关于工程机械信息化管理的应用与研究

关于工程机械信息化管理的应用与研究

雷标

中国水利水电第八工程局有限公司 湖南长沙 410004

【摘要】随着我国基建工程的快速发展，工程机械在各类工程建筑施工中担任着重要角色且使用的数量、种类、区域日益增多，布设密度不断加大。现阶段工程机械的安全管理大多停留在传统的管理模式，安全管理难度越来越大，伴随着的安全事故也时有发生，对工程建设带来不良影响和较大经济损失。本文根据自己参建工程的实践，阐述了建设工程推进工程机械信息化管理重要性以及实施措施。

【关键词】日常检查的方式；工程机械管理的理论和实践依据；工程机械信息化管理研究内容和实施方案；预期目标和成果形式；对社会经济发展和科技进步的意义，推广应用前景。

引言：现阶段我们工程管理部负责的项目在运行的工程机械共63台套，其中门式起重机10台套，塔式起重机41台套，门座式起重机2台套，布料机4台套，汽车起重机4台套，施工升降机2台套……；以上为一次安全检查的工作量：门式起重机每次进行安全检查时间大约需要2小时，塔式起重机与施工升降机因安装高度不同，检查时间大约在2-4小时，门座式起重机检查时间大约需要2小时，布料机与汽车起重检查时间大约需要1个小时；每台设备的检查照片大约在20张左右，全部检查照片1200余张，且需要根据检查内容逐一重命名，并填写相应设备的设备安全检查表，全部约1500余张，而且必须保证平均每月需要不少于安全检查四次的检查要求。

从以上检查过程可以看出我们工程管理部日常安全检查的工作量繁多，随之带来的则是检查效率不高，统计检查资料困难等情况；而且在检查过程中作业人员经常攀爬高危部位，如塔机标准节外部检查连接螺栓、销轴，起重臂拉杆连接销轴，起重臂扒杆等，给作业人员带来较大的作业风险；施工现场环境复杂多样，操作人员在视线盲区作业时只能通过对讲机盲听信号指挥，操作司机心中无数，如地铁项目龙门吊深基坑作业、操作室后方等地；在当电子产品给我们的生活带来欢乐同时，亦给操作人员带来边操作边玩手机的可能，而现场管理人员则不能实时管控操作人员行为，从而增加设备操作的危险性。

一、工程机械管理日常检查的方式

1）纸质检查表，需要手工填写并归纳整理，无法保证实时性及准确性，无法做数据归集及相关分析；

2）QQ群、微信群拍照检查，可以通过照片水印的方式达到实时到现场检查，保证检查到达指定位置。在设备众多的企业单位，每次的检查都伴随着海量的照片，查看收集不及时就会导致照片过期无法查看和调取，随着QQ群和微信群的解散，相关照片也就无法留存；且不能进行系统性的按时间或人员进行数据统计及分析。

二、工程机械管理的理论和实践依据

1）理论依据

借助于信息化检测工具，按照预先制定的技术标准，定人、定点、定标准、定周期、定方法地对设备进行检查的一种设备管理方法。主要应用依据：国家工程机械相关法律法规和行业标准；水电八局有限公司和工程机械公司工程机械管理体系文件。

当前，我们技术团队在工程机械检查方面首次引入无人机飞行技术。运用现代化科技手段，将工程机械运行的各种信息与信息化检查平台进行通讯，系统后台进行自动分析与展示。并应用现有可视化视频监控功能，增加网络模块，建立监控中心。

2）实践依据

a)通过手持终端近场通讯技术，基于4G网络进行数据传输，近场通信距离往往小于10cm，通信距离保证了技术数据传输的安全性与可靠性；依托信息化平台及手机APP软件，做交互式的设计，将现场搜集的数据按照预先设定的格式进行归纳整理并形成相应的数据报表，为设备日常管理提供数据报表，为设备日常安全运行维护提供数据支撑。

