安全绳挂钩报警系统研制

金华市工程建设第二十六次质量管理小组活动成果发表会交流资料新世纪建设集团有限公司QC小组质量管理小组活动成果报告书课题名称：安全带挂钩报警系统的研制类型：创新型质量管理小组注册号：XSJQC-2023-01质量管理课题注册号：XSJQCKT-2023-01发表单位：新世纪建设集团有限公司小组名称：未来财富中心项目QC小组发表人：二〇二三年十一月一日安全带挂钩报警系统的研制未来财富中心项目QC小组工程概况金华未来财富中心建设项目位于海棠路以南，德胜街以东，北侧为海棠西路，东侧为金帆街，南侧为公园道路，西侧为德胜街。用于金融办公。地下2层，地上2~5层。本工程用地面积24770.1㎡，地上面积32269.98㎡，地下面积31651.45㎡。建筑总面积63921.43㎡。建成后效果图本工程为比较少见的地上全钢结构拼装工艺，造型多变，地上部分钢柱220个，钢梁4400支。钢梁复杂节点钢结构通长跨接

由于主体结构的特殊性，本工程主体工艺基本上都是吊装和装配式施工，工人作业均为高处施工。钢梁安装施工照片钢梁焊接探伤

小组简介表2.1质量管理小组简介小组名称未来财富中心项目QC小组课题名称安全带挂钩报警系统的研制小组注册号XSJQC-2023-01课题注册号XSJQCKT-2023-01小组注册时间2023年5月3日课题类型创新型QC教育时间人均接受教育48小时活动情况活动人数10活动时间2023年5月-2023年10月小组及小组主要成员曾获荣誉项目经理参与质量管理小组活动20余年，编写质量管理小组活动成果32篇，其中获得全国一类奖项2篇，三类1篇，浙江省优秀质量管理小组13篇，金华市一等奖18篇，二等奖8篇。制表人：制表时间：2023年5月6日

表2.2QC小组成员表序号姓名学历职称职务组内分工1本科项目经理组长方案策划2本科总监副组长方案选定3朱常锡本科建设单位顾问方案比对4孟庆建本科代建顾问方案比对5本科项目技术负责副组员技术支持6李超本科执行经理组员技术咨询7胡崇峰专科质量员组员策划实施8专科安全员组员方案执行9陈琳妮专科资料员组员记录整理10朱凯敏专科电焊工组员现场实施制表人：制表时间：2023年5月10日项目集体照片

