水運(yùn)工程施工危險(xiǎn)源信息化預(yù)警控制系統(tǒng)

張霞，徐暉

（1.交通部水運(yùn)科學(xué)研究院，北京 100088；2.長(zhǎng)安大學(xué)，陜西 西安 710064）

0 引言

國(guó)內(nèi)外多年的統(tǒng)計(jì)資料表明，施工項(xiàng)目中安全事故的發(fā)生率較高，由于事故帶來(lái)的損失較大[1-2]，因此安全管理顯得十分重要。施工項(xiàng)目的安全管理往往從消除危險(xiǎn)源或降低危險(xiǎn)源所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)入手[3]。危險(xiǎn)源是導(dǎo)致事故的根源，其定義為可能導(dǎo)致人員傷亡或物質(zhì)損失事故的、潛在的不安全因素[4]。

水運(yùn)工程施工危險(xiǎn)源具有點(diǎn)多、面廣、影響因素復(fù)雜、辨識(shí)不易等特點(diǎn)，容易引發(fā)重大事故[5]，因而其管理工作難度大且效果往往不夠理想。

如何提高其危險(xiǎn)源管理的效果和效率，成為亟待解決的問(wèn)題，信息技術(shù)的利用可以提供幫助。國(guó)外建筑行業(yè)施工安全管理的信息化程度較高[6]，20世紀(jì)80年代，美國(guó)就曾推出施工安全管理專(zhuān)家系統(tǒng)[7]，施工危險(xiǎn)源管理進(jìn)入信息化時(shí)代。2000年，Richard Coble提出了利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃與安全管理相結(jié)合的理論[8]，強(qiáng)調(diào)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。而國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)尤其是水運(yùn)施工企業(yè)在危險(xiǎn)源管理的信息技術(shù)應(yīng)用方面仍相對(duì)落后。

本文基于信息技術(shù)提出了建立水運(yùn)工程施工危險(xiǎn)源信息化預(yù)警控制系統(tǒng)的設(shè)想，以期為水運(yùn)施工企業(yè)安全管理系統(tǒng)的發(fā)展提供依據(jù)。

1 水運(yùn)工程施工危險(xiǎn)源的預(yù)警管理

水運(yùn)工程施工危險(xiǎn)源的預(yù)警管理，就是通過(guò)科學(xué)的管理手段實(shí)現(xiàn)施工危險(xiǎn)源的監(jiān)控、預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)、控制。監(jiān)控：對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，判斷日?；顒?dòng)過(guò)程與結(jié)果是否滿(mǎn)足管理目標(biāo)的預(yù)期要求；預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)：根據(jù)監(jiān)控結(jié)果，通過(guò)判斷危險(xiǎn)源所處的狀態(tài)，來(lái)確定施工過(guò)程處于“事故狀態(tài)”或“正常狀態(tài)”；控制：由預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)結(jié)果，做出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，即，在確認(rèn)事故隱患發(fā)生的情況下，采取既定手段調(diào)控其運(yùn)行過(guò)程，使之恢復(fù)正常狀態(tài)。

建立危險(xiǎn)源預(yù)警管理系統(tǒng)將有效地改變水運(yùn)工程安全監(jiān)督管理模式，加強(qiáng)內(nèi)部監(jiān)督制約機(jī)制。

2 水運(yùn)施工危險(xiǎn)源信息化預(yù)警控制系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)的概念

信息技術(shù)（Information Technology）是利用計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通訊手段獲取和處理信息等技術(shù)的總稱(chēng)。

水運(yùn)施工危險(xiǎn)源信息化預(yù)警控制系統(tǒng)，就是將信息技術(shù)應(yīng)用于水運(yùn)工程施工危險(xiǎn)源的預(yù)警管理，把施工過(guò)程中危險(xiǎn)源的監(jiān)控、預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)、控制等管理要素標(biāo)準(zhǔn)化、程序化，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)統(tǒng)一與中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理的系統(tǒng)。這里的信息技術(shù)主要包括數(shù)字監(jiān)控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件技術(shù)。

