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(中國電子科技集團公司第五十二研究所，杭州 310012)

引 言

施工升降機是建筑工地垂直通道上運載人員和貨物的建筑設(shè)備。當前對建筑工地的施工升降機的監(jiān)管仍處于監(jiān)管方式較落后、監(jiān)管無法全面覆蓋和靠人力監(jiān)管的現(xiàn)狀，存在無法有效監(jiān)管到位的問題。因監(jiān)管方式的滯后、失控、不全面和缺失等原因?qū)е轮卮蟀踩a(chǎn)事故頻發(fā)[1-2]，造成了重大的社會影響和巨大的經(jīng)濟損失。

通過對施工升降機安全事故的分析、總結(jié)，施工升降機事故原因可以概括為三個方面：人的不安全行為、機的不安全狀態(tài)和環(huán)境的不安全因素。本文建立了從 “人的行為”、“機的狀態(tài)”和“環(huán)境因素”三個方面集合的施工升降機安全監(jiān)控模型，提出了一種將“人的不安全行為”和“機的不安全狀態(tài)”列為重點監(jiān)管對象的施工升降機在線安全監(jiān)管策略。該策略采用在線安全監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立大數(shù)據(jù)管理平臺，形成大數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)體系和新的管理模式，預(yù)防施工升降機安全事故，提高原有的施工升降機系統(tǒng)的安全性和可靠性，提高建筑工地現(xiàn)場“人的不安全行為”、“機的不安全狀態(tài)”和“環(huán)境的不安全因素”的綜合安全管理水平。

1 施工升降機安全監(jiān)控模型

施工升降機監(jiān)控模型可簡化為人-機-環(huán)境模型，如圖1所示。

圖1 施工升降機安全監(jiān)控模型

由人、機、環(huán)境三大要素組成的升降機安全監(jiān)控系統(tǒng)模型，系統(tǒng)中的“人”包括施工升降機駕駛?cè)藛T、管理人員和維修保養(yǎng)人員；“機”是指人所操控管理的施工升降機的總稱；“環(huán)境”是指人和施工升降機共處的特定工作環(huán)境。它們是相互作用、相互影響，組成特定功能的復(fù)雜集合體，稱為傳統(tǒng)的監(jiān)控模型[3]。

采用的在線安全管理系統(tǒng)屬于后裝系統(tǒng)，對原有的施工升降機設(shè)備無須進行改造，也不改變原有的控制/管理的流程。其實質(zhì)是加強對人和機的監(jiān)控，提高傳統(tǒng)的監(jiān)控模型的安全性和可靠性，同時提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)時間，記錄了系統(tǒng)運行的各項參數(shù)，存儲了大量的運行數(shù)據(jù)，為形成新的監(jiān)控服務(wù)模式提供了數(shù)據(jù)支撐。

2 施工升降機在線安全監(jiān)控系統(tǒng)

目前的升降機安全監(jiān)控管理[4]是一個人工的系統(tǒng)，沒有使用到信息化的設(shè)備，針對施工升降機的使用流程主要涉及的環(huán)節(jié)如圖2所示。

圖2 施工升降機使用流程

現(xiàn)有的施工升降機也已經(jīng)采取了一些有效的安全防護手段，但對現(xiàn)有的安全防護設(shè)施、計量維保、監(jiān)督檢查等卻沒有相應(yīng)的信息化監(jiān)控手段，人工檢查雖然能夠在一定程度上避免安全防護設(shè)施損壞、維保不到位等問題的發(fā)生，但實時性不夠、覆蓋面不寬，無法達到有效監(jiān)控的目的。

針對圖2的業(yè)務(wù)流程，建立施工升降機在線安全監(jiān)控系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3 施工升降機在線安全監(jiān)控系統(tǒng)

以工地為單位，在每個施工升降機中安裝在線監(jiān)控設(shè)備。在線監(jiān)控設(shè)備通過2G/3G/4G移動通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)交換數(shù)據(jù)。租賃/維保單位、施工單位、安監(jiān)部門、工地安全員以及手機移動客戶按照權(quán)限訪問相應(yīng)的業(yè)務(wù)單元，開展相關(guān)工作。

