移动式起重机安全作业辅助管理信息系统

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1 研究背景

1.1 起重机械安全事故频发

根据国家市场监督管理总局对特种设备登记数量情况通报,截至2017年底,全国特种设备总量达1296.52万台,其中从2013年～2017年:起重机械保有量为310.44～226.26万台,在九大特种设备中占比17.26%～23%,而起重机的事故占比在2016年高达40.34%;死亡人数占比在2016年高达51.67%、2017年47.41%、2015年41.01%;从事故场地来看,建设工地和建筑业事故中2016年高达63起,占比高达27.04%。起重机械事故长期居特种设备上报事故数量首位。［1］

从事故原因通报中可见,违章作业或操作不当是首要原因,另外安全管理缺失等也是重要的因素。鉴于起重机械吊装事故社会影响大,伤亡人数多,财产损失严重,因此,对吊装事故原因的分析研究,并有针对性地制定防护措施,是避免吊装事故,保护人民生命、财产安全的有效手段。

1.2 传统管理模式难以从根本上杜绝安全事故

起重机械作为重要的施工手段,吊装作业是工业与民用工程建设的重要工序,由于吊装作业,特别是大型设备吊装作业具有准备环节多、交叉作业深、影响面广等不可控特点,吊装事故的成因也多种多样。传统的安全管理主要表现在:吊装方案、程序作业、标准信号、交叉检查、应急预案、总结提高等6条系统性防范措施在吊装前、吊装中和吊装后不同阶段组合作用来降低吊装安全事故。

根据国家质量监督检验检疫总局的吊装事故案例,可以发现主要原因是人的不安全行为的吊装事故占到事故总数的92%,而主要原因是物的不安全状态的吊装事故占到事故总数的 8%。［2］而且,数据及协同过程管理的缺失是人的不安全行为根本原因,可见要从根本上杜绝安全事故,必须用信息化的手段加强协同管理。

表2 6条系统性防范措施作用于不同的吊装阶段［2］

2 e安全的研发目的与适用范围

移动式起重机安全作业辅助管理信息系统(简称“e安全”)是以现场吊装安全管理信息化为主题,从提升施工过程安全监管效能、严控超载违章作业、正确使用吊装设备这三个重点环节着手考虑改进措施,为吊装安全管理提供了一个新型的、得到数字化支持的解决方案。

e安全项目由“e家机械”手机APP功能模块、服务平台、“e家云盒”数据传输产品组成,以吊车(力矩限制器)运行数据为信息源,通过与吊机联网形成服务体系,为现场吊装作业人员、安全员、项目部主管、施工单位安全部、总包单位安全部、监理公司、租赁公司等提供相关服务,从施工和安全监管的不同层面控制超载这一重大“安全隐患”,达到降低施工风险的目的。

e安全项目适用于工业及民用工程项目的吊装施工安全管理,也适用于临时性吊装作业管理,具体应用根据需要由施工或租赁合同进行约定。

e安全项目通常利用现有手机和电脑,外加部分服务费便可满足使用条件,成本低,便捷有效,适合大范围推广应用。

3 e安全项目方案

3.1 e安全服务系统

e安全项目以吊机(力矩限制器)为信息源,运行数据经项目服务平台分析处理后推送给现场的授权使用人员。

图1 e安全服务系统示意图

e家云盒根据不同厂家的线束标准,分别设计了不同的快速接头,免拆装、免破线,简便快速安装。平均安装时间在5min以内,最快1min之内。集成RS232和CAN总线两种通讯方式,对目前大多数厂家的力限器进行数据读取,采集的数据将实时回传到后台服务器,再由软件工程师对数据进行存储、分析后推送至APP进行展示。云盒采用北斗、GPS双模定位,将定位综合误差控制在10m以内,方便大型施工现场对设备位置的精准管理。

对于按新4.0标准生产的吊机,e安全项目也可采取与制造厂售后服务平台合作的方式实现服务。

3.2 e安全服务的主要内容

e安全项目主要针对超载违章作业问题。现场发生超载(负载率超过100%)等作业异常情况时:手机发出报警信号,并在异常情况持续发生三分钟后再次发出更为强烈的报警信号,用户可打开手机(下载APP)查看作业状态和有关信息。报警信号同时伴以短信通知,短信内容:作业出现异常,吊机制造厂,车型吨位,车牌号或标识,时间,地理位置,安全等级。

安全等级可以设定为:A级,极度危险,负载率超过120%;B级,危险,负载率超过100%。

另外,e安全项目还具有安全预警功能,当负载率接近超载值时(例如当负载率达到90%时),项目发出预警信号,提示注意接近红线,预警的负载率设定根据各项目不同需要由用户提出。