信息技術(shù)的運(yùn)用，可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)多、面廣、量大的水運(yùn)工程施工危險(xiǎn)源的統(tǒng)一管理，提高管理效率，并將改變安全監(jiān)管部門(mén)過(guò)去那種看報(bào)告、聽(tīng)匯報(bào)、下基層視察等原始工作方法，實(shí)現(xiàn)從對(duì)具體項(xiàng)目安全生產(chǎn)狀態(tài)的具體管理轉(zhuǎn)變到對(duì)施工企業(yè)安全生產(chǎn)行為的管理，使整體的水運(yùn)施工危險(xiǎn)源管理走向規(guī)范化、制度化和標(biāo)準(zhǔn)化。

2.2 系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)

該系統(tǒng)模型的建立要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：

1）信息的收集和處理。進(jìn)行危險(xiǎn)源相關(guān)信息的收集和處理，并把它們輸入計(jì)算機(jī)，包括：危險(xiǎn)源信息清單、預(yù)防措施、處理和解決方案等。

2）軟件技術(shù)。利用軟件技術(shù)將危險(xiǎn)源的管理要素有機(jī)結(jié)合。軟件的編制要由軟件公司和水運(yùn)工程安全管理的研究部門(mén)共同開(kāi)發(fā)。

3）硬件設(shè)施的配備。包括：計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的配套設(shè)施，例如網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施、數(shù)字監(jiān)控設(shè)備等。

2.3 信息處理技術(shù)

危險(xiǎn)源相關(guān)信息處理有兩個(gè)環(huán)節(jié)：①準(zhǔn)備階段。建立危險(xiǎn)源信息庫(kù)，將危險(xiǎn)源的相關(guān)信息根據(jù)不同工程和施工工序分類(lèi)，以模塊的型式存儲(chǔ)入計(jì)算機(jī)。②危險(xiǎn)源辨識(shí)與評(píng)估階段。進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)中未知危險(xiǎn)源的辨識(shí)與評(píng)價(jià)。

2.3.1 水運(yùn)工程施工危險(xiǎn)源的辨識(shí)

危險(xiǎn)源辨識(shí)應(yīng)選擇適于建立體系的方法：

1）對(duì)生產(chǎn)組織進(jìn)行調(diào)查研究，包括：與現(xiàn)場(chǎng)有經(jīng)驗(yàn)的人員詢(xún)問(wèn)、交談；查閱相關(guān)記錄；現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察和填寫(xiě)安全檢查表；成員工作任務(wù)分析等。

2）獲取相關(guān)的外部信息：從有關(guān)類(lèi)似組織、文獻(xiàn)資料、專(zhuān)家咨詢(xún)等方面獲取有關(guān)危險(xiǎn)源信息。

3）危險(xiǎn)與可操作性研究 （hazard and operability study）：通過(guò)指導(dǎo)語(yǔ)句和標(biāo)準(zhǔn)格式尋找工藝偏差，以辨識(shí)系統(tǒng)存在的危險(xiǎn)源。

4）事件樹(shù)分析（event tree analysis）：從初始原因事件起，分析各環(huán)節(jié)事件“正?！被颉笆А钡倪^(guò)程，并預(yù)測(cè)各種可能的結(jié)果，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)事件的分析，辨識(shí)危險(xiǎn)源。

5）故障樹(shù)分析（FTA）：根據(jù)系統(tǒng)可能發(fā)生的或已經(jīng)發(fā)生的事故結(jié)果，去尋找與事故發(fā)生有關(guān)的原因、條件和規(guī)律，辨識(shí)有關(guān)危險(xiǎn)源。

為建立危險(xiǎn)源信息庫(kù)組織危險(xiǎn)源的辨識(shí)時(shí)，需綜合運(yùn)用以上方法，以全面地識(shí)別危險(xiǎn)源。

2.3.2 水運(yùn)工程施工危險(xiǎn)源的評(píng)價(jià)

危險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法分為定性評(píng)價(jià)、定量評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)。綜合評(píng)價(jià)結(jié)合定性和定量評(píng)價(jià)方法，綜合考慮施工工藝、設(shè)備、環(huán)境、管理等方面，從整體出發(fā)，對(duì)系統(tǒng)危險(xiǎn)源進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。