3 在線安全監(jiān)控策略

參考文獻[5]詳細分析和設(shè)計了升降機吊籠的重量信號采集模塊、加速度采集模塊、樓層呼叫接收模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、遠程通信模塊等各部分功能電路。詳細闡述了系統(tǒng)的重量、加速度信號數(shù)據(jù)采集、處理和修正的方法、系統(tǒng)運行參數(shù)存儲和轉(zhuǎn)存、遠程通信的實現(xiàn)等。參考文獻[6]主要針對施工升降化載員、載重兩項指標進行監(jiān)測，并將實時數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程監(jiān)控管理平臺。參考文獻[7]圍繞溫度信號采集部分、水平傾斜角度采集部分、電氣控制回路狀態(tài)采集部分、人機交互環(huán)境設(shè)計、樓層呼叫功能設(shè)計和遠程通信部分設(shè)計等幾個方面展開。參考文獻[8]的維修保養(yǎng)閉環(huán)管理功能主要將吊籠升降結(jié)束瞬間采集、上報施工升降機的運行狀態(tài)和故障數(shù)據(jù)，以短消息的方式將遠程監(jiān)控平臺的指令轉(zhuǎn)發(fā)至維保人員手機。維保人員執(zhí)行維保指令后通過觸摸屏向遠程監(jiān)控平臺反饋維保落實信息。

上述參考文獻[5-7]中提到的系統(tǒng)，對施工升降機的監(jiān)管對象重點仍在“機的不安全因素”，沒有加強對人的監(jiān)管。參考文獻[8]對“人的不安全行為”和“機的不安全狀態(tài)”都進行了有益的研究，采用指紋識別[9]的方式識別駕駛?cè)藛T，但對事故多發(fā)、易發(fā)的施工升降機安裝、加高、拆卸階段的監(jiān)管沒有涉及。

因此本文提出一種將“人的不安全行為”和“機的不安全狀態(tài)”列為重點監(jiān)管對象的施工升降機在線安全監(jiān)管策略。該策略如圖4所示。

圖4 施工升降機在線安全監(jiān)管策略

圖6 維保流程

該策略將與施工升降機有關(guān)聯(lián)的駕駛員、工地安全員、租賃公司人員、維保人員全部納入到系統(tǒng)中進行監(jiān)管，有效地管控“人的不安全行為”。同時將“機的不安全狀態(tài)”也納入監(jiān)管。該策略的要點在于生物特征識別[10]的實名制管理業(yè)務(wù)流程。生物特征識別流程如圖5所示。通過實時比對司機的生物特征信息，排除非法司機和非法操作施工升降機的現(xiàn)象，達到在線監(jiān)管施工升降機的目的。

圖5 生物特征識別過程

生物特征識別有指紋識別、人臉識別、虹膜識別以及上述幾種的復(fù)合識別。各地的監(jiān)管應(yīng)用因地制宜，因此采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口接入，分不同的數(shù)據(jù)庫管理各種生物特征，從而利于推廣和綜合使用。

升降機的使用過程中，維保是一個很重要的環(huán)節(jié)，但維保作假現(xiàn)象比較普遍，難于監(jiān)管。本系統(tǒng)建立維保管理模塊，保障升降機的維保工作落到實處。施工升降機監(jiān)控系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)備安裝的時間和使用的情況，定期向維保單位發(fā)送維保提醒。維保人員則需要持證到現(xiàn)場維保，維保結(jié)束后，需要在監(jiān)控系統(tǒng)中進行登記。登記后，維保的結(jié)果會發(fā)送給項目部的管理人員，項目部的人員核實后，一次維保過程完成。維保流程如圖6所示。

同時，加節(jié)加高、拆卸和轉(zhuǎn)場也納入監(jiān)管中。當安裝人員把升降機安裝完畢、加節(jié)加高和轉(zhuǎn)場后，需要在此系統(tǒng)中確認。由于維保人員需要持證到現(xiàn)場維保，同時維保記錄實時在系統(tǒng)中能夠體現(xiàn)，大大減少維保作假的可能。維保過程中出現(xiàn)異常狀態(tài)，系統(tǒng)會自動鎖車，需派人到現(xiàn)場核實通過后才能開車。安裝、加節(jié)加高、拆卸和轉(zhuǎn)場過程中，系統(tǒng)嚴禁施工升降機運行，保證安全。

4 在線安全監(jiān)控設(shè)備

為實現(xiàn)上述的在線安全監(jiān)控策略，研發(fā)了安裝于施工升降機的在線安全監(jiān)控設(shè)備。圖7為施工升降機在線安全監(jiān)控設(shè)備示意圖。

