公路工程施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)研究

董　方

（遼寧省交通工程質(zhì)量與安全監(jiān)督局 沈陽市 110005）

公路工程施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)研究

董方

（遼寧省交通工程質(zhì)量與安全監(jiān)督局 沈陽市 110005）

針對公路工程施工的復(fù)雜性以及不確定性的問題，利用安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)來管理和組織施工越來越受到重視。對國內(nèi)外在安全風險監(jiān)控與管理的研究現(xiàn)狀以及存在的問題進行了分析，并對進一步發(fā)展進行了展望。在此基礎(chǔ)上，對開發(fā)的安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)的特點、關(guān)鍵技術(shù)、結(jié)構(gòu)功能等進行了詳細的論述，可為該系統(tǒng)在公路工程中的運用提供參考與借鑒。

公路工程；安全風險監(jiān)控；預(yù)警信息系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

1　引言

近年來隨著我國綜合國力的穩(wěn)定增長和各地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，公路工程建設(shè)規(guī)模不斷擴大、發(fā)展速度不斷加快。由于投資大、施工技術(shù)比較復(fù)雜、施工周期比較長，公路工程在施工以及后期的運營過程中都存在著許多不可預(yù)見的風險因素以及較大的社會影響。如果在公路工程施工過程以及運營過程中對于存在的安全隱患不能及時排除，會導致施工質(zhì)量得不到保證，還有可能誘發(fā)安全事故，造成重大的損失。對施工現(xiàn)場發(fā)生安全事故的原因的調(diào)查結(jié)果（見圖1）表明設(shè)計、勘測中的安全隱患往往到施工階段才反應(yīng)出來［1］。目前，工程施工安全越來越受到各級政府及有關(guān)方面的高度關(guān)注和重視，公路工程施工安全管理及應(yīng)急處理已經(jīng)列入“十二五”發(fā)展規(guī)劃，如何有效監(jiān)管施工現(xiàn)場安全狀況，及早發(fā)現(xiàn)、監(jiān)控施工安全隱患并預(yù)警、有效避免施工安全事故發(fā)生，高效處理施工現(xiàn)場各種安全突發(fā)事件、事故，做好應(yīng)急處理工作，是目前公路工程建設(shè)中的熱點問題。

目前，信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化及專業(yè)化軟件開發(fā)等現(xiàn)代科學技術(shù)手段與日趨成熟的專業(yè)化施工安全管理業(yè)務(wù)流程，為公路工程項目施工安全風險管理與預(yù)警系統(tǒng)信息平臺的全面建設(shè)提供了有力條件。應(yīng)用現(xiàn)代先進網(wǎng)絡(luò)信息、數(shù)字媒體、系統(tǒng)集成及軟件設(shè)計開發(fā)技術(shù)，建立公路施工安全各種基礎(chǔ)及應(yīng)用信息數(shù)據(jù)庫，構(gòu)筑公路工程施工安全風險管理及應(yīng)急處理網(wǎng)絡(luò)信息應(yīng)用平臺；實現(xiàn)公路橋梁、隧道及高邊坡施工安全監(jiān)控預(yù)警、施工安全狀況統(tǒng)計分析及事故應(yīng)急處理、施工現(xiàn)場動態(tài)監(jiān)控及公路水運工程設(shè)計施工安全風險管理工作的信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，確保各項施工安全信息及時準確、高效傳輸、高度共享；全面提高公路工程施工安全風險管理及應(yīng)急處理的工作效率和質(zhì)量［2-3］。

本文主要對公路工程施工安全風險管理與預(yù)警系統(tǒng)信息系統(tǒng)的特點、結(jié)構(gòu)，以及功能等方面進行了介紹，對其系統(tǒng)的工作機理進行了探討，對系統(tǒng)的發(fā)展進行了展望，以期為公路工程的發(fā)展提供參考與借鑒。