b)工程机械危险部位或人力观察不到部位采用无人机可变焦镜头拉近进行安全巡视，对于发现异常的情况再由人工进行处理；

c)借助信息化技术网络平台，利用远程视频监控功能，实现各地设备动态管理；

我们技术团队现管理的工程机械有63台套，在运行设备48台套，分布全国8个省市和地区，设备数量点多面广。

三、工程机械管理研究内容和实施方案

1、研究内容：

（1）传统检查模式与检查效率研究

a)门式起重机传统检查模式与检查效率研究

b)塔式起重机和施工升降机传统检查模式与检查效率研究

c)门座式起重机传统检查模式与检查效率研究

d)汽车起重机和布料机传统检查模式与检查效率研究

（2）在工程机械安全检查中应用无人机检查技术研究

针对工程机械安全检查无人机选型研究；无人机使用相关管理规定研究；使用无人机与传统检查方式检查效率研究。

（3）工程机械信息化检查平台关键技术研究

a)信息化技术平台功能选取研究

b)信息化技术平台检查功能与数据统计分析研究

c)检查任务信息定期推送与反馈设计研究

d)信息化技术平台与检查终端设备互通技术研究

e)检查信息写入信息化技术平台与读取检查信息设备选型研究

f)设备安全隐患等级对应管理人员分级管控设计研究

g)工程机械完好利用率在线统计分析技术研究

（4）施工设备分布较广、数量较多的可视化视频动态管理系统技术研究

a)施工现场危险源辨识与远程监控技术研究

b)施工作业人员规范操作行为与精神状态监控

c)多级管理人员实时动态管控研究

2、实施方案：

（1）现场统计采用传统检查模式和信息化检查模式分别应用在不同设备上的用时，通过长时间的检查时长统计，分析两种检查模式的平均用时，从而选取检查效率较高的检查模式。

（2）针对各种设备的特点，选取功能符合检查要求的无人机型号，在飞行前要学习无人机的操作，和无人机使用相关管理规定；针对无人机的高效检查与传统检查方式进行检查效率分析。

（3）针对工程机械信息化技术研究，选取符合要求及技术公司根据现场实际情况共同开发信息化平台功能建设，要求具有数据统计分析、可以定期推送检查任务与信息反馈功能，对应检查人员和管理人员可以根据安全隐患等级不同，将安全隐患推送不同的管理员；研究与信息化平台通讯的手持终端设备。

（4）依据现有可视化视频监控系统，加装网络模块将现有可视化系统进行全面联网，在项目本部建立监控中心，对施工现场实施动态管理。

以上实施方案计划在深圳地铁项目进行工程机械信息化技术进行试点研究，根据深圳地铁项目实际应用情况，对项目部在运行设备进行全面推行。通过以上技术手段，研究出一套适用于工程机械信息化技术管理的系统。

四、预期目标和成果形式

1、预期目标

通过本项目研究和成果应用，在现有研究成果和已形成的工艺技术基础上，重点研究解决研究成果的综合应用以及关键技术研究突破，主要结合传统检查模式与检查效率研究，在工程机械安全检查中应用无人机检查技术研究，工程机械信息化检查平台关键技术及近场通信技术在设备日常检查中的相互通信技术研究，施工设备分布较广、数量较多的可视化视频动态管理系统技术研究等，通过工程机械管理项目的研究，形成一套适用于点多面广、设备数量多的工程机械信息化技术平台，为今后类似工程应用提供成熟的管理经验。整理出一套适用于设备数量较多，分布点多面广作业管理的工程机械信息化管理方法，为大型工程机械群管理提供成熟的成功经验。

2、成果形式

根据研究成果及实际运用情况，总结撰写工程机械信息化技术研究报告，为类似工程借鉴使用。本项目最终成果主要为工程机械信息化技术研究成果报告，其中包括施工过程的解决方案、与相关方案对应的多项专利、工法、论文等。

五、研究成果及主要技术性能指标

1、对工程机械数量较多，分布点多面广，传统安全检查方式存在效率不高，统计检查资料繁多，检查人员劳动强度高等情况，项目通过近场通讯技术结合工程机械信息化技术平台，将需要管理的设备信息录入信息化技术管理平台，设置设备安全检查要求，每周、每月自动下发检查工单并设置完成时间，按照管理要求，也可以派发临时工单完成专项安全检查，检查人员在规定的时间内将设备安全检查照片、检查记录、设备运行时间等数据上传至信息化技术平台进行统计分析，安全隐患将实行分级管理，设备安全检查记录、照片等信息实现云存储并可随时导出存档；

2、门式起重机因操作室安装位置相对固定，在操作室后方吊装时存在视线盲区；在深基坑吊装时也存在视线盲区，为解决这一安全技术问题，项目为在运行设备加装视频输入模块，其主要由监控设备、网络接入设备、后台管理系统组成，其可以将施工现场的情况通过网络设备实时传到信息化技术管理平台，可使得各级管理人员实时对施工现场监管。也可以在司机操作室安装吊钩可视化显示系统，消除操作司机视线盲区，让司机操作看得见吊物，不再盲听指挥操作，大大减小事故发生概率。

六、直接经济效益和社会效益

此研究成果为工程机械信息化技术奠定了有利基础，通过此研究成果的工程机械的安全检查工作效率大大提高，简化了作业流程，降低了工程成本；项目全年累计运行工程机械100台套，通过可视化视频监控管理系统统计未发生一起违章操作导致的安全生产责任事故；

经济效益分析所需数据以单台门式起重机安全检查资料为例：我们管理的项目平均在运行工程机械60台套，按要求平均每月需要安全检查四次，从工程机械的检查过程可以看出日常安全检查的工作量繁多，随之带来的则是检查效率不高，统计检查资料困难等情况；应用此成果后，检查人员根据系统下发的检查要求，应用手机或其他手持移动电子设备在检查时就将检查照片上传至信息化技术平台，并描述了隐患情况，项目管理人员均可实时在线审核是否符合要求，是否需要整改等，极大的方便了检查资料的汇总审核及存档。

