建筑工地可視化安全管理監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用探究

韓波濤 尹增森

摘 要：建筑工地的施工安全是關(guān)系到人員的生命安全，安全管理對(duì)于建筑項(xiàng)目尤其重要?？梢暬夹g(shù)的出現(xiàn)，為施工安全管理提供了有效手段。本文首先對(duì)可視化技術(shù)進(jìn)行了介紹，然后對(duì)于建筑工地安全管理可視化的監(jiān)控系統(tǒng)的建立進(jìn)行了分析，為今后建筑工地可視化安全管理監(jiān)控系統(tǒng)的建立提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：建筑工地 可視化 安全管理

中圖分類號(hào)：TU714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）11（c）-0084-03

建筑項(xiàng)目施工不僅涉及到土木工程、排水、配電等諸多領(lǐng)域，不僅施工難度大，而且施工工期較長(zhǎng)。因此，建筑工地人員流動(dòng)較大，同時(shí)材料搬運(yùn)、機(jī)械設(shè)備施工較多，這給建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理帶來了極大的難度。如果僅僅依靠安全管理人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視發(fā)現(xiàn)問題，由于建筑施工區(qū)域較大，需要投入大量的人力來完成。可視化技術(shù)的誕生，大大簡(jiǎn)化了建筑工地現(xiàn)場(chǎng)安全管理工作。目前江蘇省正在大力建設(shè)數(shù)字工地智慧安監(jiān)，南京NO.2016G01地塊項(xiàng)目作為江蘇省數(shù)字工地智慧安監(jiān)試點(diǎn)項(xiàng)目，在建筑工地的安全管理中采用可視化監(jiān)控系統(tǒng)，不僅能夠?qū)⒔ㄖさ氐膶?shí)時(shí)情況在屏幕顯示出來，而且系統(tǒng)還能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)違規(guī)操作、安全隱患等給予報(bào)警，大大提升了安全管理效率。

1 可視化安全管理技術(shù)

場(chǎng)地布局、地形等施工空間環(huán)境的創(chuàng)設(shè)，能夠涉及到兩項(xiàng)技術(shù)，一種為激光掃描，另一種為建模技術(shù)。在施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)數(shù)據(jù)的收集可以采用實(shí)時(shí)位置跟蹤傳感器，實(shí)時(shí)可視化，其流程如圖1所示。

1.1 可視化虛擬顯示環(huán)境

虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境主要由兩部分組成：一部分為真實(shí)環(huán)境的實(shí)體；另一部分為屬性組成，同時(shí)還包括許多的基本元素，如表面、對(duì)象、屬性等。采用激光掃描，不僅可以獲得場(chǎng)景的表面，同時(shí)還可以獲得靜態(tài)對(duì)象，在掃描過程中，進(jìn)行一次掃描，就會(huì)有一個(gè)獨(dú)特的坐標(biāo)系統(tǒng)，將掃描結(jié)果納入集中。虛擬環(huán)境一大特點(diǎn)就是照明，我們了解光在現(xiàn)實(shí)世界中，不會(huì)持續(xù)存在，而光在模擬環(huán)境中，能夠良好的定向作用。 在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，可以通過對(duì)Auto CAD軟件的合理應(yīng)用，進(jìn)行對(duì)象的創(chuàng)建，利用虛擬相機(jī)，從不同的視角出發(fā)，對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行定義。關(guān)系主要反映元素之間的相關(guān)性。另外，利用傳感器，可以接收實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后再將其傳送到數(shù)據(jù)服務(wù)器，這樣實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)對(duì)象屬性的更新。