2　研究現(xiàn)狀以及存在的問題

2.1研究現(xiàn)狀

公路工程施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)研究在國外取得了豐富的研究成果以及有效的發(fā)展，尤其在地下工程項目中的應(yīng)用最為突出。公路工程施工安全風險監(jiān)控與管理在美國、歐洲正在不斷的探索與發(fā)展；1992年，關(guān)于“歐共體在臨時或移動施工現(xiàn)場實施最低安全和健康要求的指令”頒布于歐共體行政院；1996年，類似的指令在意大利由政府發(fā)布。ITIG（國際隧道工程保險集團）在2006年發(fā)布了《隧道工程風險管理實踐規(guī)程》［4］；在國際上，安全風險管理的趨勢越來越明顯，針對施工安全以及后期運營中的安全管理制定了規(guī)范與強制性法規(guī)。針對了工程風險管理與監(jiān)控，意大利GeoDATA公司運用GIS和WEB技術(shù)，開發(fā)了GDMS（Geodata Master System）的信息化管理平臺系統(tǒng)。該系統(tǒng)儲備了完善的風險管理及應(yīng)對方案，并在俄羅斯圣彼得堡、意大利羅馬和圣地亞哥等公路工程中得到應(yīng)用，但是，結(jié)合中國國情來考慮，由于該系統(tǒng)價格昂貴，在監(jiān)測手段、施工管理等環(huán)節(jié)的一些不足，在國內(nèi)的運用非常的少。

雖然公路工程安全風險監(jiān)控與管理在工程中的應(yīng)用在國內(nèi)起步不久，但是公路工程安全風險監(jiān)控與管理及相關(guān)學科的研究目前在國內(nèi)已經(jīng)得到了陸續(xù)的開展。安全險監(jiān)控與管理在國內(nèi)受到了相當大的重視，近幾年也得到了飛速的發(fā)展，尤其是在地下工程建設(shè)方面，由于地下工程的復(fù)雜性，安全風險監(jiān)控與管理就顯得尤其重要。由同濟大學主持研發(fā)的“安程地鐵工程遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)”在上海地鐵的建設(shè)過程中得到了很大的應(yīng)用，并取得了很好的效果；該系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)傳輸、無線通訊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)分析以及自動預(yù)測預(yù)警等技術(shù)，綜合了施工、監(jiān)理、監(jiān)測、管理以及多媒體等多種信息，對安全風險隱患能及時預(yù)警，對出現(xiàn)的安全問題能及時地提供決策方案并對安全問題不斷監(jiān)控分析，靈活處理。解放軍理工大學，在借鑒并學習了意大利先進的風險管理經(jīng)驗和風險管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開展對南京地鐵建設(shè)的安全風險管理的實際工作。結(jié)合目前國內(nèi)的發(fā)展情況來說，工程施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)的研究在國內(nèi)已經(jīng)逐漸得到了實質(zhì)性的發(fā)展，并逐漸服務(wù)于實際工程項目的施工，但還沒有得到廣泛的推廣，從而實現(xiàn)施工的科學化、信息化、智能化［5-6］。

2.2存在的問題

（1）發(fā)展過度集中。目前工程安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)應(yīng)用主要集中在地鐵、隧道建設(shè)領(lǐng)域，而在其他工程建設(shè)領(lǐng)域，比如橋梁工程施工、邊坡施工中的應(yīng)用較少，即便是在隧道領(lǐng)域，只有個別大型重點隧道建設(shè)項目才進行工程安全風險監(jiān)控與預(yù)警。

（2）在進行工程施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警過程中，目前主要是集中在風險的評估與分析，并且比較集中于定性分析或者半定量分析。

（3）在工程建設(shè)的過程中，施工安全管理過程中開展較多的是進行監(jiān)測系統(tǒng)的布置，但是針對風險的預(yù)警與后期分析過程中的方法目前階段還沒有得到深入的研究。雖然有良好的監(jiān)測系統(tǒng)，但是與預(yù)警以及針對各種安全隱患、事故的處理的決策沒有整合成一個完整的系統(tǒng)，實際工程中的效果不是很好。文章介紹的工程施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)就是一個多元化、比較完整的處理平臺，對工程施工中存在的問題不僅能進行實時的監(jiān)控，針對各種問題給出決策方案，并且具備強大的存儲功能。