表2.3QC小组活动计划表循环阶段内容2023年5月6月7月8月9月10月P选择课题设定目标及目标可行性论证提出方案并确定最佳方案制定对策D对策实施C效果检查A标准化总结和下一步打算计划进度实际进度制表人：制表时间：2023年5月10日补登陆时间：2023年10月25日选题背景1.明确需求a、由于本工程的特殊性，主体结构施工过程中基本上全是吊装作业，每天上班的过程全部都是高空高处作业，主体施工阶段吊装工人大约80人，整个主体施工工期计算约为140天，我们计算了工时的总量大约是80人×8小时/天×140天=89600小时，钢结构吊装过程中无法安装护栏，所以安全带就是保护工人生命唯一的保障。b、根据工程施工过程中的内外部顾客和相关方的要求，我们对需求分析如下：表3.1需求分析统计表序号需求类型需求内容备注1内部顾客（公司）公司要求本工程不得发生任何安全事故，而且必须达到浙江建设工程安全文明管理优良工地的目标。安全带的可靠性是各方需求的基础和前提。2外部顾客（建设与代建单位）建设单位和代建单位要求项目不得发生任何安全事故3相关方（监理与分包单位）监理单位和钢结构分包单位也要求项目不得发生任何形式的安全事故制表人：制表时间：2023年5月15日2.现有做法与需求分析a、吊装过程中安全带的使用1、工人在安全带使用前要检查各部位是否完好无损2、高处作业如无固定挂处，采用适当强度的钢丝绳或采取其他方法悬挂。禁止挂在移动或带尖税梭角或不牢固的物件上。3、高挂低用。将安全带挂在高处，人在下面工作就叫高挂低用。它可以使有坠落发生时的实际冲击距离减小，与之相反的是低挂高用。因为当坠落发生时，实际冲击的距离会加大，人和绳都要受到较大的冲击负荷，所以安全带必须高挂低用，杜绝低挂高用。4、安全带要拴挂在牢固的构件或物体上，要防止摆动或碰撞，绳子不能打结使用，钩子要挂在连接环上。5、安全带绳保护套要保持完好，以防绳被磨损。若发现保护套损坏或脱落，必须加上新套后再使用。小组成员观察了十位工人在一天工的作时间内更换工作位置的次数，并进行统计，如表3.2所示。表3.2工作位置更换次数统计表编号12345678910平均更换次数4328554733524538473542制表人：制表时间：2023年5月16日根据时间统计表，我们绘制了更换次数散点图，如图3.1所示图3.1工作位置更换次数统计折线图制图人：制图时间：2023年5月16日分析：由于工作部位的变动的原因，工人会经常性的去开合安全带挂钩锁扣，所以挂钩锁扣是否损坏会直接影响安全带的安全性能。表3.3安全带挂钩安全性需求分析对比表需求类型现有情况需求小结结论功能需求挂钩锁扣没有损坏报警，只能靠外观观察或者试验。能够在锁扣损坏或者无法闭合的时候进行报警，以4天作为基本监测时长市场上的挂钩均无本项功能不满足目前需求使用需求使用过程中意外损坏无报警系统。使用时如果意外损坏发生脱钩时能立即报警，目前施工过程损坏无法报警成本需求搜索后未发现同类更先进产品价格尽可能的低廉，减少成本市场上无产品制表人：制表时间：2023年5月17日3.广泛借鉴小组成员通过查阅专利检索平台及各大学术网站，搜索关键词“高空安全带报警器”，共查得如下1个专利文本，2个产品级可借鉴技术，为小组的创新活动，提供了借鉴思路。表3.4借鉴情况统计表创新需求：可以在挂钩损坏时报警查询路径：中国知网CNKI、万方数据库、百度、专利检索及分析查新内容：检索词为“高空安全带报警器”序号类别名称申请人1专利一种高空作业脱钩报警安全带的制作方法陕西送变电工程有限公司2QC成果研制新型支模架弯挠度监测系统新世纪建设集团有限公司3产品级塔吊防松螺母——4产品级门窗防盗报警器——制表人：制表时间：2023年5月20日

（1）借鉴一：“脱钩报警”专利名称一种高空作业脱钩报警安全带的制作方法置专利申请号CN201821245517.75.2文献主要内容实用新型名称实用新型名称一种高空作业脱钩报警安全带的制作方法摘要本专利的技术方案是：一种高空作业脱钩报警安全带，在安全带本体上连接有围杆带、左右d型环、后背d型环，在围杆带的末端以及后备绳的两端分别设置有保险钩，围杆带上相邻保险钩的织物外周设置有围杆带金属网套，后备绳上远端相邻保险钩的织物外周设置有后备绳金属网套，围杆带保险钩、近端保险钩、远端保险钩、左右d型环和后背d型环均为导电材料制作，还包括连接在安全带本体腰部的主控盒，主控盒通过引出线与连接线在安全带上形成通断回路。借鉴思路及原理借鉴通断的理念，设置通断回路来判断是否开合并。思路：研制类似的通断回路，来控制报警。（2）借鉴二：“监测系统”QC名称研制新型支模架弯挠度监测系统主要内容采用顶升装置来根据立管高度固定位置进行定位安装，顶部传感器通过测量与钢管的间距来测试弯绕，当钢管受力过大产生弯矩的时候，就会减少与传感器的间距，到达一定值后，顶部传感器将发送信号到报警系统，报警系统会发出声光报警或连接网络，在手机端进行预警，还可以结合混凝土浇捣楼面的报警器来提醒浇捣人员采用顶升装置来根据立管高度固定位置进行定位安装，顶部传感器通过测量与钢管的间距来测试弯绕，当钢管受力过大产生弯矩的时候，就会减少与传感器的间距，到达一定值后，顶部传感器将发送信号到报警系统，报警系统会发出声光报警或连接网络，在手机端进行预警，还可以结合混凝土浇捣楼面的报警器来提醒浇捣人员。借鉴思路及原理借鉴位移原理：通过位移后状态改变的原理来判断开合。思路：研制一种感应位移的系统，来判断开合的状态，从而可以发出信号。

