楊美鳳

（中鋼設(shè)備有限公司，北京 100080)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市集群化和土地費(fèi)用的升高導(dǎo)致我國(guó)樓房建設(shè)呈高層化發(fā)展趨勢(shì)，在高層建筑建設(shè)過(guò)程中各類大型建筑機(jī)械設(shè)施的使用越來(lái)越頻繁[1-4]。而起重機(jī)械的使用不僅可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，還可提高工程效率，但在高樓建設(shè)過(guò)程中容易出現(xiàn)因管理不善而導(dǎo)致的安全事故，嚴(yán)重影響整個(gè)建筑施工工程質(zhì)量和時(shí)間，還容易危害人員生命安全，國(guó)內(nèi)外因起重機(jī)械原因，每年均發(fā)生多起嚴(yán)重的安全事故，造成重大財(cái)產(chǎn)損失和人身傷亡事故[5-7]。加強(qiáng)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)起重機(jī)械的安全監(jiān)管，值得相關(guān)部門和從業(yè)人員高度重視。

隨著全球移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，多樣化的智能終端設(shè)備走進(jìn)了我們的生活，與之相伴的人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，促使了各種樣式的人工智能機(jī)器人開始走進(jìn)各個(gè)領(lǐng)域。尤其是無(wú)人駕駛汽車，它的誕生無(wú)疑為我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)提供了更大的助力，現(xiàn)今在高層建筑施工過(guò)程中也開始應(yīng)用無(wú)人駕駛汽車所實(shí)行的環(huán)境感知及導(dǎo)航定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)塔吊的自動(dòng)吊取，讓塔吊操作更加安全且效率更高，進(jìn)而促進(jìn)建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展[8-10]。

1 建筑工程概況

國(guó)內(nèi)某地區(qū)高層建筑工程項(xiàng)目為一棟高層住宅樓房，總高度為22層，地下為2 層，它的總設(shè)計(jì)建筑面積約為16698m2，高度達(dá)到62.8m?；A(chǔ)工程采用鉆孔形式的灌注C30 鋼筋砼結(jié)構(gòu)，它的外墻多采用吊籃腳手架施工方式，現(xiàn)澆鋼筋砼墻板，并在局部?jī)?nèi)墻中加入加氣砼塊。該高層建筑物內(nèi)的隔墻不僅采用較多的珍珠巖板材料，而且在實(shí)際施工建設(shè)過(guò)程中，采用至少10 臺(tái)平臂吊及動(dòng)臂吊的施工方式，為此在施工過(guò)程中需要適當(dāng)加強(qiáng)塔吊間的配合度，只有實(shí)施塔吊間的智能化操作，才能確保按時(shí)保質(zhì)保量地完成該高層建筑工程項(xiàng)目。

2 智能化塔吊防碰撞系統(tǒng)工程應(yīng)用的作用

2.1 高層建筑施工中塔吊防撞系統(tǒng)智能化優(yōu)勢(shì)

在該高層建筑施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的智能型防碰撞系統(tǒng)主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制來(lái)完成的，并對(duì)高層施工現(xiàn)場(chǎng)的塔吊實(shí)際操作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)塔吊防撞系統(tǒng)還需具有參數(shù)遠(yuǎn)程設(shè)置、事故調(diào)查和安全預(yù)警等功能，以此保障該高層建筑施工過(guò)程中塔吊間的安全正常運(yùn)行，而相關(guān)工作人員在無(wú)需親臨建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的條件下，可在辦公室里實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程在線觀察該高層建筑在施工中塔吊間的運(yùn)行狀態(tài)，并將施工過(guò)程中塔吊報(bào)警等相關(guān)信息上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以方便工作人員和管理人員及時(shí)掌握必要信息。一旦在高層施工過(guò)程中出現(xiàn)任何不良狀況時(shí)，觀察人員可立即使用對(duì)講機(jī)與高層建筑現(xiàn)場(chǎng)的施工人員及時(shí)對(duì)話，可有效防止塔吊間發(fā)生碰撞事故。同時(shí)，該系統(tǒng)還可以調(diào)取一天以內(nèi)塔吊在施工運(yùn)行中的工作狀態(tài)記錄，方便管理人員考核現(xiàn)場(chǎng)施工人員的工作業(yè)績(jī)。此外，在塔吊中的操控室內(nèi)中還專門設(shè)置了控制器，如果自身塔吊與臨近塔吊的距離超過(guò)安全設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)距離時(shí)，則進(jìn)行安全危險(xiǎn)預(yù)警，隨著塔吊間的距離越近，則報(bào)警聲音會(huì)越加強(qiáng)烈，并且對(duì)臨近塔吊的操控人員給出同樣的報(bào)警信息，促使塔吊操控人員能夠及時(shí)有效了解塔吊間的實(shí)際距離，減少塔吊間的碰撞幾率，讓高層建筑施工過(guò)程中塔吊間的操作更加安全，更加高效。

