惠科第8.6代薄膜晶体管液晶显示器件项目主厂房位于安徽省滁州市经济开发区苏滁大道,总建筑面积约63万m²,建筑高度46.2m,平面尺寸427.45m×361.8m,单层面积约15.46万m²。

　　 施工过程涉及8.65万t钢筋、40万个奇氏筒、107万m²模板、2.2万m³木方、7.2万t料具的吊装,实施过程中同时投入20台塔式起重机组织材料吊装,塔式起重机平面布置如图1所示。

　　 工程工期紧、吊装量大且集中,以材料吊运量较大的奇氏楼板层为例,每个劳务分区需吊运的材料数量如表1所示。

　　 塔式起重机密集投入使用,每日吊装负荷大,对塔式起重机的安全管理要求非常高。一般来说,使用过程中塔式起重机出现安全风险的主要原因是产权单位和租赁单位权、责划分不清晰,使塔式起重机管理存在漏洞,甚至造成事故,具体包括3方面:(1)设备维修和保养不及时、带病作业,造成塔式起重机安全性能下降;(2)塔式起重机安装、拆除队伍素质低,无资质、无交底,违规作业;(3)使用过程中,操作管理混乱,如作业人员无证上岗、对设备不熟悉,缺少塔式起重机指挥或由于主观判断乱指挥,造成安全事故。通过规范塔式起重机安全管理是降低安全风险的重要方法,同时还需引进技术手段,利用智能化管理提升管理水平。同时在实施过程中统计相关的吊运数据,科学高效管理塔式起重机。

　　 针对工程集中投入塔式起重机数量多、专职管理人员数量有限、运行负荷满的特点,塔式起重机难以做到过程监控全覆盖,同时人工控制荷载平衡易判断失误,需对塔式起重机平衡吊装进行智能预警研究。通过研发塔式起重机吊钩扁担平衡预警智能集成装置,以扁担梁自动分离钢丝绳避免打角、吊重不平衡导致不平衡报警、红外感应报警为基本原理,实现吊运自动免打角、吊重不平衡及人员近距预警功能。

　　 针对大型电子洁净厂房材料吊运量大,个体塔式起重机吊运能力、吊运效率对过程管理和事后总结均非常重要的特点,需统计个体塔式起重机实际吊运数据;人工统计产生偏差的可能性大,因此对塔式起重机吊运数据智能收集系统的研究非常必要。项目通过研究塔式起重机吊运数据智能收集集成装置,借助软件,以程序化操作统计吊运材料类型、质量、吊运时间等,继而通过软件实现吊运数据的自动分析与输出。

　　 塔式起重机吊运材料所用钢丝绳根据一般操作,都是直接挂在塔式起重机大钩上,由于吊运材料自身受风力、人为不经意施加外力、轻微碰撞、钢丝绳长度不完全相等、内部应力不均等影响,起吊过程中2条钢丝绳打角后,吊物易旋转,存在较大安全隐患,且不利于延长钢丝绳使用寿命。通过吊钩下端设置扁担梁(见图2),强制分开2条或4条钢丝绳,有效避免钢丝绳打角的发生。

　　 在扁担梁的外平面安装平衡感应装置,当扁担梁不平衡时进行声音报警,提醒操作人员调整钢丝绳位置及吊重,避免发生事故。

　　 在扁担梁的外立面安装红外线感应控制器,材料起吊及落地时,操作人员距感应控制器较近时进行报警,起吊钩触地和吊钩下方操作人员保持安全距离提醒的功能。

　　 扁担梁外观采用类三角形,且外边采用圆弧柔化,保证扁担梁的稳定性和柔和性。同时对上端吊钩孔采取激光打孔及磨光操作,保证吊钩孔顺滑,避免损伤主吊钩。

　　 按扁担梁最大承受180kN拉力,进行有限元建模及受力分析,经过优化设计,设计扁担梁的最小高度、宽度、厚度、形状及材质。

　　 使用时,将捆扎材料的钢丝绳在扁担梁下方的孔内系牢,将扁担梁替代钢丝绳原尖角部分,有效避免钢丝绳打角,控制材料旋转。

　　 扁担梁平衡预警装置是在扁担梁面板层安装重力凸轮、行程开关控制装置、音响和警示灯系统,起吊过程中通过不平衡或歪拉斜吊迫使凸轮转动,触碰行程开关按钮,从而打开音响系统和警示灯系统,实现不平衡吊装报警的功能。

