无人机安全检查塔式起重机技术应用——以厦门特房·嘉湾B1-2地块工程为例

张 旭

(厦门特房建设工程集团有限公司 福建厦门 361008)

0 引言

近些年来，塔式起重机事故频发，究其主要原因在于塔式起重机安全检查投入成本较高，导致日常安全检查频率低、效果差[1]。因此，利用无人机检查技术替代人工对塔机进行安全检查，成为一种行之有效的手段。经过一年多时间的实际应用发现，利用无人机检查塔式超重机安全，既节约了大量人力成本，又能及时排查应用项目现场塔机隐患，零事故发生，取得了良好的效果。基于无人机检查塔式起重机安全云优势，博得了建筑工程界的青睐，本文拟以厦门某工程为案例，阐述无人机检查塔式起重机安全的技术应用技术流和分析其经济效益。

1 案例工程应用无人机巡检背景

案例项目特房·嘉湾B1-2地块工程，位于厦门市同安区，总建筑面积约18万m2，项目由13栋高层建筑组成，共有8台塔式起重机和13台施工升降机，设备多、范围广的同时项目采用铝合金模板和附着式升降脚手架技术，对设备的安全管理带来一定的难度。

在启用无人机检查技术之前，该项目现场大型设备日常巡检、维护，主要是人工完成，工作量大，危险性极高[2]，特别是该项目位于沿海区域台风多发地区，检查者必须冒着生命危险进行安全检查。而无人机技术具备对工作环境要求低、覆盖范围广，并具有高空、远距离、快速的能力，搭载摄像头可满足航拍功能，使用者在地面就可以对起重设备进行全方位检查，既安全又能及时发现安全隐患。因此，项目部决定从2017年9月开始，使用塔式起重机无人机巡检技术。

2 采用无人机安全巡检技术优势

将无人机应用在日常巡检工作中相对传统人工巡检，具备以下优势：

(1)不受时间限制：使用无人机可以在夜间对设备进行排查，避免夜间登高作业可能导致的安全事故[3]。

(2)提高工作效率：无人机搭载高清摄像头，通过拍摄的高清照片，可以快速有效地对现场各个角落进行检查，特别是对塔式起重机的检查，如采用人工巡查，一个现场管理员检查一台塔式起重机需35min，而采用无人机巡检技术只需15min，而且检查人员无需登高作业，既高效又安全。

(3)提高工作质量：无人机巡检拍摄的照片，为广大管理人员带来了很多便利，以往人工巡检拍摄的照片受制于地形和安全考虑，很多照片不能充分体现检查者的意愿，对存在的隐患描述也不够清晰；采用无人机巡检技术拍摄的照片，不仅高精度而且是全方位、多角度的拍摄，极大地提高了塔式起重机巡检工作质量，也为整改人员明确了整改方向，节约了工作时间。

3 无人机信息和检查前准备工作

3.1 无人机型号

如图1所示，采用大疆精灵4pro无人机，该无人机具有续航、高拍摄精度等特性。

图1 项目采用的无人机

3.2 辅助工具

手机(安卓或IOS都可以)、数据线、塔式起重机无人机安全检查表，检查表如图2所示。

图2 塔式起重机无人机安全检查表

3.3 飞行及采集设置

(1)操控无人机的APP：DJiGo4无人机飞行时，手机需打开GPS，与遥控器连接，传导相机数据。因飞行器与遥控器采用频率连接，GPS信号良好时，无人机可以实现精准定位；GPS信号较差但光照良好时，无人机利用视觉系统实现定位，但悬停精度会变差；GPS信号较差并且光照条件也差的时候，无人机不能实现精确悬停，仅提供姿态增穏。因此，飞行航线应设置为直线，尽量避开高大树木及建筑物，防止信号中断，飞行高度最高为120m，随项目塔机高度变化，调整飞行高度，最大上升速度6m/s，最大下降速度4m/s，最大水平飞行速度20m/s 。

(2)软件：Photoshop，ppt，word当拍摄环境较暗或者过亮时，通过photoshop调整图片曝光度、色阶或者饱和度，对图片进行修复调整，或者对隐患重点圈出来。后期在每周安全会议上采用PPT进行安全隐患公示。

3.4 人员配置

现场安全员或机管员1名负责监视地面，利用专业知识发现安全隐患，并记录和截图。无人机操作员一名，正常为项目部实习生，先由公司专业技术人员对其进行操作培训，培训合格后方可操作无人机，如图3所示。

图3 无人机检查人员

3.5 检查计划

3.5.1日常检查

应用项目每个月前3周周日上午8点～11点，检查项目范围内所有塔式起重机，下午3点～6点检查项目范围内所有施工升降机，如图4所示。

图4 无人机现场检查图片

3.5.2维修保养检查

每个月25日，项目一体化单位组织专业人员对所有设备进行检查及维修保养，项目部的无人机会参与其中，对一体化单位的维修保养情况进行抽查。一旦发现维修保养不到位，即要求一体化单位及时整改，并对一体化检查的问题和无人机检查的问题进行比对。