適用水運(yùn)工程施工危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)的方法很多，建立危險(xiǎn)源信息庫(kù)時(shí)，可主要采用模糊綜合評(píng)價(jià)法，其他1～2種方法輔助。進(jìn)行未知危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)時(shí)，則要根據(jù)危險(xiǎn)源及施工工藝的特點(diǎn)選擇方法。表1歸納了常用方法的評(píng)價(jià)目標(biāo)、方法特點(diǎn)、應(yīng)用條件及水運(yùn)工程施工危險(xiǎn)源適用性評(píng)價(jià)。

2.4 水運(yùn)施工危險(xiǎn)源預(yù)警管理系統(tǒng)模型

2.4.1 總體模式

水運(yùn)工程施工危險(xiǎn)源信息化預(yù)警管理系統(tǒng)以施工項(xiàng)目危險(xiǎn)源信息的數(shù)字化數(shù)據(jù)處理模型和危險(xiǎn)源的綜合辨識(shí)、評(píng)價(jià)方法為核心，由監(jiān)控平臺(tái)、管理平臺(tái)兩大模塊組成。監(jiān)控平臺(tái)由危險(xiǎn)源監(jiān)控系統(tǒng)、危險(xiǎn)源辨識(shí)系統(tǒng)和危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)系統(tǒng)組成；管理平臺(tái)包含日常管理模型、組織管理模型、危機(jī)管理模型3部分。系統(tǒng)模塊之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)進(jìn)行信息的傳遞，同時(shí)借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和企業(yè)管理系統(tǒng)以及相關(guān)外部信息進(jìn)行信息的溝通。危險(xiǎn)源信息化預(yù)警管理系統(tǒng)構(gòu)造如圖1所示。

圖1 水運(yùn)施工危險(xiǎn)源信息化預(yù)警管理系統(tǒng)

系統(tǒng)打破了以往通常以算法為主干的模式，采用以數(shù)據(jù)為中心的方式，同時(shí)，以模塊的形式處理不同環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，使得算法可配置系統(tǒng)，以獲得更多的靈活性。這種靈活性可以更好地適應(yīng)監(jiān)控內(nèi)容的改變，隨著施工項(xiàng)目的變化，像組裝的電腦一樣為系統(tǒng)配備合適的監(jiān)控平臺(tái)和管理平臺(tái)，同時(shí)也可以方便地為系統(tǒng)更新。

對(duì)于確定的施工項(xiàng)目，模塊更換并不是很頻繁，提高了整體的運(yùn)算速度。

2.4.2 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控的任務(wù)有兩個(gè)：一是過(guò)程檢測(cè)，即對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的活動(dòng)進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)視；二是對(duì)大量的監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行處理，包括整理、分類(lèi)、存儲(chǔ)、傳輸、建立信息檔案，進(jìn)行歷史的和技術(shù)的比較，確定常態(tài)和非常態(tài)，對(duì)于非常態(tài)的檢測(cè)特性進(jìn)行報(bào)告（進(jìn)入下一個(gè)系統(tǒng)——辨識(shí)系統(tǒng)）。

表1 危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)方法比較

過(guò)程檢測(cè)可分為3個(gè)階段，在系統(tǒng)編制的初級(jí)階段，通過(guò)監(jiān)控室內(nèi)安全員的輸入解決和中心計(jì)算機(jī)的對(duì)話(huà)；隨著技術(shù)的方案，有望實(shí)現(xiàn)辨識(shí)方式的智能化，即通過(guò)監(jiān)控機(jī)器人識(shí)別并直接和計(jì)算機(jī)對(duì)話(huà)來(lái)完成監(jiān)控過(guò)程。

初級(jí)階段，為了方便和降低技術(shù)難度，可統(tǒng)一對(duì)危險(xiǎn)源辨識(shí)庫(kù)中的危險(xiǎn)源進(jìn)行編碼，對(duì)出現(xiàn)的異常情況同編碼進(jìn)行對(duì)應(yīng)，這個(gè)時(shí)期將編碼作為人機(jī)傳遞的語(yǔ)言。評(píng)估施工方案時(shí)，需對(duì)方案進(jìn)行分析，并將相關(guān)危險(xiǎn)源編碼化。