（3）借鉴三：塔吊防松螺母主要内容借鉴思路及原理借鉴挤压原理：利用触点挤压来判断开合。思路：研制一种压力监测方案，采用微动开关来判断是否闭合并发出信号。（4）借鉴三：门窗防盗报警器主要内容门窗报警器是一种方便实用的安全防护装置，是日常工作和生活中非常适用的“门窗电子狗”，当关闭的门窗被意外打开时，该报警器立即会连续发出尖锐而响亮的报警声予以警告，直到门窗再次被关闭为止。目前的门窗报警器主要有两类，一类是利用电磁原理制作而成的磁控门窗报警器，另一类是利用红外线制作而成的门窗报警器，其原理是大同小异的。借鉴思路及原理借鉴感应原理：利用感应判断开合。思路：研制一种感应监测方案，采用感应物体变化并发出信号。4.课题确定受上述广泛借鉴情况启发，小组成员决定研制一种可以监测安全带挂钩是否损坏或者无故开合的装置，因此小组将活动课题确定为：安全带挂钩报警系统的研制。

设定目标及目标可行性论证设定目标表4.1目标设定表项目目标值目标一可以连续不间断的监测5天并且不少于5×42=210次的开合报警,报警无效率少于0.5%制表人：朱常锡制表时间：2023年6月1日2.目标可行性论证调查相关数据展开定量分析，通过查询相关传构件据进行统计后绘制下表表4.2构件定量分析表序号材料名称借鉴技术规格价格区间是否可持续1.接近传感器0.002S8-15元是2.行程微动开关0.15S12-60元是3.复位式直线位移传感器0.05S100-200元是4LED警报灯警示灯0.05S20-50元是制表人：孟庆建制表时间：2023年6月1日思路通过调查数据分析：目前市面上产品丰富，大体上各种感应及报警的部件均可购买到，而且价格上也有部分较为低廉，其余的一些构件也可以自行制作，因此目标实现具有可行性。

提出方案并确定最佳方案1.提出方案小组成员围绕实现课题目标对“安全带挂钩报警系统”召开了研究讨论会议，结合借鉴思路，集思广益，共提出2个总体方案：表5.1灌浆系统研制总体方案方案1.压力感应式安全带挂钩报警装置2.磁性感应式安全带挂钩报警装置借鉴思路方案初步模型制表人：李超制表时间：2023年6月10日

（1）方案创新性分析小组成员对提出的方案在网上进行了查新，并未发现有相关文献和专利，证明提出的两个方案具有创新性。表5.2查新情况及创新性分析表查询路径：中国知网CNKI、百度、专利检索及分析搜索目标值中国知网CNKI、SooPAT专利搜索检索词1.压力感应式安全带挂钩报警装置2.磁性感应式安全带挂钩报警装置知网百度无相关文章无相关文章创新性分析利用挂钩的弹簧压力进行开合判断，然后进行报警工作。利用挂钩的开合磁性变化进行开合判断，然后进行报警工作。制表人：制表时间：2023年6月10日（2）方案独立性分析表5.3独立性分析表方案1.压力感应式安全带挂钩报警装置2.磁性感应式安全带挂钩报警装置独立性分析压力感应+4G手机互联网报警磁性感应＋声光报警结论两种方案核心技术不同，具有独立性制表人：孟庆建制表时间：2023年6月10日

2.总体方案选定表5.4总体方案选择表选择依据耐用、操作简便、成本低选择方式调查分析、试验项目1.压力感应式安全带挂钩报警装置2.磁性感应式安全带挂钩报警装置初步设计模型有效性借鉴微动开关反应速度≦0.2S，4G模块的报警速度被网速制约。借鉴感应开关反应速度≦0.02S，声光报警装置的反应速度为0.01S，报警声音50分贝。可实施性模块需开发，接线需要专业的电工水平，模块报警联网需下载app连接简单，需要基础电工水平可靠性根据说明书中说明，感应距离5mm，使用寿命100万次根据说明书中说明，感应距离5mm，使用寿命200万次经济型挂钩60元+微动开关12元+电线1元+报警模块52元+三元锂电池60元=185元挂钩60元+感应开关30元+声光报警器15元+纽扣电池5元=110元综合评价制作复杂，成本较大，反应速度受网络影响，可拓展性较大制作简单，成本较小，反应速度很快，报警迅速，可拓展性较小结论不采用采用方案2由于优点明显，其成本较低和简单可靠，反应速度较快，故选用制表人：朱常锡制表时间：2023年6月15日根据表5.4对方案综合对比分析，小组决定采用“磁性感应式安全带挂钩报警装置”为优选方案。

