数字技术支撑塔吊安全管理“防得住、不降效、可追溯”——中铁建工以数字化提升塔吊安全管理水平

  在工程项目建设过程中，大型施工机械尤其是塔吊从始至终保持着较高的应用量。由于塔吊运行风险较高，保障塔吊的正常运转和实施工程人员的人身安全，是每个工程建设项目安全管理的重中之重。

  在山东中烟公司青州卷烟厂就地技术改造工程总承包项目建设中，中铁建工集团有限公司（以下简称“中铁建工”）引入塔机安全监测系统，以数字化手段提升塔吊安全管理上的水准，实现“防得住、不降效、可追溯”目标，助力“好房子”建设。

  山东中烟公司青州卷烟厂就地技术改造工程总承包项目由中铁建工承建，总建筑面积74475平方米，工程建设价格6.97亿元，采用钢筋混凝土排架柱+钢网架屋面+轻质屋面板混合结构。作为重点工程，项目需严格按照“装备一流、工艺一流、管理一流、质量一流、产品一流”的“五个一流”卷烟工厂标准，建设一座“专精特”现代化卷烟制造强厂。（现场效果图如下图所示）

  项目涉及新技术、新材料、新工艺繁多，结合施工作业范围、现场环境、构件特点等因素，项目现场共布置塔吊10台，塔吊数量多、交叉作业多，给现场安全管理带来较大挑战。

  在施工现场，塔吊主要由司机进行驾驶操作、信号工指挥，塔上塔下配合完成吊装作业，存在的安全问题比较突出。

  对于塔吊作业人员而言，群塔交叉作业时，在驾驶过程中很难预知碰撞风险，吊装作业频繁时剐蹭风险突出，操作难度增加。对于项目管理人员而言，项目塔吊多，管理人员难以随便什么时候都可以了解塔吊状态、获取塔吊操作风险、回溯有关数据。对于现场吊装作业，项目塔吊覆盖范围广泛，如何保证限行区域的安全是管理重点。

  在塔吊选型方案阶段，项目部考虑到塔吊安全管理难度，结合数字化管理工具提供项目安全管理助力。通过方案比选，最终选择广联达塔机安全监测系统（以下简称“监测系统”），在塔吊安装后进行了管理工具的安装和系统整体应用。监测系统是一套“软件+硬件+算法”的综合解决方案，硬件部分包含高精度数字传感器、主机、显示屏、防碰撞通讯模组、摄像头等，软件部分包含智能设备管理平台、运维平台等。系统内置自主研发的平面防碰撞计算法和立体防碰撞计算法，根据塔吊的坐标位置，通过无线通讯技术，让每台塔吊均能实时获取相邻各塔吊的实时姿态数据，系统根据姿态数据实时高速计算各塔吊间的碰撞关系，实现平面和立体防碰撞自动切换。同时，还配有告警预知，辅助塔吊司机精准掌握塔吊位置，保障作业安全进行。

  一是防得住。防得住的基础是对塔吊运行数据的准确采集，需要采用高精度传感器，覆盖塔吊的高度、幅度、回转、重量等运行数据，其核心是算法。广联达自主研发平面防碰撞计算法和立体防碰撞计算法，结合了回转、速度、幅度等多个限位数据，监测系统根据姿态数据实时高速计算各个塔吊的碰撞关系，实现逐级降档减速并稳停的效果。对塔吊司机来说，驾驶过程中不可预知的风险，监测系统能结合群塔运行状态，提前判断出来并进行告警，同时可辅助制停。监测系统在项目应用至今，未发生钢丝绳剐蹭事故。此外，限行区域的防碰撞是管理的重点，通过在监测系统内提前规划好限行区域的位置，塔吊在作业时接近限行区域前对塔吊司机进行告警，将塔吊控制在施工区域内运转，有效避免因塔吊驶向限行区域可能造成的风险。

