[发明专利]一种地铁盾构隧道门吊作业安全风险实时监控预警系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明属于盾构隧道施工领域，具体涉及一种以门吊作业为对象的地铁盾构隧道门吊作业安全风险实时监控预警系统及其工作方法。

背景技术

近年来， 我国地铁建设蓬勃发展， 多个城市开始或者继续进行地铁建设。在地铁施工中， 经常采用的施工方法有明挖法、浅埋暗挖矿山法以及盾构法。盾构法因其施工速度快、安全性高以及对地层扰动小等特点而得到广泛使用。

地铁盾构施工中的关键工序之一是隧道工作井的垂直运输作业，同时也是地铁盾构施工工法中操作最频繁、工作量最大的施工环节之一。地铁盾构隧道工作井垂直运输能否安全、正常作业直接决定了地铁盾构隧道的施工安全、进度和效率。因此，国家有关工程规范中对地铁盾构隧道工作井垂直运输安全提出了严格要求，例如在《地铁工程施工安全评价标准》（GB50715-2011）中对盾构工作井作业规定其工作竖井上下应设置联络信号，提升设备不应超负荷作业，运输速度应符合设备技术要求。但由于现场施工作业条件限制，加上垂直运输施工作业安全控制力度不够，施工人员安全意识不强，安全感知和防范能力弱，近年来地铁施工垂直运输作业安全事故依然频发。

据统计，目前国内地铁盾构隧道施工中绝大多数采用门吊机械进行垂直运输。根据门吊施工作业特点，门吊在行走和吊装过程中，轨行区和吊装区存在大量作业盲区，极易造成垂直运输过程中出现碰撞、物体打击和机械伤害等安全事故，加上门吊的动力和惯性大，驾驶员和施工人员极可能因注意力不集中、反应滞后、观察判断失误等感知能力不足酿成安全事故。因此，建立一套科学、系统、有效的实时监控预警系统自动识别、预警和控制地铁盾构隧道工作井门吊垂直运输安全风险，具有重要的工程意义和现实价值。

目前国内外传统的地铁盾构隧道垂直运输监控预警手段主要是利用简单的视频监控和光/声辅助门吊驾驶员进行安全控制，其缺点是在复杂施工作业环境下视频监控图像难以看清，需要驾驶员仔细辨别并作出人工判断，容易干扰驾驶员的驾驶操作。并且传统的光/声报警器是在门吊开启后一直处于工作状态，对变化环境缺乏感知能力，容易造成驾驶员和施工人员麻痹大意。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种地铁盾构隧道门吊作业安全风险实时监控预警系统，该系统能够实时连续的对地铁盾构隧道工作井、地面现场、门吊和施工人员的安全状况进行全面监测并实时将安全报警信息及定位信息传输至相关人员，实现自主安全预报警，以及时、有效的采取安全措施防止事故的发生，降低垂直运输的安全风险。

本发明所述的一种地铁盾构隧道门吊作业安全风险实时监控预警系统，包括定位阅读器与定位标签、红外线热能侦测装置、红外门禁装置、车载报警装置。

所述定位阅读器与定位标签，主要用于复杂环境下门吊地面区域与工作井内的移动目标的空间实时定位跟踪。该装置利用定位阅读器与定位标签实现定位与声光报警功能，实现一般情况下地铁隧道工作井地面和工作井内施工人员、结构体与移动中的门吊车体、吊钩、吊装物等之间的防碰撞预报警，以提高施工现场的安全风险控制。在地面门吊桁架、轨行区和工作井内分别安装定位阅读器，组成无线传感网络，定位阅读器与定位标签实现无线数据通讯，地面及作业井内施工人员佩戴定位标签，门吊及其挂钩上安装定位标签，该定位标签由RFID标签和声光预警模块组成；所述定位阅读器由RFID无线阅读器、信号处理模块和声光预警模块组成。

所述红外线热能侦测装置，主要对门吊地面行走与吊装过程中周边施工人员进行高精度自动识别，通过门吊两支腿前后端及其内侧安装的红外线热能侦测装置消除门吊行驶中的盲区作业安全风险，提高门吊驾驶员与施工人员的安全感知能力；在门吊两支腿前后端及其内侧分别安装红外线热能侦测装置，该红外线热能侦测装置由依次连接的红外辐射接收模块、信号处理模块、数据发送模块组成；所述红外线热能侦测装置与车载报警装置、定位阅读器和定位标签实现无线数据通讯。

所述红外门禁装置，主要用于工作井内吊装作业过程中，实时提醒擅自进入工作井吊装区内的无关作业人员及时规避不安全状态，减少吊装物垂直运输中物体打击等事故发生，确保工作井内吊装安全；同时，井口上方安装视频摄像头用于实时监控红外门禁装置所监控的工作井吊装危险区域。该红外门禁装置由红外发射器、红外接收器、安装在作业井口上方的视频摄像头和数据发送模块组成，该红外门禁装置与车载报警装置、定位阅读器和定位标签实现无线数据通讯。