2.2 完善現(xiàn)場(chǎng)施工管理

在該高層建筑施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的智能型防碰撞系統(tǒng)中除具有上述功能外，還能起到監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)施工狀態(tài)的作用，它可以準(zhǔn)確計(jì)算出塔吊所需吊取的貨物實(shí)際重量，并與貨物設(shè)計(jì)圖中提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)，避免由于被吊取的貨物因重量不符而出現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)施工材料不符合安全操作規(guī)程的現(xiàn)象，導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)問題。另外，待貨物安全送達(dá)指定地點(diǎn)后，防碰撞系統(tǒng)頁(yè)面會(huì)馬上顯示“0”的數(shù)值，以便工作人員及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)度，讓管理人員能夠?qū)崟r(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)的施工動(dòng)態(tài)。同時(shí)，在該高層建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的材料稱重時(shí)，也可以借助該智能防碰撞系統(tǒng)，將該材料的實(shí)際數(shù)據(jù)上傳至工程項(xiàng)目指揮部信息界面平臺(tái)，管理人員可遠(yuǎn)程監(jiān)督，便于工程管理的規(guī)范性。當(dāng)工程項(xiàng)目會(huì)計(jì)部進(jìn)行日常賬目統(tǒng)計(jì)時(shí)，也可以借助該系統(tǒng)中記錄的詳細(xì)信息，及時(shí)匯總當(dāng)月使用材料數(shù)據(jù)，并對(duì)塔吊吊取構(gòu)件重量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為后期項(xiàng)目管理和優(yōu)化分析提供重要的參考依據(jù)。

2.3 降低塔吊施工中安全風(fēng)險(xiǎn)

在高層建筑施工現(xiàn)場(chǎng)智能化塔吊防碰撞系統(tǒng)中，自身設(shè)有風(fēng)速儀和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，它能夠高效協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員及時(shí)有效了解周邊地區(qū)的風(fēng)速變化，正因?yàn)楦邔咏ㄖ┕がF(xiàn)場(chǎng)塔吊風(fēng)速與附近建筑物的風(fēng)速存在差異，本項(xiàng)目采用防碰撞系統(tǒng)，不僅可以有效避免接收信號(hào)的工人與塔吊司機(jī)間對(duì)于風(fēng)速不一致的長(zhǎng)時(shí)間討論，減少爭(zhēng)議，提升了實(shí)際工作效率，而且強(qiáng)化了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工中的安全管控。

3 人工智能技術(shù)在塔吊上的應(yīng)用分析

3.1 圖像傳感技術(shù)

目前，圖像傳感技術(shù)是無(wú)人駕駛汽車中重要的應(yīng)用手段，無(wú)人駕駛汽車之所以可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，其主要原因是借助圖像傳感器技術(shù)，能夠及時(shí)檢測(cè)到汽車是否偏離正常的道路運(yùn)行軌跡，并進(jìn)行預(yù)判。在無(wú)人駕駛汽車正常行駛過(guò)程中，能通過(guò)感知技術(shù)及時(shí)有效了解到汽車附近障礙物的存在信息，并利用圖像傳感技術(shù)將路況信息上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)路況資源共享，同樣，這對(duì)于高層建筑施工過(guò)程中塔吊間安全運(yùn)行也至關(guān)重要。受天氣狀況、相機(jī)位置和汽車車速等因素的影響，可能會(huì)導(dǎo)致汽車對(duì)周邊路況信息判斷出現(xiàn)偏差，但整體方向不會(huì)出現(xiàn)重大失誤，正因?yàn)槿绱?，該?xiàng)技術(shù)可以保證無(wú)人駕駛汽車的安全運(yùn)行。而這種技術(shù)完全可以應(yīng)用在高層建筑施工條件下塔吊的駕駛過(guò)程中，讓塔吊自動(dòng)完成建筑物件吊取操作工作。由于塔吊在操作過(guò)程中存在一定技術(shù)難度，造成人員的塔吊操控技術(shù)水平差異較大，存在安全隱患，同時(shí)還要對(duì)實(shí)際操作人員進(jìn)行定期考核和培訓(xùn)，然而通過(guò)塔吊人工智能系統(tǒng)的機(jī)械操作，不僅可以有效減少人為因素的干擾，而且還可提升高層建筑施工效率和安全等級(jí)。

3.2 雷達(dá)技術(shù)

