智慧工地塔吊群防碰撞黑匣子系統(tǒng)
塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)儀
一、概述
AS-101型塔機(jī)監(jiān)測(cè)儀是全新智能化塔式起重機(jī)（簡(jiǎn)稱塔機(jī)或塔吊）安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，能夠全方位保證塔機(jī)的安全運(yùn)行，包括有塔機(jī)區(qū)域安全防護(hù)、塔機(jī)防碰撞、塔機(jī)超載、塔機(jī)防傾翻等功能，能夠提供塔機(jī)安全狀態(tài)的實(shí)時(shí)預(yù)警，并進(jìn)行制動(dòng)控制，是現(xiàn)代建筑重型機(jī)械群的一種安全防護(hù)設(shè)備，是集精密測(cè)量、人工智能、自動(dòng)控制等多種高技術(shù)于一體的電子系統(tǒng)產(chǎn)品。
上海宇葉有限公司研發(fā)的塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)儀，技術(shù)水平達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，并已通過(guò)國(guó)家建筑城建機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢測(cè)。
二、系統(tǒng)組成
AS-101型塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)儀由帶動(dòng)態(tài)顯示的主機(jī)（內(nèi)置制動(dòng)控制）、角度傳感器、幅度傳感器、風(fēng)速傳感器、力矩傳感器、重量傳感器、傾角傳感器、高度傳感器、無(wú)線通信模塊等組成。
三、系統(tǒng)功能
功能：10.4英寸大液晶動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示，分辨率800*600，能夠直觀的顯示塔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及塔機(jī)的運(yùn)行閾值，易于使用；
塔機(jī)安全監(jiān)測(cè)儀主界面顯示如下參數(shù)：1）顯示實(shí)際測(cè)量值：包括有小車(chē)行程、高度、回轉(zhuǎn)角、起重量、力矩、風(fēng)速、傾角等；2）顯示塔機(jī)的基本信息：包括有塔臂長(zhǎng)度、后塔臂長(zhǎng)度、起重倍率、塔高；3）顯示塔機(jī)的額定值：包括有風(fēng)速、幅度以及相應(yīng)的起重量和力矩；4）顯示塔機(jī)的負(fù)荷比率、運(yùn)行狀態(tài)以及預(yù)警原因，提醒塔機(jī)司機(jī)進(jìn)行有效判斷；5）顯示塔機(jī)安全制動(dòng)狀態(tài)，包括有塔機(jī)的上、下、前、后、左、右運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制。
· 可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)20個(gè)不同類(lèi)似限制區(qū)域的設(shè)置，每個(gè)區(qū)域多可以設(shè)置12個(gè)控制點(diǎn)，在保證塔機(jī)安全運(yùn)行的前提下，盡可能的提高塔機(jī)的空間作業(yè)面；
塔機(jī)空間限制功能：1）可以設(shè)置直線、圓形、多邊形等三種形式的障礙物或限制區(qū)，能夠充分滿足高壓線、道路、學(xué)校、住宅、建筑物、煙囪等不同類(lèi)型物體的抽象；2）在多邊形障礙物或限制區(qū)中可以提供高達(dá)12個(gè)控制點(diǎn)，能夠真實(shí)地逼近實(shí)際障礙物或限制區(qū)的形狀；3）系統(tǒng)可設(shè)置高達(dá)20個(gè)障礙物（目前國(guó)內(nèi)數(shù)量多），能夠滿足密集區(qū)域設(shè)防的要求。
· 基于獲得的其他塔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行塔機(jī)群的防碰撞計(jì)算，實(shí)現(xiàn)不同塔機(jī)間的距離預(yù)警和高度預(yù)警，避免塔機(jī)間碰撞事故的發(fā)生；
· 并集成了防碰撞、力矩限制、風(fēng)速報(bào)警、傾斜報(bào)警、制動(dòng)控制、塔機(jī)黑匣子等多種功能，完全解決了塔吊全方位的安全監(jiān)測(cè)預(yù)警功能；
· 當(dāng)出現(xiàn)影響塔機(jī)安全的預(yù)警事件后，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)聲、光、圖像等多種報(bào)警方式提醒塔機(jī)司機(jī)謹(jǐn)慎操作，在必要時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制；系統(tǒng)基于測(cè)量得到的本塔機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、其他塔機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及系統(tǒng)障礙物的信息進(jìn)行防碰撞計(jì)算，并依據(jù)防碰撞計(jì)算的結(jié)果采用聲、光、圖像的方式綜合預(yù)警。