3.提出分级方案小组成员进一步展开讨论，通过对“搅拌式灌浆设备”方案的三个主要组成系统的组成形式及应具备的功能进行归纳总结，形成分解方案系统图，如图5.1所示：图5.1方案分解系统图制图人：制图时间：2023年6月20日图5.2模拟系统图制图人：制图时间：2023年6月20日4.分级方案比选表5.5感应系统方案分析评价表选择依据经济型、有效性、耐久性、便利性选择方式模拟试验调查分析比选项目金属感应磁性感应方案图片目的可以做到挂钩弹舌开合中进行判断，从而进行电路的闭合判定方法现场试验：针对感应器的可行性，便携性分别制作两组进行现场试验调查分析：针对感应器进行有效性及加工成本进行调查分析可行性由于挂钩主体和弹舌均为金属，所以开关感应会有误报的情况在挂钩主体和弹舌分别安装磁性接近开关和磁铁，可以有效的进行识别和做出动作便携性金属接近开关相对提及较大，挂钩主体和弹舌的安装位置非常有限，很难进行安装。而且如果安装在两者中间会造成开合缝隙，妨碍安全使用。磁性接近开关体积较小，可以侧方安装感应和磁体，不影响本体的开合，可以安全使用有效性感应距离5mm，反应时间0.02s，满足现场要求感应距离3mm，反应时间0.03s，满足现场要求经济性约30元约12元结论不采用采用制表人：制表时间：2023年6月25日

表5.6报警系统方案分析评价表选择依据经济型、有效性、耐久性、便利性选择方式模拟试验调查分析比选项目声音报警闪光报警声光报警方案图例目的在挂钩发生开合时进行有效的警报提醒操作人员判定方法现场试验：针对报警器的有效性及可行性分别制作两组进行现场试验调查分析：针对报警器进行经济性及便携性加工成本进行调查分析可行性市场上有成品可以选择，安装简单，效果明显市场上有成品可以选择，可以比较简单的连接到报警系统里面成品较多，可以接入不同电压，应用广泛便携性目前市场上可以购买的报警器集成度很高，体积小巧，可以满足直接固定在挂钩上的安装要求闪光报警器产品繁多，应用场景比较广泛，所以很容易就可以找到匹配的闪光报警器模块化成熟，体积小巧，安装简易有效性由于施工现场杂音较多，所以报警声音有时候会被遮盖，由于工人工作时较为投入，所以进场会忽略闪光，加之现场光线较强时也会遮盖发光声光同时进行提醒，可以较为有效的对工人进行警示，提醒的有效率大大提高。经济性11元10元14元结论不采用不采用采用制表人：制表时间：2023年6月25日

表5.7供电系统分析评价表选择依据经济型、有效性、耐久性、便利性选择方式模拟试验调查分析比选项目充电电池一次性电池太阳能电池方案图例目的能有持续有效的对报警器供电判定方法现场试验：针对报警器的有效性及可行性分别制作两组进行现场试验调查分析：针对报警器进行经济性及便携性加工成本进行调查分析可行性成品较多，比同类产品电量储存较多，不需要经常拆装产品通用性最好，随时可以找到备用件，而且价格便宜集成化程度高，由于工作环境角度多变，如果随身携带的话充电效果不是很好便携性较为便携，充电方便，充电头与手机通用携带方便，但是更换时购买需要时间，可以增强电池的续航，但是携带不方便有效性可以有效的提供持续的电量电量有限，容易没电续航时间较长，还能持续补电经济性20元3元100元结论采用不采用不采用制表人：制表时间：2023年6月28日

5.确定最佳方案小组成员进一步展开讨论，通过对“门框灌浆设备”方案的三个主要组成部分的组成形式及应具备的功能进行归纳和总结，形成分解方案系统图体如图3所示：图5.3最佳方案系统图制图人：孟庆建制图时间：2023年6月30日考虑分级的具体方案没有成品的测试，增加N+1“串联整体线路”的对策，与确定的具体方案一并纳入对策表。

