大型水电工程起重设备群防碰撞避让监控技术

吕国伟 张智勇 徐嘉伟

（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610299）

0 引言

起重吊装设备主要包括缆索起重机、圆筒门式起重机、塔式起重机、桥式起重机等。塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备又名“塔式起重机”，以一节一节的接长，用来起吊施工用的钢筋、木楞、混凝土、钢管等施工的原材料，塔吊是工地上一种必不可少的设备，塔吊在进行操作时需要将检测器安装在塔吊的吊钩上方进行操作使用，方便工作人员进行吊钩的移动使用，避免产生危险。另外，施工现场可能存在多台塔机同时工作，由于施工场地有限，多台塔机工作区域相互交叉，存在发生碰撞的可能性，安全生产风险管理难度大。

现有的吊钩传感器存在外部防护不够安全，同时在进行对接安装时不够牢固，内部没有防护罩进行保护，导致内部的部件容易受到损坏，无法进行使用的缺点；同时，施工现场大型起重设备尚未有完善的防撞安全监控系统对其进行监测与控制，安全隐患不能从本质上消除。因此，为提高起重设备的本质安全性能，本文对吊钩传感器的设计安装与吊装作业的防碰撞避让技术进行了研究。研究设计了一种大型塔吊吊钩毫米波雷达传感器安装结构，实现了使用固定机构进行内部贯穿固定连接，使操作对接更加紧密牢固，解决了原有的设备连接不够牢固的问题，提高了安装运行的效率；设计了大型起重机群防碰撞避让系统，降低了起重设备运行干扰、消除了相互碰撞的安全生产风险。

1 研究内容

为解决起重吊装设备吊钩传感器安装结构不牢固、运行效率低，起重机群交叉触碰等安全问题，对吊钩毫米波雷达传感器安装结构以及起重机群防碰撞避让技术（见图1）进行了研究。

图1 起重设备防碰撞避让系统安装示意图

1.1 大型塔吊吊钩毫米波雷达传感器的安装

塔吊在进行操作时需要将检测器安装在塔吊的吊钩上方进行操作使用，在进行操作时通过传感器的四周固定机构进行对接，将传感器进行固定，同时与外部的吊钩进行固定，方便进行安装的同时，提高操作使用速度，同时内部设有防护罩进行保护，提高传感器的使用寿命时间。

1.2 大型起重机群防碰撞避让系统原理

利用起重设备力矩系统内的吊钩高度及吊臂角度、幅度参数等，建立多台设备的组网，从主动防碰撞、被动防碰撞和辅助防碰撞三个方面进一步完善了设备运行期间的防碰撞预警通讯。利用外部接收移动存储设备，导出起重设备运行期间防碰撞安全监控系统空间限位、视频监控、力矩系统等数据记录、轨迹图、实时视频，供后期数据调查与分析。图2 所示是防碰撞安全监控系统原理框图。

图2 防碰撞安全监控系统原理框图

2 技术方法分析

2.1 吊钩毫米波雷达传感器安装结构

2.1.1 安装方式

大型塔吊吊钩毫米波雷达传感器安装结构主视图、正视全剖图以及防护结构示意图分别见图3、图4 和图5。从图3～图5 可知，传感器安装结构包括箱体1、固定机构2（螺栓201、连接柱202、卡合柱203）、垫板3、对接筒4、顶柱5、壳体6、定位板7、支柱8、防护机构9（保护罩901、转轴902、底板903、安装板904、把手905）、承受板10。

其中，箱体的外壁固定连接有固定机构，固定机构由螺栓、连接柱和卡合柱组成。箱体的内壁固定连接有壳体，所示壳体的内壁固定连接有定位板，定位板的上方固定连接有支柱，定位板的一侧固定连接有防护机构，定位板的下方固定连接有承受板。另外，箱体与固定机构之间紧密贴合，箱体与壳体的中轴线之间相重合，壳体与定位板之间紧密贴合，定位板与支柱之间通过焊接相连接，定位板与防护机构之间紧密贴合，防护机构与承受板之间通过焊接相连接。

图3 传感器安装主视结构示意图

图4 传感器安装正视全剖结构示意图

图5 传感器防护机构结构示意图

工作时，通过箱体1、固定机构2、定位板7、支柱8、防护机构9、保护罩901 和转轴902 的相互配合连接使用，实现了使用固定机构2 进行内部贯穿固定连接，通过手动旋转固定机构2 进行打开设备，然后通过内部的防护机构9 进行部件的连接使用，直接拿持把手905 向上方进行拉动，使保护罩901 连接的转轴902 进行旋转打开使用，安装时配合内部的支柱8 进行定位固定，使操作对接更加紧密牢固，解决了原有的设备连接不够牢固的问题，提高了安装运行的效率。

2.1.2 工作原理

箱体1 的一端固定连接有垫板3，且垫板3 与箱体1 的中轴线之间相重合；工作时，通过箱体1 和垫板3 进行连接，使操作安装时连接处的垫板3 受力更大，更加紧密；箱体1 的一侧固定连接有对接筒4，且对接筒4 与箱体1 之间紧密贴合，工作时，通过对接筒4进行内部传感器检测头的放置，外部能够进行防护使用；箱体1 的正面固定连接有顶柱5，且箱体1 与顶柱5 之间通过焊接相连接；工作时，通过顶柱5 进行外部的对接，能够对其他设备进行顶紧，减少设备的外壳磨损。