在不同預(yù)警程度時(shí)系統(tǒng)的預(yù)警方式如下：1）二級(jí)預(yù)警時(shí)，發(fā)生預(yù)警危險(xiǎn)的物體顯示為黃色，報(bào)警音開(kāi)啟；2）一級(jí)預(yù)警時(shí)，發(fā)生預(yù)警危險(xiǎn)的物體顯示為紅色，報(bào)警音開(kāi)啟，報(bào)警燈閃爍。
· 具有制動(dòng)控制功能，能夠在碰撞發(fā)生前先報(bào)警提示，若繼續(xù)前行則根據(jù)算法對(duì)要碰撞的方向進(jìn)行制動(dòng)，停止前進(jìn)，避免進(jìn)一步的危險(xiǎn)發(fā)生，大大提高了安全防護(hù)能力和等級(jí)。
系統(tǒng)設(shè)置有安全制動(dòng)系統(tǒng)，能夠保證在出現(xiàn)意外危險(xiǎn)時(shí)安全制動(dòng)塔機(jī)的運(yùn)動(dòng)，避免事故的發(fā)生。
性能：
· 采用工業(yè)等級(jí)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工標(biāo)準(zhǔn)，性能穩(wěn)定可靠；
· 易于安裝、省時(shí)省力、參數(shù)設(shè)定簡(jiǎn)便快捷；
· 具有良好的抗干擾性能，能夠保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
全方位防護(hù)：
· 單機(jī)安全防護(hù)：風(fēng)速報(bào)警、傾斜報(bào)警、載重報(bào)警控制、空間區(qū)域保護(hù)。
群塔安全防護(hù)：防碰撞報(bào)警、防碰撞制動(dòng)、區(qū)域防護(hù)；

擴(kuò)展功能

1、可增加幅度，高度，角度，稱重，風(fēng)速，ZIGBEE模塊以及輸出控制，構(gòu)成對(duì)應(yīng)的安全監(jiān)控系統(tǒng)。

2、控制器內(nèi)置DTU模塊，均支持遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息化管理。



關(guān)于塔式起重機(jī)安裝制度及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控傳輸細(xì)則
無(wú)線傳輸系統(tǒng)采用GPRS上的http傳輸，有效保證了整個(gè)遠(yuǎn)程傳輸和回返數(shù)據(jù)的穩(wěn)定。Httpweb服務(wù)器的高并發(fā)性，保證了在數(shù)以萬(wàn)計(jì)的塔機(jī)同時(shí)上傳數(shù)據(jù)的情況下正常工作。（傳輸形式以文本形式傳輸，管理人員可任意下載數(shù)據(jù)）。
視頻監(jiān)控
（一） 對(duì)比較大的工地需加裝《視頻監(jiān)控系統(tǒng)》（通過(guò)加裝攝像頭有利于操作者更直觀的操作）監(jiān)管部門(mén)也可觀察到工地的實(shí)時(shí)情況，視頻加以保存，對(duì)事故發(fā)生后責(zé)任劃分起到重要作用。
（二）能將塔吊運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)、視頻及故障記錄發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心：以圖像、視頻及數(shù)值形式顯示塔吊當(dāng)前狀態(tài)(通過(guò)無(wú)線3G網(wǎng)絡(luò)上傳)，包括：起升倍率，起重量，工作幅度，塔臂轉(zhuǎn)角，起重力矩百分比，吊鉤高度，現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速，以及當(dāng)前的報(bào)警狀態(tài)。
分類(lèi)安裝制度
（一） 型號(hào)為QTZ30/QTZ315等其它QTZ30型以上或?qū)⑦_(dá)到報(bào)廢年限、淘汰工藝的塔式起重機(jī)加裝的安全監(jiān)控系統(tǒng)暫可以具備顯示、報(bào)警以及記錄查詢等基礎(chǔ)功能，（簡(jiǎn)稱為a類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)安裝）。
（二） 型號(hào)為QTZ40、QTZ63、QTZ80、QTZ100、
QTZ120、QTZ125、QTZ160等其它QTZ40型以上的塔式起重機(jī)加裝的安全監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)要求具備遠(yuǎn)程監(jiān)控、顯示、報(bào)警及記錄查詢和輸出控制功能，要能實(shí)現(xiàn)對(duì)該類(lèi)型的安全監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，（簡(jiǎn)稱為B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)安裝）。
