两点间或多点间相对高程变化的精密仪器。主要用于大型储罐、大坝、核电站、高层建筑、基坑、隧道、桥梁、地铁等垂直位移和倾斜的监测。静力水准系统一般安装在被测物体等高的测墩上或被测物体墙壁等高线上,通常采用一体化模块化自动测量单元采集数据,通过有线或无线通讯与计算机连接,从而实现自动化观测。属于高精度在线变形监测系统,系统支持自动化组网传输。

本文提出了一种基于光纤光栅传感器以及静力水准系统的智能化大型塔吊起重设备综合监测解决方案,利用光纤光栅传感器及静力水准系统监测塔吊重要构件内力及整体和局部沉降量,便于实时掌握塔吊的性能指标,评估塔吊起重设备运行的安全状态。详细内容见正文。
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