4 e安全项目的必要性分析

4.1 e安全项目是技术进步推动管理进步的有效举措

吊装工程施工领域安全事故频发的“重灾区”之一,而安全事故的引发原因主要是超载违章作业所致。同时,这种状况也可归结为是违背了吊机制造厂的设计标准和技术参数,没有按厂家要求去正确使用设备。

超载背后可能有起重指挥判断失误、司机岗位技能缺乏、重进度重成本而轻安全、技术方案不当、吊机选型不合理等因素影响,但不论怎么讲,超载来自“明知故犯”型的人为因素,因为吊机在负载率达到100%时会自动停机,除非人为开启“强制工作开关”继续工作。超载对于吊机设备而言,就是安全保护装置被强行关断。

吊装由起重指挥和吊车司机共同实施,表现为下达操作指令和正确执行的协同作业关系。一般情况下,超载时起重指挥和吊车司机是“知道的”,而安全员可能“不知道”,安全主管可能也“不知道”,这种信息不对称的状况使安全员不能及时有效的行使安全检查监督的职责,存在安全监管缺失的问题。

安全员是安全管理的重要组成部分,然而现场区域大,施工点多分散,吊装作业持续时间短,不断变换作业位置,加之现场做不到配备很多专职安全员从事盯人盯车式的管理,安全员人手不足,疲于奔命,管不过来是现场常见现象。

e安全项目为现场吊装施工提供了一个偏离有警示、过程可监督、作业有记录、操作可评价、问题易发现、处理有依据的管理环境,也是安全员的好助手,使他对自己范围内监管的各吊机的运行状态有所了解,利于实现生产与监督职能的平衡。

4.2 e安全项目的服务方式是适用于现场的最佳选择，具有不可替代性

吊机制造厂具有全面的系统性优势和服务能力,但其服务对象是产品用户而不是工程,售后服务不含有工程管理义务。另一方面,现场同时使用多台吊机施工,设备规格型号、生产厂家、技术要求等各有不同,决定了任何一个吊机制造厂不能单独对工程进行服务。因此,现状是现场有大量吊机施工作业,但在“单打独斗”,统一管理十分困难。

e安全项目通过与各品牌、各型号吊机联网,可使制造厂的服务延伸到工程服务,更好地实现让数据流动起来、连接起来、使用起来。

4.3 e安全项目设备安全管理“五化”

图2 设备安全管理“五化”

e安全项目通过与各吊机制造厂服务平台数据对接,实现设备在线化、信息实时化、违章趋零化、设备多元化和管理精细化。

5 e安全项目服务热点

e安全项目根据现场安全管理需要开展多方面的服务,包括:

出现作业异常情况时向起重指挥和吊车司机发出报警信号,提醒慎重,三思而行。根据要求发出预警信号作提示。现场安全员同时收到报警信号,提请了解并处理“安全隐患”。项目安全主管,单位安全部门同时接到报警信号,提请关注现场安全状态。

查看吊装作业和设备运行状态,如:吊装重量、工作半径、臂杆长度和角度、工作时间、地理位置、油耗、气象条件、故障及其他相关信息。

查看吊装作业记录,对超载情况、原因、起重指挥是否误判(如:重量、工作半径、就位高度等判断不准确)、吊车司机操作技能是否符合要求等做出技术性评价。

查看日、周、月吊装作业安全统计报表。

专家组提供措施方案,设备选型评价,专项分析等技术服务。

上用户终端电脑也可查看现场吊装总体工作状态,便于安全管理部集中进行监督和指挥以及相关的其他服务。

6 e安全项目的实施

图3 e安全项目的实施

吊机注册登记由租赁公司/车主办理。开通使用申请由租赁公司/车主办理,同时提交承租方施工及管理人员名单,手机号等有关信息。开通使用及停止使用由租赁公司/车主发送通知。“e家云盒”由租赁公司/车主采购。

通常,吊机出租方的吊机已先行登记注册,设备信息已录入项目数据库,吊机承租方需要时上网查看项目租赁供求信息即可。如果吊车承租方自选的设备不带有项目功能,也可随时进行注册登记予以解决。

7 结论

e安全项目由手机APP功能模块、服务平台、数据传输盒组成,并以吊机(力矩限制器)运行数据为信息源,通过与吊机联网形成服务系统,为现场吊装施工人员和安全管理人员提供有关安全管理的信息服务。

把“互联网+”、“物联网”、“大数据”主题对接和落位在现场吊装施工安全管理,针对超载违章作业这一行业“痛点”和施工过程安全监管效能等方面存在的问题,提出了创新型的数字化服务系统的解决方案和实施模式,降低了施工风险,也使管理事前易事后易而过程中间难的状况得到了明显改进。对提高工作效率,节约材料费用,增加设备使用寿命,降低工程人员、设备、进度、造价安全风险损失,降低公众安全(公共场所施工作业)风险损失等等具有重要意义。安全管理的成功可转化为经济效益和社会效益的提升。