（三） 小區(qū)工程或其它工程安裝的塔式起重機(jī)工作覆蓋區(qū)有人員密集區(qū)（如幼兒園，公路，施工辦公宿舍等），或有高壓線通過(guò)時(shí)，要求加裝的他是安全監(jiān)控系統(tǒng)在滿足第（一）、（二）款條件后還必須具有塔機(jī)工作空間限制功能，（簡(jiǎn)稱為C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)安裝）。
（四） 小區(qū)工程或其它工程安裝兩臺(tái)以上的塔式起重機(jī)，當(dāng)兩塔機(jī)交迭工作時(shí)，要求加裝的塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)在滿足（一）、（二）款條件后還必須具有塔機(jī)防碰撞功能，（簡(jiǎn)稱為D類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)安裝）。
塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)指數(shù)指標(biāo)要求
（一）實(shí)施B類(lèi)以上標(biāo)準(zhǔn)安裝的安全監(jiān)控系統(tǒng)要具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸及監(jiān)控功能，對(duì)比較大的工地需加裝《視頻監(jiān)控系統(tǒng)》（通過(guò)加裝攝像頭有利于操作者更直觀的操作）監(jiān)管部門(mén)也可觀察到工地的實(shí)時(shí)情況，視頻加以保存，對(duì)事故發(fā)生后責(zé)任劃分起到重要作用。
（二）能將塔吊運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)、視頻及故障記錄發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，所有按上述四類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)安裝的安全監(jiān)控系統(tǒng)都要具有實(shí)時(shí)顯示功能：以圖像、視頻及數(shù)值形式顯示塔吊當(dāng)前狀態(tài)，包括：起升倍率，起重量，工作幅度，塔臂轉(zhuǎn)角，起重力矩百分比，吊鉤高度，現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速，以及當(dāng)前的報(bào)警狀態(tài)。
（三）所有標(biāo)準(zhǔn)安裝的安全監(jiān)控系統(tǒng)具有的塔吊“黑匣子”記錄功能，要求記錄并存儲(chǔ)至少較近30萬(wàn)個(gè)工作循環(huán)的較大力矩點(diǎn)，包括較大力矩發(fā)生時(shí)刻，當(dāng)時(shí)的吊重以及較大力矩百分比；能夠支持記錄的查閱，并可方便的進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)下載。
（四）所有標(biāo)準(zhǔn)安裝的安全監(jiān)控系統(tǒng)要求具有繼電器輸出控制功能，在顯示器上明確顯示輸出控制狀態(tài)，并在必要時(shí)報(bào)警。當(dāng)起重力矩大于相應(yīng)幅度額定值并小于額定值110%時(shí)，及時(shí)報(bào)警并停止塔機(jī)上升和向外變幅動(dòng)作，允許有下降方向和向內(nèi)變幅動(dòng)作；對(duì)于具有多擋變速的起升機(jī)構(gòu)，當(dāng)起重力矩達(dá)到額定值的80%時(shí)，及時(shí)報(bào)警并將變速速度自動(dòng)轉(zhuǎn)換為抵擋速運(yùn)行。
（五）所有標(biāo)準(zhǔn)安裝的安全監(jiān)控系統(tǒng)要求適應(yīng)面廣：能方便地安裝在各種品牌、各種規(guī)格的塔機(jī)產(chǎn)品上；能根據(jù)塔機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；模塊設(shè)計(jì)，可進(jìn)行功能擴(kuò)展。
（六）C類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)安裝的塔機(jī)工作空間限制功能：該功能可根據(jù)具體施工環(huán)境進(jìn)行限制區(qū)域設(shè)置，在塔機(jī)工作時(shí)安全監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)需要限制塔機(jī)進(jìn)入特定的區(qū)域或進(jìn)入該區(qū)域后不允許吊載。具體要求參見(jiàn)附件2
（七）D類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)安裝的群塔防碰撞功能：對(duì)群塔（兩臺(tái)以上），且量它既交迭工作時(shí)，該系統(tǒng)能根據(jù)實(shí)施情況限制塔機(jī)的回轉(zhuǎn)、變幅運(yùn)動(dòng)防止塔機(jī)間結(jié)構(gòu)、起升繩或吊重發(fā)生相互碰撞。具體要求參見(jiàn)附件3
