徐開華，毛 偉

（1. 成都市第四建筑工程公司，四川 成都 610021；2. 四川錦城建筑機(jī)械有限公司，四川 成都 610091）

普通塔機(jī)在高空或者復(fù)雜環(huán)境下作業(yè)時(shí)，只能依靠地面指揮人員通過對講機(jī)指揮塔機(jī)操作人員進(jìn)行作業(yè)。由于操作人員無法進(jìn)行可視化作業(yè)，經(jīng)常出現(xiàn)動(dòng)作延遲、操作偏差等現(xiàn)象。目前塔機(jī)所配備的重量限制器均安裝于起重臂上或塔頭上，其重量測定為間接式，需要在安裝塔機(jī)后進(jìn)行現(xiàn)場稱重標(biāo)定。特別是對于大型和超大型塔機(jī)，最大起重量往往達(dá)到幾十噸，而施工現(xiàn)場又很可能沒用匹配的砝碼來進(jìn)行標(biāo)定，這將帶來極大的安全隱患。

1 概述

智能吊鉤系統(tǒng)主要由稱重系統(tǒng)、高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)等組成。稱重系統(tǒng)主要包括稱重軸和稱重模塊。無線傳輸系統(tǒng)包括無線電發(fā)射器、中繼器和無線接收器。高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括高清攝像頭、存儲(chǔ)器、顯示器。供電系統(tǒng)包括發(fā)電裝置和蓄電裝置。智能控制系統(tǒng)包括稱重傳感器、測距傳感器和控制器。其系統(tǒng)簡圖如圖1所示。

圖1 智能吊鉤系統(tǒng)簡圖

2 技術(shù)方案

2.1 稱重系統(tǒng)

本方案通過直接在吊鉤上加裝稱重軸，通過稱重軸精確地測出現(xiàn)場每一次吊裝的重量，而無需像傳統(tǒng)塔機(jī)一樣，每次安裝后都需要通過現(xiàn)場吊裝來進(jìn)行標(biāo)定，誤差也較大。同時(shí)重量數(shù)據(jù)通過無線傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)回傳至駕駛室顯示器上。

2.2 高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)

通過在吊鉤上設(shè)置帶云臺的高清攝像頭來采集視頻信號，云臺的加入很好地解決了因吊鉤晃動(dòng)而導(dǎo)致的畫面不穩(wěn)定的問題。視頻信號通過無線傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)回傳給駕駛室顯示器，操作人員可隨時(shí)了解吊裝物及周圍狀況。

2.3 無線傳輸系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由吊鉤上的無線發(fā)射器、小車上的中繼器和駕駛室內(nèi)的無線接收器組成。吊鉤上的無線發(fā)射器將從吊鉤上讀取的視頻和其它數(shù)據(jù)發(fā)射出去；小車上安裝的中繼器可以避免現(xiàn)場障礙物對信號的阻擋；駕駛室中的無線接收系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收信號。工作頻率為863～870MHz，標(biāo)準(zhǔn)傳輸距離可達(dá)200m以上。

2.4 供電系統(tǒng)

供電系統(tǒng)包括太陽能光伏板、鋰電池、發(fā)電機(jī)、齒輪組。太陽能光伏板安裝在起重小車上，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存在鋰電池組中為無線傳輸中繼器提供電能；吊鉤滑輪通過齒輪組帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，并將電能儲(chǔ)存到吊鉤鋰電池組中，為攝像頭、測距儀、稱重軸、無線發(fā)射器提供電能。

2.5 智能控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)也是智能吊鉤的關(guān)鍵所在，無線接收器將數(shù)據(jù)傳輸給控制器后，控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)程序部分參與塔機(jī)的控制。該控制器采用雙CPU控制，當(dāng)一個(gè)CPU工作時(shí)，另一個(gè)CPU進(jìn)行監(jiān)控。如果前者產(chǎn)生錯(cuò)誤指令，后者將切斷前者的工作指令，以保證智能控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3 系統(tǒng)功能

通過實(shí)施上述技術(shù)方案的智能吊鉤具有以下功能：

（1）防沖頂：通過測距儀實(shí)時(shí)測定吊鉤與小車之間的距離，并將數(shù)據(jù)傳輸至駕駛室主機(jī)，控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

（2）防超載：稱重系統(tǒng)測出一個(gè)重量信號、測距儀測出一個(gè)距離信號后，控制系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)與其預(yù)存數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。若此時(shí)在位置所吊載荷超過規(guī)定值，控制系統(tǒng)將直接鎖止小車向遠(yuǎn)離塔身方向的運(yùn)動(dòng)，并且只允許吊鉤低速下降。

（3）可視化吊裝：吊鉤上高清攝像頭實(shí)時(shí)采集視頻信號并傳輸?shù)今{駛室顯示器，操作人員可以通過屏幕實(shí)時(shí)了解吊裝狀況。

（4）防碰撞：通過測距傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測周圍障礙物，與障礙物距離達(dá)到設(shè)定距離后自動(dòng)向操作人員報(bào)警。

4 結(jié)束語

通過在四川錦城JP560大型平頭塔機(jī)上實(shí)施上述智能吊鉤方案，達(dá)到了預(yù)期效果。智能吊鉤系統(tǒng)的引入使塔機(jī)具有了智能化、節(jié)省人力、作業(yè)安全等特點(diǎn)，為塔機(jī)的現(xiàn)代化、智能化做出了有益的嘗試。今后需要進(jìn)一步研究各種工況下智能吊鉤的適應(yīng)性，提高其智能化程度，滿足各種施工工況的需要。