1.2 實(shí)施數(shù)據(jù)分布

對(duì)于相關(guān)信息的傳遞，需要將其傳送到本地服務(wù)器以及遠(yuǎn)程3D查看器，這樣才能滿足項(xiàng)目管理者的信息需求，因此對(duì)可視化系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器提出了更高的要求，包括數(shù)據(jù)訂購功能、發(fā)布功能，同時(shí)還要利用局域網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息的訪問共享。虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境主要包括兩個(gè)方面：一方面為復(fù)雜的靜態(tài)結(jié)構(gòu)；另一方面為人員、材料以及設(shè)備等動(dòng)態(tài)對(duì)象，這樣對(duì)于復(fù)雜的建筑活動(dòng)，人們能夠更易于理解。虛擬環(huán)境的元素能夠與實(shí)時(shí)傳感器的數(shù)據(jù)相連，在這一情況下，傳感器數(shù)據(jù)的更新，需要采用當(dāng)?shù)財(cái)?shù)據(jù)處理器。對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境信息更新，在發(fā)布和查詢機(jī)制的影響下，可以使數(shù)據(jù)收集器同步進(jìn)行，用戶想要查詢數(shù)據(jù)，通過訪問局域網(wǎng)或者訪問互聯(lián)網(wǎng)就可以及時(shí)地獲取到數(shù)據(jù)，幫助項(xiàng)目參與者做出正確的決策。建筑項(xiàng)目施工不僅涉及到土木工程、排水、配電等諸多領(lǐng)域，不僅施工難度大，而且施工工期較長(zhǎng)。因此，建筑工地人員流動(dòng)較大，同時(shí)材料搬運(yùn)、機(jī)械設(shè)備施工較多，這給建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理帶來了極大的難度。如果僅僅依靠安全管理人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視發(fā)現(xiàn)問題，由于建筑施工區(qū)域較大，需要投入大量的人力來完成?？梢暬夹g(shù)的誕生，大大簡(jiǎn)化了建筑工地現(xiàn)場(chǎng)安全管理工作，建筑工地可視化安全管理系統(tǒng)不僅能夠?qū)⒔ㄖさ氐膶?shí)時(shí)情況在屏幕顯示出來，而且系統(tǒng)還能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)違規(guī)操作、安全隱患等給予報(bào)警，大大提升了安全管理效率。

2 建筑工地安全管理可視化

從圖2為南京NO.2016G01地塊項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，我們直觀地看見項(xiàng)目的施工現(xiàn)場(chǎng)情況，所收集的數(shù)據(jù)，結(jié)合位置跟蹤技術(shù)進(jìn)行。采用的數(shù)據(jù)主要包括土方工程材料、施工人員的出口、臨時(shí)建筑以及安全保護(hù)設(shè)備等。

在南京NO.2016G01地塊項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)動(dòng)態(tài)現(xiàn)象的追蹤，使用了UWB技術(shù)，追蹤的動(dòng)態(tài)對(duì)象有起重機(jī)艙室、現(xiàn)場(chǎng)工人等。對(duì)于UWB，為每個(gè)人配備，至少1個(gè)，并利用UWB進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，并在本地服務(wù)器上進(jìn)行發(fā)布，并采用服務(wù)器，對(duì)速度、位置等相關(guān)信息進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)采用6個(gè)UWB，并將其安裝起重機(jī)的各個(gè)部位，在支架上，安裝4個(gè)UWB，在起重機(jī)艙室和起重機(jī)吊鉤上分別安裝1個(gè)UWB。

對(duì)整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模擬，并準(zhǔn)確的標(biāo)記相關(guān)元素，已知這些元素給定時(shí)間位置。在未有警告發(fā)生時(shí)，例如，對(duì)于起重機(jī)的臨近區(qū)域，顏色呈黃色，但是一旦工人走入，顏色會(huì)發(fā)生改變，由黃色變?yōu)榧t色，發(fā)生這一改變，意味著工人存在危險(xiǎn)。為避免出現(xiàn)警報(bào)無用的情況，用戶可以對(duì)起重機(jī)的臨近區(qū)域進(jìn)行定義。起重機(jī)駕駛室操作人員的視野有限，當(dāng)操作人員想要將建筑材料放置在一個(gè)看不見的位置，為了準(zhǔn)確的找到位置，操作人員可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，找到放置的位置。