（八）所有標(biāo)準(zhǔn)安裝的塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)要安裝、使用方便，穩(wěn)定可靠；所有參數(shù)設(shè)定及設(shè)備運(yùn)行記錄都要有密碼保護(hù)，防止非授權(quán)更改。
（九）安全監(jiān)控系統(tǒng)要求具備自檢功能，認(rèn)為拆除或任一傳感器損壞都能及時(shí)顯示。
（十）安全監(jiān)控系統(tǒng)所有傳感器指示精度、抗干擾能力等指標(biāo)要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，具體參見(jiàn)附件1。安全監(jiān)控系統(tǒng)的使用壽命要大于塔機(jī)的使用壽命。以上系統(tǒng)都應(yīng)具備手機(jī)實(shí)時(shí)查看和管理（手機(jī)控制功能）如果塔機(jī)有違章會(huì)以短信通知監(jiān)管部門(mén)，監(jiān)管部門(mén)可根據(jù)情況通過(guò)手機(jī)鎖定違規(guī)（項(xiàng)）前行動(dòng)力源。
安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)督管理
（一） 購(gòu)買(mǎi)或自用到本市建設(shè)工程的塔式起重機(jī)已經(jīng)裝有安全監(jiān)控系統(tǒng)的，必須通過(guò)本市塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)管部門(mén)的審評(píng)，經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室認(rèn)可方可辦理相關(guān)手續(xù)、檢測(cè)后投入使用。
（二） 安全監(jiān)控系統(tǒng)安裝前，設(shè)備提供單位要與塔式起重機(jī)產(chǎn)權(quán)單位簽訂采購(gòu)合同，與安裝單位簽訂委托安裝合同，并提供安全監(jiān)控系統(tǒng)的型式試驗(yàn)合格證等證明材料，安裝完畢要進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，并出據(jù)聯(lián)合驗(yàn)收單。
（三） 安全監(jiān)控系統(tǒng)自安裝驗(yàn)收之日起，安全監(jiān)控系統(tǒng)提供單位要為整機(jī)保修至少一年，設(shè)備出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題免費(fèi)維修及更換零部件，接到故障維修電話后要在一天內(nèi)提供上門(mén)服務(wù)，并填寫(xiě)維修記錄雙方簽字確認(rèn)。
（四） 每臺(tái)塔式起重機(jī)加裝的或原設(shè)備自帶的安全監(jiān)控系統(tǒng)符合要求的，要由安全站統(tǒng)一編號(hào)，與塔式起重機(jī)一一對(duì)應(yīng)。塔式起重機(jī)使用單位要嚴(yán)格對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施管理，不得隨意調(diào)整、拆卸該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)配件，不得擅自停止安全監(jiān)控的電源，要保證塔式起重機(jī)和安全監(jiān)控系統(tǒng)同步運(yùn)行。
（五） 為塔式起重機(jī)加裝安全監(jiān)控系統(tǒng)必須由取得建筑起重設(shè)備安裝資質(zhì)證書(shū)的單位完成。對(duì)塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)安裝單位不能采用焊接方式，對(duì)原有的塔式起重機(jī)私自改造。安全監(jiān)控系統(tǒng)的安裝單位在施工前，必須對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行安全教育及安全技術(shù)交底，并履行簽字手續(xù)，安裝單位要嚴(yán)格按照操作規(guī)程作業(yè)，嚴(yán)禁改施工現(xiàn)場(chǎng)的安全防護(hù)設(shè)施及設(shè)備，要指派專人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全管理。
（六） 安全監(jiān)控系統(tǒng)安裝調(diào)試完畢并經(jīng)驗(yàn)收合格后，由設(shè)備提供單位對(duì)使用單位相關(guān)人員進(jìn)行操作及維護(hù)培訓(xùn)，以便使用單位人員能熟練掌握產(chǎn)品操作過(guò)程，了解配件及整機(jī)的維護(hù)方法，為在日常使用、檢修等提供有效數(shù)據(jù)。
（七） 經(jīng)驗(yàn)收合格的塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)將作為施工單位違章作業(yè)、違規(guī)操作的證據(jù)，并作為起重傷害事故調(diào)查、原因分析的證據(jù)。