制定对策表6.1对策表表6.1对策表序号对策目标措施地点负责人时间1感应器安装将磁性感应器和磁铁分别安装到挂钩的钩体和弹舌上2、开合无效率小于0.5%1.购买合适尺寸的感应器和磁铁；2.根据安装部位的要求进行外观加工3.进行粘接处理项目部办公室朱常锡胡崇峰2023.8.32报警器安装报警无效率小于0.5%1m距离报警分贝50以上购买声光报警器拆解报警器安装固定报警器项目部办公室胡崇峰2023.8.53购买和安装供电电池通电时长超过5天不少于210次通电购买较大容量的9V充电电池将电池安装固定到报警器上项目部办公室李超2023.8.84串联整体线路测试反应在1S内淋水试验1个小时能正常使用安装感应器到报警器电路安装报警器到电池的电路进行线路保护项目部技术科朱凯敏2023.8.10制表人：孟庆建制表时间：2023年7月12日

七、对策实施对策实施一：感应器安装目标地点负责人完成时间开合无效率小于0.5%项目部办公室朱常锡2023.8.3实施过程：（1）措施1：购买合适尺寸的感应器和磁铁2023年8月2日，小组成员根据料斗的材料要求，去市场选择购买合适大小的磁性感应器和磁铁做备选材料。图7.1磁性感应器图7.2强磁铁（2）措施2：根据安装部位的要求进行外观加工2023年8月2日，小组成员根据需求的尺寸，进行磨光机精细加工外观尺寸，以使得感应器安装后更加贴合。图7.3外观精加工过程图7.4加工后的感应器（3）措施3：进行粘结处理2023年8月2日，我们使用AB胶水，对感应器和磁铁进行固定黏贴。图7.5固定感应器图7.6固定强磁铁

对策一实施效果检查：2023年8月2日小组成员对已完成安装的磁性感应器进行开合检查统计，具体情况见下表：图7.7连接简易供电和测试报警器图7.8开合检测表7.1磁性感应器开合检查数据表序号12345678910次数100100100100100100100100100100有效10010099100991001009910099制表人：制表时间：2023年8月2日图7.9开关开合有效性检测数据折线图制表人：李超制表时间：2023年8月2日通过对策实施和效果检查，发现感应器开合1000次的无效率0.4%，对策目标实现。

对策实施二：报警器安装目标地点负责人完成时间报警无效率小于0.5%1m距离报警分贝50以上项目部办公室胡崇峰2023.8.5实施过程：（1）措施1：购买声光报警器。2023年8月3日，小组成员购买了市面上较为常用的声光报警器。图7.10挑选报警器类型措施2：拆解报警器针对报警器用途不同的情况，需要对报警器多余部分进行拆除，并对不规则部位进行休整，休整完毕后的报警圆润，便于安装。图7.11拆解报警器外观图7.12分离独立的报警器措施3：安装固定报警器先使用打磨设备对挂钩安装部位进行毛化处理，使得报警器粘结时更加的牢固持久，以增加耐用性图7.13打磨挂钩安装部位图7.14粘结固定报警器对策二实施效果检查：2023年8月3日项目部对已完成的报警器进行了通电检测，分6批每批100次，分别测试其有效性，并在距离一米的部位抽测一次分贝。图7.15通电检测图7.16分贝测量通过测量的数据进行检查统计，具体情况见下表：表7.2报警器安装情况检查统计表编号123456平均值有效报警100100100100100100100分贝57555658595557制表人：制表时间：2022年8月3日通过对策实施和效果检查，报警器的无效率为0%，1米距离内平均报警音量为57分贝，对策目标实现。对策实施三：购买和安装供电电池 目标地点负责人完成时间1、通电时长超过5天2、不少于210次通电项目部办公室李超2023.8.15实施过程：（1）措施1：购买较大容量的9V充电电池2023年8月15日，小组成员购买了几种不同容量和接口的9V电池，通过讨论对比，选择了容量为5850MAH电池。图7.17容量对比图7.18接口对比（2）措施2：将电池安装固定到报警器上将挂钩安装电池的部位进行毛化打磨处理，使得电池粘结时更加的牢固持久。图7.19打磨毛化部位图7.20安装固定电池