發(fā)展階段，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)，計(jì)算機(jī)對(duì)輸入的信息自動(dòng)識(shí)別。如果輸入的信息為施工方案或者模擬的施工過(guò)程，就可以完成方案的評(píng)估。

高級(jí)階段，智能化系統(tǒng)階段，監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)完成識(shí)別以及和中心計(jì)算機(jī)的對(duì)話(huà)功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

監(jiān)控系統(tǒng)幫助安全員和安全監(jiān)理對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的全面控制，實(shí)現(xiàn)足不出戶(hù)的現(xiàn)場(chǎng)管理和提前預(yù)警。

2.4.3 危險(xiǎn)源辨識(shí)系統(tǒng)

監(jiān)控發(fā)現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，通過(guò)對(duì)話(huà)功能傳遞至危險(xiǎn)源辨識(shí)系統(tǒng)。危險(xiǎn)源辨識(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 危險(xiǎn)源辨識(shí)系統(tǒng)

危險(xiǎn)源辨識(shí)庫(kù)提供了基本數(shù)據(jù)資料，將水運(yùn)工程施工危險(xiǎn)源信息按不同的施工工序分層次保存，水上作業(yè)的層次劃分如表2所示。危險(xiǎn)源信息包括所屬工序、所屬工藝、危險(xiǎn)性等級(jí)。危險(xiǎn)性等級(jí)的劃分為：5.極其危險(xiǎn)；4.高度危險(xiǎn)；3.顯著危險(xiǎn)；2.一般危險(xiǎn)；1.稍有危險(xiǎn)。

危險(xiǎn)源辨識(shí)庫(kù)的數(shù)據(jù)來(lái)源于以往的相關(guān)研究，并通過(guò)各個(gè)施工項(xiàng)目的進(jìn)行不斷完善，國(guó)家安全網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)則可以集合全國(guó)的危險(xiǎn)源信息。

專(zhuān)家支持系統(tǒng)是施工項(xiàng)目危險(xiǎn)源辨識(shí)庫(kù)的“智能”組成部分，主要包含“專(zhuān)有”的專(zhuān)業(yè)信息，它的知識(shí)庫(kù)有眾多安全專(zhuān)家的安全管理經(jīng)驗(yàn)和技巧，利用系統(tǒng)分析方法，判斷監(jiān)控中的異常情況是否需要評(píng)估，報(bào)告給評(píng)估系統(tǒng)。

表2 其它海上作業(yè)危險(xiǎn)源辨識(shí)清單

2.4.4 危險(xiǎn)源評(píng)估系統(tǒng)

危險(xiǎn)源評(píng)估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。危險(xiǎn)源評(píng)估系統(tǒng)的信息核心是系統(tǒng)的通信中心，在收到辨識(shí)系統(tǒng)的報(bào)告后，將報(bào)告情況發(fā)送到專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行方法選擇和經(jīng)驗(yàn)判斷，然后進(jìn)行如層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)方法等的計(jì)算來(lái)對(duì)系統(tǒng)危險(xiǎn)源進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果反饋到專(zhuān)家系統(tǒng)，進(jìn)行判斷，確認(rèn)結(jié)果可靠后將結(jié)果傳遞回信息核心。在系統(tǒng)危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確立、評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的設(shè)定和計(jì)算，綜合評(píng)判危險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性等級(jí)。

圖3 危險(xiǎn)源評(píng)估系統(tǒng)

2.4.5 管理平臺(tái)

危險(xiǎn)源信息化預(yù)警控制系統(tǒng)的目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)對(duì)各種危險(xiǎn)源的早期控制，并能在嚴(yán)重的事故形勢(shì)下實(shí)施危機(jī)管理。系統(tǒng)的管理平臺(tái)包括組織管理、日常管理、危機(jī)管理3個(gè)管理活動(dòng)階段。