（4）目前，國內(nèi)缺少一些針對工程施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警這方面的指導性的文件，提高工程人員的意識的同時，為工程人員在施工的過程中提供較為直接的指導手冊非常的重要。此外，為了盡量減少工程人員操作中的不足，對于工程施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)的可視化研究也非常的重要。

3　系統(tǒng)的建立

3.1特點

（1）先進性：在工程施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)建設(shè)中盡可能采用先進的信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機軟件開發(fā)技術(shù)等現(xiàn)代科技手段；采用先進的系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫、計算機軟硬件產(chǎn)品及主流開發(fā)技術(shù)，確保系統(tǒng)高效運行。

（2）可靠性：建立安全可靠的防犯、運行、數(shù)據(jù)備份、系統(tǒng)恢復(fù)等機制，確保系統(tǒng)連續(xù)不間斷運行，并在各種突發(fā)、異常情況下快速恢復(fù)。

根據(jù)高水分小麥熱風干燥試驗數(shù)據(jù)，分別繪制出不同熱風溫度、不同風速及不同物料薄層厚度下-lnMR——t曲線和ln(-lnMR)——lnt曲線，如圖7和圖8所示。

（3）實用性：工程施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)必須具有人性化、簡單直觀、易懂易用、易維護等特點，這些特點可以保證實際工程中的操作人員能正確地進行操作、解讀，并能獨立地對采集的數(shù)據(jù)進行判斷，對系統(tǒng)中存在的問題也能夠在第一時間做出判斷。考慮到設(shè)計、勘察中的一些安全隱患大多在施工過程會表現(xiàn)出來，因此，保證整個系統(tǒng)簡單直觀、易懂易用將極為重要。

（4）流程化、標準化、智能化、系統(tǒng)化：為提高工程施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)的效率與準確性，整個系統(tǒng)必須具有其自身的完整的流程與標準，智能化與系統(tǒng)化是對于施工中存在的安全隱患的監(jiān)測與預(yù)警過程以及提出決策方案的信息實時性、正確性的保證。

3.2系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)組成

為保證施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)能夠正常的運行，信息系統(tǒng)的建設(shè)過程中必須融入先進的科技技術(shù)，以下這些技術(shù)都是信息系統(tǒng)中不可或缺的一部分，將其整合到一塊，保證了整個系統(tǒng)的運行工作，主要包括：大型管理信息系統(tǒng)、行業(yè)網(wǎng)站設(shè)計開發(fā)技術(shù)，橋梁支架、隧道支護、圍巖變形等大型結(jié)構(gòu)計算、建模，受力失穩(wěn)分析及監(jiān)測點定位技術(shù)；高精度傳感器監(jiān)測信號數(shù)據(jù)采集、處理、遠程傳輸技術(shù)；大型監(jiān)控系統(tǒng)軟件開發(fā)、測試及運行維護技術(shù)；大型管理信息系統(tǒng)、網(wǎng)站測試及運行維護技術(shù)；大型數(shù)據(jù)庫設(shè)計應(yīng)用技術(shù)；數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析技術(shù)；北斗導航、GPS定位；系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)等。

3.3系統(tǒng)功能

施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)在實際工程中主要是通過對現(xiàn)場進行監(jiān)測，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并由系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行分析，分析后的數(shù)據(jù)再智能反饋到施工過程中去，如果對數(shù)據(jù)處理的結(jié)果表明施工中的某種狀態(tài)不安全，超過了標準，系統(tǒng)便會發(fā)出預(yù)警信號，并且系統(tǒng)自身在對這個安全隱患的等級以及對造成風險的原因分析后給出決策方案。預(yù)警工作將極大降低了風險發(fā)生的概率，減少由安全隱患造成的經(jīng)濟損失與人員傷亡。系統(tǒng)主要的功能如圖2所示。

4　系統(tǒng)的構(gòu)建

施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)的開發(fā)內(nèi)容主要可以分為以下4個主要模塊：