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產(chǎn)品概述
塔機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，以建筑起重機(jī)械在線監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)為支撐，通過(guò)高度、幅度、回轉(zhuǎn)、傾角、重量、風(fēng)速等傳感采集設(shè)備，結(jié)合有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)將塔機(jī)運(yùn)行全過(guò)程數(shù)據(jù)留存至數(shù)據(jù)平臺(tái)服務(wù)器并傳輸至塔吊黑匣子上，不但有效預(yù)防塔式起重機(jī)超重超載、碰撞、傾覆等安全事故隱患，更讓安全看得見(jiàn)，事故可留痕、可追溯，控防“物的不安全狀態(tài)”。在當(dāng)今新形勢(shì)的推動(dòng)和壓力下，本塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)可以大大的提高施工效率、減少安全事故、節(jié)約人力成本，已經(jīng)成為智能化標(biāo)準(zhǔn)工地不可缺少的行業(yè)利器。
產(chǎn)品功能
塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)塔機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，真正做到預(yù)防為主，以避免事故發(fā)生。及時(shí)直觀顯示塔機(jī)各項(xiàng)工作狀態(tài)，為塔機(jī)司機(jī)提供的安全信息。塔機(jī)作業(yè)全程記錄，方便診斷塔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。智能生成各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，便于監(jiān)督和管理。
1)安全保護(hù)預(yù)警功能：
本裝置可實(shí)現(xiàn)塔機(jī)多種安全限制器的預(yù)警功能，如起重力矩限制預(yù)警、起重量限制預(yù)警、起升高度限制預(yù)警、幅度限制預(yù)警、回轉(zhuǎn)限制預(yù)警、單機(jī)/多機(jī)防碰撞預(yù)警等。如幅度運(yùn)行達(dá)到預(yù)設(shè)限制位置時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出預(yù)警信號(hào)。再如多個(gè)塔機(jī)運(yùn)行至預(yù)設(shè)防碰撞區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出多機(jī)防碰撞報(bào)警信號(hào)。預(yù)警功能提醒塔機(jī)司機(jī)操作當(dāng)前有風(fēng)險(xiǎn)，需要謹(jǐn)慎操作，達(dá)到預(yù)防事故發(fā)生的目的。
2)實(shí)時(shí)顯示功能
塔機(jī)工作的關(guān)鍵參數(shù)，系統(tǒng)以約100毫秒為采樣周期實(shí)時(shí)采集塔機(jī)的工作參數(shù)，在屏幕實(shí)時(shí)顯示力矩、額定重量、實(shí)際重量、吊鉤高度、吊鉤幅度、風(fēng)速、回轉(zhuǎn)、傾角。所有運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)化展現(xiàn)出來(lái)，并且通過(guò)FLASH動(dòng)畫(huà)直觀模擬現(xiàn)場(chǎng)的塔機(jī)，以供操作人員參考達(dá)到安全合理的操作塔機(jī)，改變以往經(jīng)驗(yàn)操作等習(xí)慣，避免超載與誤操作。
3)數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)功能：
系統(tǒng)主機(jī)不但自帶存儲(chǔ)功能，可將相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)指主機(jī)內(nèi)，而且整合GPRS模塊，可通過(guò)3G/4G網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端云存儲(chǔ)，便于后期事故追溯。在塔機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，本系統(tǒng)將以約100毫秒為采樣周期實(shí)時(shí)采集塔機(jī)的工作參數(shù)，主要參數(shù)包括吊重、幅度、高度、回轉(zhuǎn)角度、力矩、力矩、風(fēng)速、前傾角、狀態(tài)等，并將塔機(jī)運(yùn)行全過(guò)程數(shù)據(jù)留存至數(shù)據(jù)平臺(tái)服務(wù)，數(shù)據(jù)在封存后可保存10年不丟失。

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