圖7 施工升降機在線安全監(jiān)控設(shè)備功能框圖

監(jiān)控設(shè)備可實現(xiàn)以下功能：駕駛員專人專崗管理、身份識別(生物特征識別/刷卡)、防墜器的檢定管理、整機復(fù)檢的管理、安裝和維保管理、安全員管理、駕駛員在位檢測、防墜器在位檢測、人數(shù)識別模塊、防沖頂保護、運行速度、運行高度、頂升高度設(shè)置、可設(shè)定范圍的頂層底層預(yù)警和報警、吊籠載荷稱重、風(fēng)速顯示、傾角顯示、樓層呼叫、樓層顯示、光電及語音報警、遠程傳輸、支持遠程參數(shù)的查看和配置、升降機狀態(tài)(進料門、出料門、上下限位、天窗斷繩等保護開關(guān)、上下行)、自檢功能、可判別外部供電和蓄電池供電、實時檢測電源電壓，具有過壓、低壓保護功能、可檢測鉛酸蓄電池的壽命，提醒維保人員更換蓄電池。

5 監(jiān)控管理平臺

遠程監(jiān)控管理平臺由應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器以及Web瀏覽器組成[12]。在線安全監(jiān)管設(shè)備通過移動網(wǎng)絡(luò)與遠程監(jiān)控管理平臺通信，發(fā)送施工升降機的工作狀態(tài)信息、人員信息到遠程監(jiān)管平臺，接收遠程監(jiān)控管理平臺的遠程控制指令。用戶通過登錄遠程監(jiān)控管理平臺查詢、管理和控制施工升降機的狀態(tài)。根據(jù)功能需求，施工升降機遠程監(jiān)控平臺為使用者提供了互動管理界面。

6 系統(tǒng)實現(xiàn)與應(yīng)用

為了實現(xiàn)在線安全監(jiān)控策略，現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備安裝在杭州市某建筑企業(yè)施工升降機吊籠內(nèi)，如圖8所示。

圖8(a)是由控制主板和各功能模塊組合而成的主機設(shè)備。圖8(b)是監(jiān)控設(shè)備的顯示器，實現(xiàn)人機交互的功能，因施工升降機頻繁的通斷電，還必須要有不間斷電源箱，如圖8(c)。圖8(d)是虹膜和人臉復(fù)合識別系統(tǒng)。圖9為系統(tǒng)安裝在升降機司機內(nèi)的顯示器。

圖8 施工升降機在線安全監(jiān)控設(shè)備

圖10為平臺的登錄界面。圖11為系統(tǒng)首頁的界面。圖12為系統(tǒng)動畫模擬施工升降機運行的界面。

系統(tǒng)使用結(jié)果表明：工地現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備能夠正確采集司機、安全員和維保人員的生物特征信息，采集施工升降機的運行狀態(tài)信息與故障數(shù)據(jù)，保持與應(yīng)用服務(wù)器正常通訊，具備遠程鎖車/遠程解鎖的功能；應(yīng)用服務(wù)器能夠正確解析、存儲現(xiàn)場監(jiān)控終端上報的數(shù)據(jù)，有針對性地發(fā)送和接收維保指令；管理人員能夠通過網(wǎng)站對所屬施工升降機的維保情況進行有效監(jiān)管。該系統(tǒng)還包含當前政府監(jiān)管部分的業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)了工地安監(jiān)的信息化和智能化。

圖9 系統(tǒng)顯示器

圖10 平臺登錄界面

圖11 運行界面

圖12 施工升降機動畫

結(jié) 語

本文從人-機-環(huán)境方面建立了施工升降機安全監(jiān)控模型，提出了一種將“人的不安全行為”和“機的不安全狀態(tài)”列為重點監(jiān)管對象的施工升降機在線安全監(jiān)管策略及系統(tǒng)。設(shè)計了在線安全監(jiān)控系統(tǒng)，描述了系統(tǒng)的總體架構(gòu)，闡明了系統(tǒng)的硬件設(shè)備和軟件流程，驗證了系統(tǒng)的可行性。系統(tǒng)針對當前普遍存在的駕駛員識別不利于現(xiàn)場快速調(diào)查取證和人員排查的情況，采用生物識別技術(shù)統(tǒng)一接口提高了系統(tǒng)的實用性和兼容性。同時對事故多發(fā)、易發(fā)的施工升降機安裝、加高、拆卸階段的問題，進行了深入研究并納入監(jiān)管。

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