对策三实施效果检查：小组成员连接上报警器后进行耐力测试，测试时长6天，每天通电100次以上，并进行记录。图7.21连接临时报警器和开关图7.22通电测试表7.3通电测试情况检查统计表天数第1天第2天第3天第4天第5天第6天有效通电121133114153123142有效率100%100%100%100%100%100%制表人：制表时间：2022年8月3日表7.23通电测试检查条形图制表人：制表时间：2022年8月3日通过对策实施和效果检查，电池的有效供电时长超过6天（进行极限测试后发现11天时电量耗尽），共通电786次，有效率100%，对策目标实现。对策实施四：串联整体线路对策目标地点负责人完成时间测试反应在1S内淋水试验1个小时能正常使用项目部技术科朱凯敏2023.8.13实施过程：（1）措施1：安装感应器到报警器电路2023年8月13日，在我们首先对比了两种电线，最终选择了比较耐用的两芯护套线作为线材。首先安装了感应器到报警器的电路图7.24线材对比图7.25安装焊接线路（2）措施2：安装报警器到电池的电路安装了报警器到电池的电路。图7.26焊接线路图7.27通电检测措施3：进行线路保护为了保护线路和接线部位，我们采用电工胶布对线路和电池等部位进行了缠绕，确保线路和电池不裸露在外，增加耐用性图7.28缠绕线路图7.29缠绕电池对策四实施效果检查：检查一、2023年8月13日小组成员对这个体系进行了50次报警总时长的计时，然后计算每次报警的速度。图7.30模拟报警试验图7.31报警计时并进行检查统计，具体情况见下表：表7.4报警及时计时情况统计表50次报警计量第1次第2次第3次第4次第5次第6次第7次平均值计时14.18S15.23S13.69S16.84s14.85s15.3s14.3s14.9平均每次0.2820.3040.2720.3360.2960.3060.2860.3制图人：李超制图时间：2022年8月12日检查二、2023年8月13日小组成员将整个报警器放入花洒下部模拟淋水试验，淋水1个小时后，报警器仍能正常使用。图7.32淋水试验图7.33淋水后通电试验通过对策实施和效果检查，报警反映速度0.3S，淋水一个小时候能正常报警，对策目标实现。

安装流程图：为了更好的指导对策实施和调整必要的施工工艺，小组成员特制定了以下安装的流程图：图7.34报警装置安装流程图制图人：李超制图时间：2022年8月14日八、效果检查1、目标实现情况：图8.1现场使用图8.2现场使用情况记录2023年9月30日，小组又抽查十位工人在5天工的作时间内更换工作位置的次数，并进行统计，如表3.2所示：

表8.1报警系统使用情况统计表工人编号12345678910平均更换次数334414355347333352345438347335360有效报警334414355347333352345438347335360有效率100%100%100%100%100%100%100%100%100%100%100%制表人：制表时间：2023年9月30日经观察，5天内每位工人平均使用挂钩报警系统转换位置360次，报警率100%，达到了目标的要求。2、经济效益经过统计，报警设施的制作费用如下表：表8.2每个报警单元的价格表材料数量单价小计挂钩15050感应器11212报警器11414电池12020其他材料11515加工人工费2100200合计1311元制表人：李超制表时间：2023年9月30日统计后我们得知，每个报警系统的价格为310元，对于伤亡事故动则几十万上百万的费用来说来说这点费用是微乎其微。3、社会效益通过本次活动，项目的高处作业安全度得到显著提高，为打造优良工地奠定了坚实的基础。同时项目部的管理水平得到提高，嬴得了上级部门、业主、监理和同行的高度评价，社会效益明显。

九、标准化形成图纸和指导性文件：我小组总结了本次QC活动的实施经验和获取实施有效数据后，统一上报公司技术处，技术处以此为依据编制了相关图纸和《新世纪建设集团有限公司安全绳挂钩报警系统作业指导书》，编号为XSJ/JZ310601-2022，将QC小组活动中行之有效的三条措施纳入指导书中：①、采用磁性传感器感应；②、使用声光报警器报警；③、采用可充电电池供电系统。并由公司下发文件到各个分公司及所属单位，为其它项目和今后类似工程施工提