固定机构2 包含有螺栓201、连接柱202 和卡合柱203，且螺栓201 的下方固定连接有连接柱202，且连接柱202 与螺栓201 的中轴线之间相重合。工作时，通过螺栓201 直接手动旋转打开，使操作安装更加快速。

连接柱202 的下方固定连接有卡合柱203，且卡合柱203 与连接柱202 之间通过焊接相连接。工作时，通过卡合柱203 进行加成固定，能够直接与外部设备进行连接固定，方便设备进行安装使用。

防护机构9 包含有保护罩901、转轴902、底板903、安装板904和把手905，且保护罩901 的外壁活动连接有转轴902，且转轴902的外壁固定连接有底板903，且保护罩901 与转轴902 之间构成旋转结构。工作时，通过保护罩901 进行外部连接，提高内部部件的使用安全性，增加使用寿命时间。

底板903 的外壁固定连接有安装板904，且安装板904 的上方固定连接有把手905，且把手905 与安装板904 之间通过焊接相连接。工作时，通过安装板904 和底板903 进行连接，使部件之间的贴合更加紧密，提高密封性。

总的来说，通过将设备的箱体1 进行拿持，使用固定机构2 进行内部贯穿固定连接，通过手动旋转固定机构2 进行打开设备，然后通过内部的防护机构9 进行部件的连接使用，直接拿持把手905向上方进行拉动，使保护罩901 连接的转轴902 进行旋转打开使用，然后进行使用，将设备进行对接固定，通过连接固定机构2 与外部设备进行固定安装使用。

2.2 创新内容

为了弥补现有技术的不足，解决传感器外部防护不够安全，同时在进行对接安装时不够牢固，内部没有防护罩进行保护，导致内部的部件容易受到损坏，无法进行使用的问题，提出的大型塔吊吊钩毫米波雷达传感器安装结构，可解决该问题。

解决其技术问题所采用的技术方案是：采用大型塔吊吊钩毫米波雷达传感器安装结构，包括箱体，箱体的外壁固定连接有固定机构，箱体的内壁固定连接有壳体，所示壳体的内壁固定连接有定位板，定位板的上方固定连接有支柱，定位板的一侧固定连接有防护机构，定位板的下方固定连接有承受板，箱体与固定机构之间紧密贴合，箱体与壳体的中轴线之间相重合。

壳体与定位板之间紧密贴合，定位板与支柱之间通过焊接相连接，定位板与防护机构之间紧密贴合，防护机构与承受板之间通过焊接相连接。

箱体的一端固定连接有垫板，且垫板与箱体的中轴线之间相重合，通过箱体和垫板进行连接，使操作安装时连接处的垫板受力更大，更加紧密。

箱体的一侧固定连接有对接筒，且对接筒与箱体之间紧密贴合，通过对接筒进行内部传感器检测头的放置，外部能够进行防护使用。

箱体的正面固定连接有顶柱，且箱体与顶柱之间通过焊接相连接，通过顶柱进行外部的对接，能够对其他设备进行顶紧，减少设备的外壳磨损。

固定机构包含有螺栓、连接柱和卡合柱，且螺栓的下方固定连接有连接柱，且连接柱与螺栓的中轴线之间相重合，通过螺栓直接手动旋转打开，使操作安装更加快速。

连接柱的下方固定连接有卡合柱，且卡合柱与连接柱之间通过焊接相连接，通过卡合柱进行加成固定，能够直接与外部设备进行连接固定，方便设备进行安装使用。

防护机构包含有保护罩、转轴、底板、安装板和把手，且保护罩的外壁活动连接有转轴，且转轴的外壁固定连接有底板，且保护罩与转轴之间构成旋转结构，通过保护罩进行外部连接，提高内部部件的使用安全性，增加使用寿命时间。

底板的外壁固定连接有安装板，且安装板的上方固定连接有把手，且把手与安装板之间通过焊接相连接，通过安装板和底板进行连接，使部件之间的贴合更加紧密，提高密封性。

3 结束语

通过箱体、固定机构、定位板、支柱、防护机构、保护罩和转轴的相互配合连接使用，实现了使用固定机构进行内部贯穿固定连接，通过手动旋转固定机构进行打开设备，然后通过内部的防护机构进行部件的连接使用，直接拿持把手向上方进行拉动，使保护罩连接的转轴进行旋转打开使用，安装时配合内部的支柱进行定位固定，使操作对接更加紧密牢固，解决了原有的设备连接不够牢固的问题，提高了安装运行的效率。

通过保护罩、转轴、底板、安装板、把手和承受板的相互配合连接使用，实现了通过内部的保护罩进行部件的连接，能够进行防护，减少内部部件的损坏，通过配合连接的安装板和底板使部件对接更加紧密，解决了原有的设备内部保护不够高效，使用寿命降低的问题，提高了操作使用的适应性。