塔机吊钩声光警示器的开发应用

刁鸿鹏，张成洪，陈 卓，李知恒，王小卫

（1.中建二局第二建筑工程有限公司，广东 深圳 518000；2.杭州积誉信息科技有限公司，浙江 杭州 310000）

1 现 状

传统塔机起重吊装作业需多人协调配合，作业环境复杂；所吊重物种类多，重物荷载差异大、与施工作业人员接触密切，从而使得在起重吊装过程中存在一定的安全风险。起重吊装常见的事故如物体打击、设备翻斜、人员触电、高空坠物等，大多因人员、设备、环境或管理出现不足所导致，造成人员伤亡或财产损失。安全风险原因分析如下。

1）设备因素 设备陈旧、制造缺陷、零部件不合规或腐蚀等因素影响起重吊装作业的安全。

2）环境因素 受雨雪、大风等极端天气的影响，会导致起重吊装作业的参数精度不准确，容易发生所吊重物的滑落或碰撞，以及在夜间照明有限的情况下造成视野不清晰等。

3）人员因素 起重吊装涉及的人员有驾驶人员、吊装人员、指挥人员等，作业人员操作的合规性影响到起重吊装作业的安全性，在起重吊装作业时有规定的安全距离，若有人员处于非安全距离范围内，可能会对其身体造成伤害。

4）管理因素 施工单位为了加快工程进度，往往缺乏对起重吊装管理的重视，且管理人员在现场管理过程中忽视作业细节，导致发生安全生产事故。图1 为吊钩下方危险源示意图。

图1 吊钩下方危险源

本文主要根据人员因素、环境因素中传统塔机起重吊装存在的问题，通过声光警示器来避免因施工现场管理人员管控不到位导致作业人员在施工作业存在的、不规范行为，或因夜间施工等环境影响造成起重吊装视野不清晰导致拆装拆模时物料掉落伤人等安全生产事故的发生。

2 声光警示器的设计原则

近年来智慧建造在建筑施工领域得到广泛推广，建筑起重机械信息化设备，在智慧建造中扮演着重要作用。如何进一步提高建筑机械设备在项目生产过程中的安全性，避免因机械施工过程中项目管理人员监管不到位具有重要意义，也是提高信息化管理的一种有效方式，为进一步推动“信息化助人”提供了有力保障。

目前对于塔机声光警示器的设计原则，逐步向可视化发展，对异常问题信息传输和获取更加便利。目前开发的声光警示器系统技术多运用于厂房生产加工等机械化设备，以触摸屏触发或使用物理按钮特定异常事件的方式为主，而在塔机起重吊钩起重吊装方面未有涉及和使用。

根据建筑施工项目塔机起重吊装的特点，分析塔机信号工在起重吊装时视野不清晰、注意力不集中、与塔机司机沟通不明确、未能及时跟钩作业等存在的问题，基于警示灯和语音技术设计出了一套适用于建筑施工项目塔机起重吊装的声光报警系统，提出了针对塔机起重吊装作业时的语音提醒方式，提高了管理和作业人员对现场突发问题的判断力和警示性，提高解决问题的效率。

3 声光警示器的开发

3.1 声光警示器的组成设计

塔机声光警示器由主机、语音喇叭、遥控器、脚踏开关、锂电池、充电器等组成，其开发硬件设计电路如图2 所示。塔机一般在驾驶室下方安装有警示喇叭，用于警示地面人员注意安全。但是随着塔机高度的增加，声音无法传递很远。塔机在夜间施工工况下，吊钩无法被目视，指挥人员也只有在吊钩接近地面时才能知道具体落钩位置，存在比较大的安全隐患。

图2 塔机吊钩声光警示器硬件设计电路图

3.2 声光警示器主要特性

1）高亮LED，红蓝双色高频交替闪烁，高处警示效果明显。

2）大功率语音喇叭，真人发声，可定制语言内容。

3）可依据吊钩体积大小，选择电池供电与太阳能板供电。

4）超小体积设计，可安装于吊钩夹板之间，无需担心碰撞损坏。

5）强磁安装，无需工具，拆卸、充电方便。

6）配置二次防护钢丝绳，防止意外坠落。

4 声光警示器的主要功能

4.1 声光警示器的功能介绍

塔机吊钩声光警示（图3），安装于吊钩上，具有灯光与声音警示，可由司机或地面指挥遥控操作。灯光警示由红蓝双色LED灯，交替闪烁亮灯，设置有光敏传感器，夜间自动点亮。警示喇叭由无线遥控操作，真人发声，音量可达120dB，在吊钩距离地面15m 处亦能清晰听清警示语音。

图3 吊钩声光警示示意图

当司机踩下脚踏开光或者地面指挥人员按下遥控器，喇叭自动发声“吊钩起落，请注意安全”，警示地面人员。通过应用吊钩声光警示灯以时刻提醒作业的人员作业时的警惕性、合规性，尤其在夜间多个主体施工总承包塔机在一起交叉作业、现场照明有限的情况下，确保塔机起重吊装的作业安全。

4.2 声光警示器的功能分析

吊钩声光警示器的功能，主要分为灯控制、语音控制、无线信号处理，如图4 所示。其中：灯控制包含光照度数值对比分析和闪光方式选择功能；语音控制包含语音数据储存和语音输出方式与时长选择功能；无线信号处理包含射频功率标定、射频发射频率选择和射频信号接收-对比-反馈功能。

图4 塔机吊钩声光警示功能框架图

5 声光警示器的应用

1）安装操作 ①主机与喇叭均有强磁，吸附于吊钩上即可；②保险绳一端扣于主机，一端缠绕固定于吊钩本体；③连接主机与喇叭的防水插头，并拧紧螺母；④按下主机侧面开关即可投入使用。

2）充电操作 ①使用随机所带的充电器，插入主机充电口进行充电；②充电器指示灯由红转绿后，电池充电完成。

3）安装注意事项 ①尽可能将主机与喇叭安装于吊钩内侧；②光敏传感器需朝向吊钩外侧；③主机安装必须垂直向下，以警示灯露出吊钩本体为最佳。

6 结论

针对建筑起重机械起重吊装异常问题的发现和解决，提出了一种基于语音灯光报警的安全保障系统，利用系统设置关联设备将工位信息与塔机吊钩绑定，将警示器分为闪光报警、声音报警、联锁报警等多个类型，实现了在塔机操作人员与指挥人员起重吊装时时刻处于报警状态。首次将声光报警系统运用在塔机起重吊装作业过程中；尤其在项目塔机布局密集或多个主体施工总承包塔机在一起施工交叉作业以及在夜间施工现场照明有限的情况下，能起到警示作用，提高了作业人员的注意力，从而保障了塔机起重吊装的作业安全。