3.5.3专项检查

根据上级文件和公司主管部门要求，进行各类专项检查，如图5所示。

图5 检查人员发现隐患

4 无人机安全检查塔式起重机流程

4.1 无人机飞行流程设置

(1)无人机飞行设置步骤

因采用定点拍摄，所以无人机飞控设置采用GPS模式。即：打开飞行器和遥控器，连接手机，点击右上方菜单，选择P模式，即GPS模式。

(2)信息采集设置及步骤

当飞行器进入飞行模式时，点击手机右上方菜单栏，选择拍照模式；在天气良好，光线充足时，无需设置光线亮度，系统默认亮度即可；当夜间飞行时，打开夜间模式。如需拍摄视频，选择录像模式，退出设置后，点击手机屏幕右侧拍摄圆点开始拍摄；拍摄结束再次点击拍摄圆点。设置完成后，检查手机屏幕上方的光线、GPS信号等状态是否就位，无警告出现即可起飞。在起飞过程中，若遇大风，GPS信号弱时，需及时调整天线，注意GPS信号强弱；当信号中断时，点击手机左上方自动返航；当返航途中，信号恢复时，应及时退出自动返航，避免撞击障碍物。

(3)信息数据后处理步骤

通过数据线连接飞行器和电脑，将储存在飞行器中的图片传输到电脑中查看、筛选适当的图片进行保存。

4.2 无人机安全检查塔式起重机具体操作流程

(1)塔顶部检查:操作员操作无人机顶部，距离塔尖2m时，保持不动，利用摄像头传回的影响，检查塔顶金属构件是否连接良好，开口销是否打开，滑轮是否转动灵活、可靠、无卡塞现象，起重力矩限制器、起重量限制器、回转限制器是否被人为损坏。

(2)塔机后臂处检查：操作无人机飞往塔机后臂处，检查压重、配重是否按照说明书要求安装，钢丝绳排列是否整齐，润滑是否到位，刹车片磨损是否超过规范要求，制动器有无漏油等。

(3)驾驶室检查：操作无人机至驾驶室位置悬停，检查司机室有无灭火器，机械性能牌是否设置。

(4)附着装置检查：操作无人机检查附着装置，附着装置和塔机连接是否可靠，附着框、锚杆、拉杆、锚固端等连接螺栓、销轴是否齐全可靠，垫块、楔块是否齐全可靠。(注：从最上一道附着检查至最底部附着)

(5)塔机大臂处检查：操作无人机从驾驶室轴线位置检查至大臂末端进行检查，重点检查各部件、附件、连接结构是否齐全，位置是否正确，有无变形、开裂，小车断绳、断轴装置是否有效设置，钢丝绳润滑和磨损能否满足使用需求，各滑轮是否转动灵活，无异响。

(6) 吊钩检查：操作无人机与塔吊吊钩位置平行，检查吊钩磨损程度，保险装置是否可靠。

(7) 标准节及连接螺栓检查：利用无人机逐个标准节检查，标准节连接螺栓是否松动，标准节是否存在变形、开裂情况。

(8)顶升装置检查：检查顶升横梁防脱装置是否完好可靠，油缸油管是否破损漏油。

(9)悬臂高度检查：操作无人机至最上一道附着处，利用无人机测距技术，检查塔式起重机附着点至大臂铰点高度是否满足说明书和地方对台风季节相关规定及要求。

(10) 基础检查：操作无人机飞至上方2m处，检查塔吊基础是否有积水，地脚螺栓螺母是否有可见松动，防雷装置是否可靠。

(11)安全距离检查：机管员通知地面指挥人员。将2台塔式起重机大臂运行至交叉点，操作无人机测量2台塔式起重机之间的安全距离能否满足安全使用需求。

5 无人机安全检查经济效益与工作质量分析

以嘉湾B1-2项目12月实际检查为例，2018年12月份对项目组织对现场8台塔式起重机开展塔式起重机无人机巡检4次，检查发现现场塔式起重机安全隐患17条，平均每次检查用时1.5h，投入人力2人，无人机一台。该项目开工之前未引入无人机安全巡检技术，2018年12月25日由租赁单位开展一次人工塔式起重机安全月检，投入人力4人，用时8h发现安全隐患6条。统计具体数据详见表1～表2。

表1 工作质量分析

表2 工作成本分析

综上数据显示，无人机巡检的优势非常明显，不仅节约了时间，提高了效率，同时检查质量也是不落下风。无人机巡检在同等检查条件下，节约了大量的时间成本和人工成本。

6 结语

使用塔式起重机无人机巡检技术，项目部管理人员在日常管理中可以只花费少量的费用，就可以掌握现场各台塔式起重机安全运转情况。塔式起重机日常管理中存在一定的危险性较大工程，无人机巡检技术提供了极大的便利和安全性。可以说，随着无人机技术的日益成熟，其必将成为日后现场管理者手中的一把利器。