3 建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)可視化安全監(jiān)控系統(tǒng)建立

建立建筑施工現(xiàn)場(chǎng)可視化安全監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵問題在于可操作性和實(shí)現(xiàn)的手段。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)、圖像處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等高新技術(shù)日新月異的發(fā)展，安全監(jiān)控技術(shù)也是突飛猛進(jìn)的。國內(nèi)逐步成熟的網(wǎng)絡(luò)通信、網(wǎng)絡(luò)視頻、生物識(shí)別、信息對(duì)比、智能監(jiān)控技術(shù)，可以為建筑施工現(xiàn)場(chǎng)可視化提供更加系統(tǒng)化的技術(shù)支持。完備的通信設(shè)施、先進(jìn)的監(jiān)控器材、成熟的網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)是建筑施工現(xiàn)場(chǎng)可視化安全監(jiān)控系統(tǒng)可行性的技術(shù)保證。

（1）可視化安全監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)是一個(gè)龐大的工程，前期要進(jìn)行需求分析，包括技術(shù)條件、前端監(jiān)控點(diǎn)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)設(shè)備及機(jī)房建設(shè)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中需要設(shè)計(jì)原則的擬定、監(jiān)控點(diǎn)布置要點(diǎn)及動(dòng)態(tài)變化、平臺(tái)框架設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)視頻與平臺(tái)的接人、運(yùn)行和維護(hù)。系統(tǒng)構(gòu)建后期進(jìn)行實(shí)證分析和測(cè)試，包括系統(tǒng)測(cè)試、功能測(cè)試、實(shí)證應(yīng)用效果、專家評(píng)估。建筑項(xiàng)目施工不僅涉及到土木工程、排水、配電等諸多領(lǐng)域，不僅施工難度大，而且施工工期較長(zhǎng)。因此，建筑工地人員流動(dòng)較大，同時(shí)材料搬運(yùn)、機(jī)械設(shè)備施工較多，這給建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理帶來了極大的難度。如果僅僅依靠安全管理人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視發(fā)現(xiàn)問題，由于建筑施工區(qū)域較大，需要投入大量的人力來完成?？梢暬夹g(shù)的誕生，大大簡(jiǎn)化了建筑工地現(xiàn)場(chǎng)安全管理工作，建筑工地可視化安全管理系統(tǒng)不僅能夠?qū)⒔ㄖさ氐膶?shí)時(shí)情況在屏幕顯示出來，而且系統(tǒng)還能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)違規(guī)操作、安全隱患等給予報(bào)警，大大提升了安全管理效率。

（2）對(duì)于前端監(jiān)控點(diǎn)的選擇，要利用科學(xué)合理的分析方法，結(jié)合建筑施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理人員工作中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選擇合適的前端監(jiān)控點(diǎn)。通過調(diào)查問卷法、專家訪談法、頭腦風(fēng)暴法等來對(duì)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的項(xiàng)目經(jīng)理、安全管理人員、現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境等。進(jìn)行科學(xué)調(diào)查，定性分析合適的前端監(jiān)控點(diǎn)。

（3）對(duì)于攝像頭的選擇，需要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膹V泛的市場(chǎng)調(diào)查，了解攝像頭的性能和價(jià)格后合理采購，既要經(jīng)濟(jì)也要適用，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的情況安裝對(duì)應(yīng)相應(yīng)性能的攝像頭，如塔吊適合3600廣視角攝像頭。對(duì)于系統(tǒng)用戶的使用上，結(jié)合工地實(shí)際的管理情況，設(shè)定對(duì)應(yīng)權(quán)限、職責(zé)分明，做到工地上真正的隱患視覺化、透明化，糾偏措施真正有管理人員去落實(shí)。

（4）我國現(xiàn)在沒有明確的建筑相關(guān)法律規(guī)定建筑施工現(xiàn)場(chǎng)需要可視化安全監(jiān)控管理，目前只有讓可視化安全監(jiān)控系統(tǒng)在施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理上產(chǎn)生真正的成效，那么它的發(fā)展才會(huì)得到施工企業(yè)、社會(huì)各界人士以及法律的支持。

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前可視化技術(shù)已經(jīng)不再是單純的可視化顯示功能，通過軟件系統(tǒng)建立的監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工地現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、危險(xiǎn)報(bào)警等多種功能。將可視化技術(shù)應(yīng)用在建筑工地的安全管理中，不需要安全管理人員去現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地巡視，通過監(jiān)控系統(tǒng)即可高效地完成安全管理工作，可以有效地提升企業(yè)安全管理工作，降低安全管理人力的投入。

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