物联网技术在升降机安全监测中的应用研究

2015-05-23李中庆

山西建筑 2015年21期

李中庆

(广州工程总承包集团有限公司，广东广州 510310)

0 引言

物联网概念的提出，最早出现于1999年，总体来说，它是指利用各类传感器或RFID射频等前端设备，感知和收集信号，并与现有的互联网相互衔接，将信息传递到后端处理分析的一项新技术。从技术架构上来看，物联网可分为三层:感知层、网络层和应用层，分别对应网络系统的前端、中间层和后端。感知层由各种传感器、传感器网关、RFID射频器等构成，例如建筑工程领域常见的重量传感器、高度传感器、温湿度传感器、RFID标签读写器、摄像头、GPS等感知终端。网络层由各种有线和无线通信网，如Wifi，ZigBee，3G，4G 以及更加隐蔽的云计算平台等组成［1］。应用层是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口，它与行业需求结合，具备数据分析与预警功能，实现物联网的智能应用［2］。

物联网的行业特性主要体现在其应用领域内，目前在建设工程领域已经积累很多成功的案例，如采用物联网技术的高大支模体系动态监测预警系统、起重和升降机设备动态管理系统、深基坑动态监测系统、工地出入口车辆动态监视系统等;并逐步向细分、深入、复合方向发展。未来将出现从地基基础施工开始，直到项目工程完工交付使用的全过程、一体化的物联网安全施工生产解决方案。

1 升降机设备运行中主要安全隐患分析

作为施工现场常用的物料与人员提升设备，升降机的主要安全生产隐患可归纳为以下几点:重量(物料和人员)超载的危险;运行超速的危险;超行程限位(上下限位、极限限位)的危险;吊笼门关闭不严的运行危险;升降机导轨架安装不平顺导致脱轨的危险;运行轨道障碍物碰撞与倾覆的危险;导轨及吊笼带电、触电的危险。

2 利用物联网技术实现升降机设备安全监测的一体化平台设计

2.1 物联网升降机监测一体化平台前端采集层设计

升降机工作的特点，决定了很多监测参数和数据，必须在升降机运行状态下进行采集，采集过程中不得进行人工干预，以确保采集数据的独立性和准确性。应用传感器和网络控制器，组建物联网升降机监测一体化平台的智能前端，是整体解决方案的最关键部分。系统设计如图1所示，安装示意图如图2所示。

2.2 物联网升降机监测一体化平台中间传输层设计

升降机是施工现场的临时起重设备，距离监控中心远近不一，工作时往往和其他土建施工作业面交叉，现场环境容易对传输线缆造成损害;因此，在设计监测一体化平台中间层的传输介质时，优先考虑选用稳定、高速的无线局域网传输网络，如Wifi，ZigBee等;如果控制中心不在施工现场，而在远离项目所在地的其他地区(如集团中心)，则可以选用基于电信或移动的互联网3G，4G网络，远距离传输监测数据，实现真正意义上的移动物联网，如图3所示。

图1 基于物联网的升降机监测一体化平台的前端传感器和网络控制器组成

图2 运行传感器及网络控制器安装示意图

图3 基于移动物联网的升降机监测一体化平台中间传输层示意图

2.3 物联网升降机监测一体化平台后端数据分析与预警系统设计

升降机工况监测的目的，是及时收集和掌握升降机运行参数，分析其运行状态和发展变化趋势，及时提出预警。一体化平台的后台，是运行在服务器上的数据分析系统，并通过通讯网关，采用声音报警、手机短信、电子邮件等方式及时发送预报警信息。

数据分析系统的主要功能包括:实时监测分析升降梯的载重、人数、速度(防坠)、高度限位、门锁状态、导轨架倾斜、轨道障碍物、笼内视频监控、操作人员、身份管理等的安全信息;远程实现对升降机运动状态的准确控制，实现升降机运动状态的“慢速启动—加速运行—减速到达”的精确控制;在系统出现危险、收到楼层呼叫、电梯启动运行时、电梯达到目标层时均会自动发出语音播报系统或后台手机短信提醒;断电和漏电保护，在意外断电和漏电的情况下系统能够依靠备用电源将设备进行切换和安全锁定，提高设备安全性。

图4 物联网技术在建筑工程升降机设备安全监测中的应用实例

3 应用实例

该系统自2014年以来，先后在广州市国家档案馆二期工程、芳村逸彩新世界1C组团B5栋住宅楼等项目上得到应用和推广，实现良好的安全预警功能。在广州市国家档案馆二期工程中，智能升降机检测平台，通过前端传感器，自动采集包括额重、载重、倾角、风速、高度、吊笼闭合、触电等10余种参数，并与后台报警系统和限位系统紧密配合，动态掌握升降机的运行态势，对及时发现、排除危险隐患，主动制止和避免升降机重大安全事故的发生，起到良好作用，如图4所示。