  二是不降效。在群塔碰撞风险防得住的情况下，通常会出现一种结果——生产效率降低。当塔吊交叉作业时制停后，如果只能撤离危险区域才能再吊装，必然会增加单次吊装时间。一方面影响生产节奏，另一方面也影响塔吊司机的驾驶情绪。监测系统内置不降效算法，如两塔交汇触发告警制停后，经塔吊司机判断无风险的情况下，在等待几秒后可低速通过；告警解除后，即可恢复正常防碰撞制动规则。在保障安全的同时也保证了生产活动的正常进行。

  三是可追溯。项目塔吊多，运行繁忙，每日会产生大量的运行数据和告警风险，项目管理人员需要掌握高频风险分布和发生过程，即便发生剐蹭事故，也可还原事故过程。监测系统是“软硬结合”的一体化方案，管理平台可以呈现各个运行时间段内塔吊的运行数据、告警数据，同时能结合视频和三维运行轨迹完整还原每次告警风险的过程。此外，系统结合AI算法，可以抓拍塔吊司机作业时的不安全驾驶行为，为塔吊司机的安全教育提供依据。

  ‌塔吊的安全管理对于项目施工至关重要，直接关系到施工效率、工程质量以及施工人员的安全。由于运行环境复杂、群塔交叉作业频繁，项目部通过监测系统设置具体要求，如对于群塔作业，要求防碰撞最小安全距离不得小于2米，高塔大钩不得路过矮塔大臂，塔吊司机不能采用任何手段临时绕过防碰撞系统；对于限行区域，要求施工范围以外不允许吊钩进入，不允许吊钩进入水电库房、工人休息室等区域；对于塔吊司机身份的管理，要求认证不通过不能上机作业、驾驶权限需要动态管理等。

  一是大型机械实现全过程管理。通过监测系统管理平台可以保留、查看设备管理痕迹，通过维修保养、检查等记录可以体现现场管理人员的工作成效（如下图所示）。实现一塔一码，随时扫码即可查看塔吊基本信息、检查记录、维修保养记录等情况。如资料不全，会有预警进行提示，方便补全资料。

  二是专人专塔。项目对塔吊控制权限管理严格，以往每次塔吊更换司机，都需要管理人员爬塔吊重新设置权限，防止其他人员操作，更换流程需要半小时左右。应用监测系统后，远程即可下发人员权限，耗时由原来的半小时缩短至一分钟，效率大幅提升。同时，塔吊设备主机具备动态验证机制，定时抓拍人脸照片进行识别，如过程中认证失败，则无法继续控制塔吊，以防塔吊司机中途无故换人，进一步落实专人专塔的管理制度。

  三是区域限位保护。山东中烟公司青州卷烟厂就地技术改造工程总承包项目1、3、7、10、9、8、6塔吊与业主厂房较近，2号塔吊距离城市主干道较近，5号塔吊涉及水泵房、工人休息室，需要设置限行区域。应用监测系统可实现实时监测，自动报警，还可提醒塔吊司机注意区域限位；触发区域保护信号时，设备控制塔吊自动降档降速，降低安全风险。

  四是群塔防碰撞。项目现场共10台塔吊，吊臂高度基本一致，塔吊安装密集，发生塔吊碰撞概率高，极易发生安全事故，安全管理难度大。利用监测系统做到实时监测，精准计算塔吊运作时的状态，当出现碰撞风险时，先预警再降速，有效保障塔吊安全施工。

  数字化赋能塔吊作业，带来项目安全管理水平和效益的双提升。随着数字技术不断发展，塔吊管理的难点痛点问题会随之解决，不断提高塔吊吊装操作的安全性。

  未来，在塔吊的日常管理中可以应用更先进的监测设备，代替人员实现自动检查，且能解决人工检查不全面、不可靠、存在盲区的问题。此外，对于特殊的安拆过程也可以加强数字化监管，满足作业过程人、机、作业关键环节等多维度风险监控。

  中铁建工在山东中烟公司青州卷烟厂就地技术改造工程总承包项目的塔吊数字化安全管理应用实践，实现了日常吊装活动的安全运行，大幅度的提高了项目安全管理上的水准。

  未来，中铁建工将持续加大大型机械管理的技术创新投入，以新质生产力推动企业高水平质量的发展。同时，持续和先进的服务商合作，共同为提高行业机械安全管理的智能化、数字化水平提供实践经验。

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