無(wú)人駕駛汽車中所應(yīng)用的還有毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)等技術(shù)，也可以應(yīng)用于塔吊施工中。毫米波雷達(dá)主要是為了輔助駕駛員正確判斷與障礙物之間的實(shí)際距離，比如在倒車時(shí)可準(zhǔn)確測(cè)量方位及距離，現(xiàn)如今多數(shù)車輛都安裝了毫米波雷達(dá)，可起到有效躲避障礙物的作用。而激光雷達(dá)主要是為了檢測(cè)動(dòng)態(tài)障礙物，通過(guò)對(duì)它的特征及運(yùn)動(dòng)軌跡的分析，可以為無(wú)人駕駛汽車提供重要的參考依據(jù)，以便在駕駛過(guò)程中不會(huì)與動(dòng)態(tài)障礙物發(fā)生摩擦和碰撞，確保在整體環(huán)境中的駕駛安全，這對(duì)于高層建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的塔吊實(shí)際操作過(guò)程可發(fā)揮重要作用，為避免塔吊與飛翔的生物或其它動(dòng)態(tài)物體發(fā)生碰撞提供技術(shù)支撐，有助于提升塔吊運(yùn)行過(guò)程中的安全性。

3.3 執(zhí)行系統(tǒng)

人工智能系統(tǒng)與智能型防碰撞系統(tǒng)具有相似的作用，均利用傳感器尋找目標(biāo)物，并合理判斷塔吊運(yùn)輸路徑是否存在安全問題。人工智能系統(tǒng)中的執(zhí)行系統(tǒng)，它主要是通過(guò)環(huán)境差異，智能選取適宜的操作途徑，實(shí)現(xiàn)真正的智能運(yùn)作。當(dāng)塔吊一旦接收到傳輸系統(tǒng)提供的運(yùn)輸貨物指令時(shí)，首先需判斷塔吊在該路徑運(yùn)行中是否存在影響塔吊行進(jìn)的障礙物，若發(fā)現(xiàn)可能存在碰撞現(xiàn)象時(shí)，則立即發(fā)出報(bào)警提示，待系統(tǒng)重新輸入貨物運(yùn)輸路徑指令后塔吊再重新運(yùn)輸；當(dāng)給出塔吊在行進(jìn)路徑中不存在障礙物時(shí)，會(huì)根據(jù)傳輸系統(tǒng)的指令將貨物運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)，并根據(jù)毫米波雷達(dá)判斷定位信息是否準(zhǔn)確，若由于天氣原因出現(xiàn)不準(zhǔn)確現(xiàn)象則發(fā)出警報(bào)，讓工作人員手動(dòng)調(diào)整定位，若系統(tǒng)判斷準(zhǔn)確無(wú)誤，則按照系統(tǒng)指令，塔吊完成繩索下放貨物運(yùn)輸工作；當(dāng)所需塔吊吊取的貨物超出正常范圍時(shí)，則系統(tǒng)會(huì)將具體信息上報(bào)給操控人員，并由工作人員自行調(diào)整貨物重量，若在工程項(xiàng)目規(guī)定的范圍內(nèi)，則系統(tǒng)會(huì)自行判斷是否存在偏離重心現(xiàn)象，重心若不穩(wěn)很容易發(fā)生安全事故。如果存在此問題時(shí)，塔吊人工智能系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)預(yù)警，待工作人員重調(diào)重心后塔吊繼續(xù)正常操作，在這過(guò)程中所形成的信息會(huì)全部由黑匣子記錄起來(lái)，以便后期出現(xiàn)問題可以找到相關(guān)數(shù)據(jù)，便于計(jì)算的優(yōu)化和改進(jìn)。

人工智能技術(shù)已經(jīng)充分應(yīng)用在無(wú)人駕駛汽車中，而且能夠確保其正常在路面上行駛。而若將這一技術(shù)應(yīng)用在高層建筑施工的塔吊作業(yè)中，并與之完美結(jié)合，則可實(shí)現(xiàn)管理人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)塔吊使用狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控，而且所使用的報(bào)警系統(tǒng)也可以幫助工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并加以妥善解決，可以有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)將人工智能系統(tǒng)與塔吊操控系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，可以解決現(xiàn)實(shí)施工中由于視線不清和指揮不當(dāng)所造成的塔吊碰撞安全事件，以及重大傷亡事故，未來(lái)人工智能技術(shù)必將廣泛應(yīng)用在塔吊工作中，并可有效促進(jìn)建筑行業(yè)的高效發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，將無(wú)人駕駛汽車環(huán)境感知、導(dǎo)航定位技術(shù)和防撞技術(shù)應(yīng)用于高層建筑塔吊施工中，可以有效實(shí)現(xiàn)貨物自動(dòng)快速提取操作，同時(shí)通過(guò)應(yīng)用智能型防碰撞系統(tǒng)來(lái)解決以往塔吊起重臂桿時(shí)常碰撞現(xiàn)象，以此保證工作人員的人身安全，另外，隨著人工智能技術(shù)的不斷改進(jìn)，高層建筑施工中塔吊的應(yīng)用會(huì)更加安全和高效。