视频监控管理模块接入前，设备操作人员在视线盲区作业时只能通过对讲机盲听信号指挥，还有可能在操作过程中边玩手机边操作，存在各级管理人员无法实时管控等情况；随之带来的作业效率也随之降低；应用此成果前吊运一斗渣土平均用时10-13分钟（含挂钩、摘钩时间），应用此成果后，吊运一斗渣土平均用时8-11分钟（含挂钩、摘钩时间），平均每吊节省时间约2.5分钟，平均每天可多吊运20斗渣土，约4环渣土量，大大提高了设备工作效率；也可以通过信息化技术平台调取设备实时作业影像，使得各级管理人员实时对施工现场监管。大大降低设备运行过程中的违章操作行为。

七、对社会经济发展和科技进步的意义，推广应用前景

通过本项目研究和成果应用，在现有研究成果和已形成的工艺技术基础上，重点研究解决研究成果的综合应用以及关键技术研究突破，通过对工程机械管理项目的研究，形成一套适用于点多面广、设备数量多的工程机械信息化技术平台，为今后类似工程应用提供成熟的管理经验。并整理出一套适用于设备数量较多，分布点多面广作业管理的工程机械信息化管理方法，为大型工程机械群管理提供成熟的成功经验。

八、研究成果介绍

1、项目的执行情况

现阶段在建工程项目施工正在进行使用，通过安装近场通讯装置，配合信息化技术管理平台，对在设备运行安全检查情况进行在线监督、审核，发现问题后下发隐患整改通知。

通过安装视频监控管理模块，对吊装盲区进行监控，让司机看得见，操作地更加稳准快，大大降低了安全事故的发生，项目部通过抽检设备监控，及时制止违章作业行为并进行安全教育，监控覆盖率达70%。

自应用工程机械信息化技术后，工区在线进行设备安全检查22次，截至目前累计查出安全隐患87条并进行反馈整改，检查照片均可随时查看并支持将检查记录导出。

2、项目组织管理经验

项目采取2级管理模式。项目通过信息化技术管理平台定时下达检查工单或专项检查工单，工区设备管理员及机长会同时收到设备，到各设备管理工区进行监督检查，详细深入了解设备安全技术状况和操作人员及管理人员履责情况，工区下设运行机组，聘任设备机长，建立完善的组织结构。

3、近场通讯装置安装调试

1）射频卡安装

将需要检查的部位清理干净，用软性胶液将射频卡粘贴到需要检查的位置，并在卡片上做好标记。

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图1 射频卡安装情况

2）射频卡调式

利用带有射频卡读取功能的手机或其他手持移动终端，靠近射频卡，工程机械信息化频台会弹出当前射频卡信息，并进行绑定检查位置，支持对射频卡进行检查位置重命名，再次靠近射频卡，信息化平台会自动弹出检查窗口，检查人员将根据检查要求对此部位进行检查并现场拍照上传，当前部位检查完毕后，对检查情况进行描述反馈，确认无误后提交审核。

图2 工程机械信息化技术检查情况

3）视频监控模块安装

在操作司机视线盲区，加装视频监控模块，与司机室监控连为一体，对吊装盲区进行监控，让司机看得见，操作地更加稳准快，大大降低了安全事故的发生，通过信息化技术平台，在后方可实时观看现场作业情况，有违章作业时在后方可实时喊话纠正。

在操作室内选定硬盘录像机和显示器的安放位置；硬盘录像机通过托架的形式安装在操作室顶部，显示器安装在操作室右上方；既不影响操作司机视线，又安装方便美观。

图3 硬盘录像机和显示器安放位置图

选定操作司机视线盲区位置安装摄像头，安装应固定牢靠，避开小车运行轨迹。

图4 摄像头安放位置图

根据摄像头安装位置和水晶头制做接线图，确定网线长度制做水晶头，一般采用抗干扰能力较强的T568B标准接法，室外水晶头连接注意做好防水处理。

图5 网线水晶头接线防水图

利用无线网桥技术，在车站主体相对静止位置安装静止摄像头，操作司机可在操作室内实时观看到井下情况，使得司机在操作时更加稳准快。

图6 井下摄像头安装位置图

无线网桥为成对使用，因安装位置一个固定，一个安装在设备上相对不固定，选定的安装位置尽量使两个网桥面对面，以减少信号衰减，降低视频延迟。

图7 视频监控模块接线原理图

九、存在的问题及对下一步研究的建议

1、存在的问题：

a)设备使用时间较短，检查数据较少，数据分析较为困难。

b)视频监控模块安装需要专业技术人员安装调试，运行环境要求较高。

2、下一步的研究计划建议：

继续使用工程机械信息化技术平台，通过大量检查数据分析，降低检查人员劳动强度，提高设备检查效率；将视频监控管理模块通过工程机械信息化技术平台进行远程监管设备及人员安全运行，各级管理人员均可实时观看设备运行状态。

参考文献

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[2] 史建；工程机械的安装施工[A]；施工机械化新技术交流会论文集（第十辑）[C]；2009年

[3] 王兰涛，强茂山；特大型架桥机施工方案和工艺研究[J];水利水电技术；2005年04期

[4] 中国水利水电第八工程局特种设备管理一体化文件。

作者简介：

姓名：雷标、出生年月：1974年2月6日、性别：男、民族：土家族

籍贯：湖南省沅陵县、学历；本科、职称：工程师

研究方向：工程机械管理

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