　　 音响系统事先录制违章作业警示语,警示操作人员作业已违规;警示灯偏向显示,仅在不平衡较重一侧闪烁,从而帮助操作人员尽快识别不平衡位置,重新绑钩材料,或调整垂直吊运方向。在装置外设置的保护装置采用外防护罩形式,用铁板制作而成,起防雨、防撞的作用。

　　 红外线感应控制开关是智能非接触式开关,该感应器利用红外光对物体漫反射的原理,当人或物体进入感应器正前方的感应范围时立即判断并感应,从而控制输出信号;人或物体离开感应范围后立即判断没有感应,解除输出信号,从而达到智能控制的目的(也可定做反向输出)。该装置结合内置音响,在吊钩距地面2m时进行报警,以确保起吊和吊钩落地时的人员安全。

　　 电源控制的电路主要为音响、警示灯和可视化系统供电,采用干电池和太阳能供电,将音响、警示灯电源线连接到行程开关,即可实现以上功能。可视化系统供电采取远程接线传输。

　　 该装置在滁州惠科项目中,大幅度提高塔式起重机使用的安全性,基本避免塔式起重机斜拉斜吊和吊钩触底,对劳务工人和指挥人员的设备安全操作起较大帮助;有效避免塔式起重机使用过程中钢丝绳打角的问题,当操作人员距吊钩较近时及时报警提醒,在安全管理中发挥重要作用。

　　 该装置利用数据采集终端输入设备,塔式起重机数据采集操作系统包含钢筋、钢管、箍筋、木方、配电箱等输入设备,集成可编程序控制器,实现数据的采集与传输,通过PDTC(PLC data to cloud)数据云端传输模块,将DB15高速传输数据线与数据采集终端输入设备相连,将采集数据传送至云端数据储存服务器,最终由终端数据采集储存软件实现对云端服务器的访问,可实时查看各塔式起重机运转数据与分析图表。该终端数据采集储存软件可安装于任意设备。

　　 数据采集终端输入设备由液晶触摸显示屏、可编程序控制器组成。主要操作是人工点击所吊材料界面,系统开始自动计时,点击吊装完成界面,计时结束,形成1次吊装记录。为保障记录的可靠性和时效性,程序设定起始时间>1min为有效使用时间,<1min记录时间为0。此装置的主要功能是实现数据的半自动化采集和传输。

　　 重量传感器主要由应变计、可调节支撑杆、滑轮、数据线组成。该装置通过连接数据采集终端输入设备,形成联动装置,实现每吊材料质量数据的及时采集。

　　 云端数据储存服务器为在网络云端建立虚拟大数据储存服务区,实现数据的实时储存,可将所有使用该采集装置的数据进行分类储存,以便于检索与查看同类型塔式起重机、同类型项目、特定塔式起重机的吊运数据。

　　 终端数据采集储存软件为终端数据处理软件,实现与云端数据储存服务器的连接。可实时查看和统计分析采集的各项数据,形成所需报表,以大数据的形式直观反映塔式起重机运转情况、项目的生产运行情况,通过大数据的集中整理分析,实现各项目数据化的类比。

　　 为保障设备供电的稳定性和安全性,整套设备设计配置24V电源适配器,同时为数据采集终端输入设备、PDTC装置进行供电。

　　 该系统在滁州惠科项目中大幅度提高塔式起重机的使用效率,减少租赁单位与劳务队伍的争议;实时监督租赁单位运营,保障塔式起重机运行效率,降低塔式起重机投诉率;通过数据分析,直观分析现场各区施工节奏是否正常,促进施工生产顺利进行。

　　 以全球最大单体电子洁净厂房———滁州惠科项目主厂房为背景,针对20台塔式起重机同时投入作业时的吊运安全管理问题及实际吊运数据需求,文中介绍了吊钩平衡预警智能集成装置和吊运数据智能收集集成装置的技术原理,并说明研制成功且投入应用后各自的实施情况,该系统解决个体塔式起重机超荷载吊装问题和智能收集吊运数据问题,实现个体塔式起重机智能安全运行和数据收集,节约人力投入。