（1）工程信息監(jiān)測模塊：該板塊主要完成的任務(wù)就是對施工過程中應(yīng)力、變形、位移、環(huán)境參數(shù)等各監(jiān)測點檢測信號采集、轉(zhuǎn)換及遠程數(shù)據(jù)傳輸。現(xiàn)場信息監(jiān)測需要布置大量監(jiān)測儀器設(shè)備，對各種因素進行實時監(jiān)測并反饋。

（2）安全風險識別模塊：通過采集的數(shù)據(jù)，對工程通過建模進行穩(wěn)定性、強度等計算分析，從而分析出公路工程中風險的等級，并且能過對風險導致的后果進行評估。

（3）安全風險預(yù)警模塊：當現(xiàn)場信息反饋到系統(tǒng)后，根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，系統(tǒng)必須對存在的風險發(fā)出不同的預(yù)警信號。

（4）安全風險分析決策模塊：這個模塊是整個系統(tǒng)的核心部分，由于系統(tǒng)具有強大的存儲、計算功能，系統(tǒng)能夠事先通過程序控制計算結(jié)果的輸出并進行方案的決策，并且針對每一次的處理效果，系統(tǒng)會更新并存檔，以后若有類似問題，可以直接做出判斷。

5　結(jié)語

公路工程從勘測、設(shè)計、施工以及到后期的運營過程中都存在較多的不可預(yù)見的風險因素，且由于其對于社會、環(huán)境有著較大的影響，因此，公路工程施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)的開發(fā)就顯得尤為重要。系統(tǒng)落實到實際工程有利于實現(xiàn)施工過程的科學化、智能化，提高施工效率，減少工程事故的發(fā)生，也有利于提高業(yè)主、設(shè)計單位以及運營單位的風險管理意識，風險的管理控制能力，進一步達到控制風險、較少損失的目的。另一方面，在公路工程發(fā)展的過程中，應(yīng)注意提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性，對于信息的傳輸與反饋控制階段也必須加強。公路工程施工安全風險監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)從數(shù)據(jù)的監(jiān)測、分析、反饋并預(yù)警決策是一個完整的科學系統(tǒng)，在實際工程中的運用將會極大地提高工程的施工效率和質(zhì)量。

［1］ 錢七虎，戎曉力.中國地下工程安全風險管理的現(xiàn)狀、問題及相關(guān)建議［J］.巖石力學與巖土工程學報，2008，27（4）：650-655.

［2］ 楊樹才.城市軌道交通工程建設(shè)安全風險管理體系研究［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2014，51（1）：1-6.

［3］ 李二兵，王源，譚躍虎，等.中國土木工程建設(shè)安全現(xiàn)狀與風險監(jiān)控對策［J］.土木工程與管理學報，2014，31（1）：79-85.

［4］ The International Tunnelling Insurance Group.A code of practice for risk management of tunnel works［S］.［S.1.］：［s.n.］，2006.

［5］ 王長虎.橋梁安全事故淺析及其防治對策研究［J］.北方交通，2007，3（20）：52-54.

［6］ 魏保立，蘇曉慧.橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究現(xiàn)狀分析［J］.北方交通，2008，1（38）：122-125.

Research on Security Risk Monitoring and Early Warning Information System of Road Engineering Constructions

DONG Fang
（Liaoning Province Communications Engineering Quality&Safety Supervision Bureau，Shenyang 110005，China）

In view of the complexity and uncertainty of road engineering construction，the application of the security risk monitoring and early warning information system on construction management and organization receives more and more attentions.In this paper，domestic and foreign research status and existing problems in the security risk monitoring and management are discussed and analyzed，and the further development is prospected.On this basis，a detailed discussion on the development of the security risk monitoring and early warning information system characteristics，key technology，structural function are proposed，in order to provide reference for the application of the system in road engineering.

Road engineering；Security risk monitoring；Early warning information system；Critical Technologies

U415.12

B

1673-6052（2016）03-0149-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.043