1）組織管理。正常的施工進(jìn)度和施工計(jì)劃。

2）日常管理。包括兩個(gè)方面，一是日常對(duì)策，二是危機(jī)模擬。日常對(duì)策針對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行糾正活動(dòng)，防止其發(fā)展為事故，逐漸使其恢復(fù)到正確狀態(tài)。危機(jī)模擬，是在日常對(duì)策活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)事故因素難以有效控制，因而對(duì)可能的危機(jī)狀態(tài)進(jìn)行假設(shè)與模擬的活動(dòng)，以此提出對(duì)策方案，為進(jìn)入危機(jī)管理階段做好準(zhǔn)備。

3）危機(jī)管理。危機(jī)管理是一種“例外”性質(zhì)的管理，是只在特殊情況下才采用的特別管理方式。它是在施工管理平臺(tái)已無(wú)法控制事故狀態(tài)情況下，以特別的危機(jī)計(jì)劃、領(lǐng)導(dǎo)小組、應(yīng)急措施，介入施工活動(dòng)的管理過(guò)程。

評(píng)估系統(tǒng)做出評(píng)價(jià)結(jié)果以后，報(bào)告給管理平臺(tái)，管理平臺(tái)根據(jù)報(bào)告的危險(xiǎn)性等級(jí)選擇管理模式：5，進(jìn)入危機(jī)管理；4，停工并進(jìn)入日常管理；2或3，進(jìn)入日常危險(xiǎn)源管理；1或未接到異常報(bào)告，則進(jìn)行組織管理。

2.5 監(jiān)控設(shè)備

實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控，首先要有監(jiān)控設(shè)備。監(jiān)控設(shè)備包括兩部分，一是監(jiān)視設(shè)備，其布置應(yīng)能滿(mǎn)足監(jiān)視整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)的需要；二是設(shè)備的監(jiān)測(cè)設(shè)施，即對(duì)關(guān)鍵機(jī)械和施工車(chē)輛、船舶的監(jiān)測(cè)。

軟件系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制監(jiān)控設(shè)備，尤其是發(fā)展到自動(dòng)化管理階段時(shí)，設(shè)備和軟件要實(shí)現(xiàn)無(wú)縫相接。

3 結(jié)語(yǔ)

水運(yùn)工程施工危險(xiǎn)源點(diǎn)多、面廣，影響因素復(fù)雜、辨識(shí)不易，由于施工狀態(tài)的變化性，其管理是個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程。構(gòu)建危險(xiǎn)源信息化預(yù)警控制系統(tǒng)，可以建立快速反應(yīng)機(jī)制，并最終實(shí)現(xiàn)管理的自動(dòng)化，時(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患并采取相對(duì)措施，最大限度地制止安全事故的發(fā)生。

此外，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)源信息共享，向缺乏安全經(jīng)驗(yàn)的人員提供經(jīng)驗(yàn)信息，為項(xiàng)目部間甚至施工企業(yè)間交流危險(xiǎn)源控制和管理經(jīng)驗(yàn)提供信息平臺(tái)。

總之，該系統(tǒng)的建立對(duì)于規(guī)范施工現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)流程，提升水運(yùn)施工企業(yè)安全生產(chǎn)的管理水平，以及最終實(shí)現(xiàn)施工企業(yè)的信息化管理將有重要意義。

[1]Sherrill R.Loss Control Comes of Age[J].Professional Safety，1980，25（9）：15-18.

[2]方東平，黃新宇.建筑業(yè)安全事故經(jīng)濟(jì)損失研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2000（3）.

[3]董大旻.建筑施工安全生產(chǎn)中的危險(xiǎn)源管理研究[D].同濟(jì)大學(xué)，2007.

[4]Willie Hammer，Dennis Price.職業(yè)安全管理與工程（5版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[5]張霞.港口施工危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)方法應(yīng)用研究[D].北京：首都經(jīng)貿(mào)大學(xué)，2009.

[6]田元福.建筑安全控制及其應(yīng)用研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2004，

[7]徐偉.建筑工程施工的智能方法[M].上海，同濟(jì)大學(xué)出版社，1997.

[8]Richard J Coble.Jimmie Hinze，Theo C Haupt.Construction Safety and health management[M].New Jersey：Prentice Hall，2000.