[發明專利]一種地鐵盾構隧道門吊作業安全風險實時監控預警系統及其工作方法

有效

• 申請號: 201310434021.X
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103523676A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 丁烈云;周誠;駱漢賓;郭譜;林興貴
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B66C15/06
• 分類號: B66C15/06;E21F17/18
• 代理公司: 武漢天力專利事務所 42208
• 代理人: 吳曉穎

技術領域

本發明屬于盾構隧道施工領域，具體涉及一種以門吊作業為對象的地鐵盾構隧道門吊作業安全風險實時監控預警系統及其工作方法。

背景技術

近年來，?我國地鐵建設蓬勃發展，?多個城市開始或者繼續進行地鐵建設。在地鐵施工中，?經常采用的施工方法有明挖法、淺埋暗挖礦山法以及盾構法。盾構法因其施工速度快、安全性高以及對地層擾動小等特點而得到廣泛使用。

地鐵盾構施工中的關鍵工序之一是隧道工作井的垂直運輸作業，同時也是地鐵盾構施工工法中操作最頻繁、工作量最大的施工環節之一。地鐵盾構隧道工作井垂直運輸能否安全、正常作業直接決定了地鐵盾構隧道的施工安全、進度和效率。因此，國家有關工程規范中對地鐵盾構隧道工作井垂直運輸安全提出了嚴格要求，例如在《地鐵工程施工安全評價標準》（GB50715-2011）中對盾構工作井作業規定其工作豎井上下應設置聯絡信號，提升設備不應超負荷作業，運輸速度應符合設備技術要求。但由于現場施工作業條件限制，加上垂直運輸施工作業安全控制力度不夠，施工人員安全意識不強，安全感知和防范能力弱，近年來地鐵施工垂直運輸作業安全事故依然頻發。

據統計，目前國內地鐵盾構隧道施工中絕大多數采用門吊機械進行垂直運輸。根據門吊施工作業特點，門吊在行走和吊裝過程中，軌行區和吊裝區存在大量作業盲區，極易造成垂直運輸過程中出現碰撞、物體打擊和機械傷害等安全事故，加上門吊的動力和慣性大，駕駛員和施工人員極可能因注意力不集中、反應滯后、觀察判斷失誤等感知能力不足釀成安全事故。因此，建立一套科學、系統、有效的實時監控預警系統自動識別、預警和控制地鐵盾構隧道工作井門吊垂直運輸安全風險，具有重要的工程意義和現實價值。

目前國內外傳統的地鐵盾構隧道垂直運輸監控預警手段主要是利用簡單的視頻監控和光/聲輔助門吊駕駛員進行安全控制，其缺點是在復雜施工作業環境下視頻監控圖像難以看清，需要駕駛員仔細辨別并作出人工判斷，容易干擾駕駛員的駕駛操作。并且傳統的光/聲報警器是在門吊開啟后一直處于工作狀態，對變化環境缺乏感知能力，容易造成駕駛員和施工人員麻痹大意。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種地鐵盾構隧道門吊作業安全風險實時監控預警系統，該系統能夠實時連續的對地鐵盾構隧道工作井、地面現場、門吊和施工人員的安全狀況進行全面監測并實時將安全報警信息及定位信息傳輸至相關人員，實現自主安全預報警，以及時、有效的采取安全措施防止事故的發生，降低垂直運輸的安全風險。

本發明所述的一種地鐵盾構隧道門吊作業安全風險實時監控預警系統，包括定位閱讀器與定位標簽、紅外線熱能偵測裝置、紅外門禁裝置、車載報警裝置。

所述定位閱讀器與定位標簽，主要用于復雜環境下門吊地面區域與工作井內的移動目標的空間實時定位跟蹤。該裝置利用定位閱讀器與定位標簽實現定位與聲光報警功能，實現一般情況下地鐵隧道工作井地面和工作井內施工人員、結構體與移動中的門吊車體、吊鉤、吊裝物等之間的防碰撞預報警，以提高施工現場的安全風險控制。在地面門吊桁架、軌行區和工作井內分別安裝定位閱讀器，組成無線傳感網絡，定位閱讀器與定位標簽實現無線數據通訊，地面及作業井內施工人員佩戴定位標簽，門吊及其掛鉤上安裝定位標簽，該定位標簽由RFID標簽和聲光預警模塊組成；所述定位閱讀器由RFID無線閱讀器、信號處理模塊和聲光預警模塊組成。

所述紅外線熱能偵測裝置，主要對門吊地面行走與吊裝過程中周邊施工人員進行高精度自動識別，通過門吊兩支腿前后端及其內側安裝的紅外線熱能偵測裝置消除門吊行駛中的盲區作業安全風險，提高門吊駕駛員與施工人員的安全感知能力；在門吊兩支腿前后端及其內側分別安裝紅外線熱能偵測裝置，該紅外線熱能偵測裝置由依次連接的紅外輻射接收模塊、信號處理模塊、數據發送模塊組成；所述紅外線熱能偵測裝置與車載報警裝置、定位閱讀器和定位標簽實現無線數據通訊。

所述紅外門禁裝置，主要用于工作井內吊裝作業過程中，實時提醒擅自進入工作井吊裝區內的無關作業人員及時規避不安全狀態，減少吊裝物垂直運輸中物體打擊等事故發生，確保工作井內吊裝安全；同時，井口上方安裝視頻攝像頭用于實時監控紅外門禁裝置所監控的工作井吊裝危險區域。該紅外門禁裝置由紅外發射器、紅外接收器、安裝在作業井口上方的視頻攝像頭和數據發送模塊組成，該紅外門禁裝置與車載報警裝置、定位閱讀器和定位標簽實現無線數據通訊。