智慧建造在建筑工程安全施工管理中的應(yīng)用

何小勇，張軼，王朝香，謝俊吉，白顯軍

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

建筑行業(yè)在經(jīng)濟的推動下不斷進行創(chuàng)新與變革，建筑技術(shù)和管理手段越來越高效。建筑行業(yè)，尤其是在大型復(fù)雜建筑工程中，安全管理仍然壓力巨大，建筑工地安全事故頻發(fā)，暴露出安全問題仍然是重中之重。安全問題貫穿于整個建筑施工的全過程，采用智慧工地管理系統(tǒng)可以有效加強建筑施工的全過程管控，優(yōu)化施工中的每一個細節(jié)和流程，及時發(fā)現(xiàn)和消除影響施工安全的隱患，改變傳統(tǒng)建筑施工管理粗放、盲目趕工等情況，有效提高建筑施工安全等級。

2 智慧工地在建筑工程安全管理中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 機械設(shè)備設(shè)施管理智能化

在工程施工現(xiàn)場，大型機械設(shè)備是安全管理的重點對象，例如，施工用腳手架、升降機、起重設(shè)備等需要加強現(xiàn)場作業(yè)的安全管控。應(yīng)用智慧工地系統(tǒng)，可以實現(xiàn)機械設(shè)備管理的智能化。例如，施工常用的塔吊起重設(shè)備，通過在塔吊上安裝相應(yīng)的傳感器實現(xiàn)對風(fēng)速、重量、幅度、傾角和回轉(zhuǎn)等參數(shù)的實時監(jiān)測，系統(tǒng)根據(jù)傳感器回傳的數(shù)據(jù)進行塔吊工作狀態(tài)的判斷并發(fā)出警報或者執(zhí)行相應(yīng)操作指令，如聲光報警、斷電、降速等措施，以確保塔吊設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

2.2 安全體驗教育培訓(xùn)生動化

加強項目管理人員和作業(yè)人員的技術(shù)培訓(xùn)和安全知識教育可以降低施工的安全風(fēng)險?；谥腔酃さ氐腣R培訓(xùn)系統(tǒng)，采用先進的虛擬現(xiàn)實和多維立體技術(shù)，增強培訓(xùn)體驗和效果。例如，該系統(tǒng)可以實景模擬高空墜落、火災(zāi)突發(fā)、機械傷害和坍塌等危害，讓培訓(xùn)學(xué)員多維感官體驗安全隱患及后果，進一步提高安全責任意識，在工作中規(guī)范言行和提高自我防范意識。

2.3 勞務(wù)實名制度管理精準化

加強人員管理是建筑施工安全管理的重要內(nèi)容之一，采用智慧工地平臺可以實現(xiàn)對勞務(wù)人員的實名制管理?；谥腔酃さ仄脚_運用數(shù)字化、門禁系統(tǒng)、人臉識別和無線通信等技術(shù)可以實現(xiàn)對施工現(xiàn)場信息采集和記錄，可以查詢員工的出勤情況、工作區(qū)域、出入現(xiàn)場記錄等，實現(xiàn)對現(xiàn)場施工人員的精準管理。

2.4 安全巡視檢查管理高效化

加強安全巡視是項目管理人員加強現(xiàn)場安全管控的有效措施，通過安全巡視可以及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場施工作業(yè)中存在的安全隱患和施工誤差。采用智慧工地平臺后，可以實現(xiàn)對現(xiàn)場多區(qū)域、多角度的遠程安全巡視，該平臺通過施工現(xiàn)場視頻監(jiān)控以及在后臺搭建危險源數(shù)據(jù)庫、隱患清單等，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的遠程巡視，通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)上傳及時與數(shù)據(jù)庫進行比對，安全巡視人員通過后臺可以對現(xiàn)場的危險源進行識別與管控。通過系統(tǒng)自動記錄并生成表單，督促施工現(xiàn)場進行整改、檢查和復(fù)查，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的事中管控和事后督查。相較傳統(tǒng)的人工巡視檢查，易出現(xiàn)巡視覆蓋不到位、巡視頻次跟不上等問題，智慧工地平臺極大地節(jié)約了人力和物力資源，提升了現(xiàn)場安全管控效率。

3 智慧工地系統(tǒng)在施工現(xiàn)場安全監(jiān)管體系中的具體應(yīng)用

3.1 對現(xiàn)場施工作業(yè)人員的監(jiān)督管理

1）制定勞務(wù)實名制管理系統(tǒng)

建筑施工對工人的要求門檻較低，因此，工人水平參差不齊。經(jīng)常有一些經(jīng)驗匱乏的工人安全意識淡薄，盲目施工，無法保證施工質(zhì)量，同時帶來較大的安全隱患。勞務(wù)實名制系統(tǒng)可以實現(xiàn)施工人員的實名制管理，針對用工人員進行檔案建立，包含個人學(xué)歷、工齡、技術(shù)水平和工作經(jīng)驗等詳細情況。勞務(wù)實名制管理系統(tǒng)做到對用工人員入職和退出流程管理規(guī)范化，并且根據(jù)員工具體情況進行崗位科學(xué)合理調(diào)配管理，最大化發(fā)揮勞動力資源的價值，同時對勞務(wù)用工人員形成有效監(jiān)督機制。

2）VR安全教育系統(tǒng)

建筑行業(yè)屬于高危行業(yè)，施工現(xiàn)場各種作業(yè)均為動態(tài)化運行。對建筑工人的安全教育流于形式，教育模式比較傳統(tǒng)化、形式化，教育方法和手段單一，普遍采用說教與考試，安全培訓(xùn)教育效果一般。在安全教育培訓(xùn)過程中采用VR技術(shù)，通過虛擬現(xiàn)實與多維感官為教育者提供多種場景的培訓(xùn)體驗，可以模擬機械傷害和高空墜落等，讓施工人員切身感受到現(xiàn)場安全事故造成的后果，提高了施工人員的安全防護意識和安全施工責任感，從根本上降低了安全事故產(chǎn)生的風(fēng)險。

3）實施智能安全帽管理系統(tǒng)

進入施工現(xiàn)場必須佩戴安全帽是硬性規(guī)定，也是最起碼的安全防護措施。傳統(tǒng)的安全帽只有減震和硬度的基本設(shè)計，起到最基本的外力沖擊防護作用。隨著智能科技的開發(fā)，安全帽的智能化設(shè)計可以更好地服務(wù)于施工現(xiàn)場。通過把現(xiàn)代管理技術(shù)、5G無線傳輸和BIM技術(shù)等應(yīng)用于安全帽中，可以實現(xiàn)對安全帽的智能識別感應(yīng)，從而有效掌握施工人員的出勤記錄、施工區(qū)域人員分布和在場人員動態(tài)等。例如，在安全帽中利用5G無線傳輸技術(shù)，主要是由MCU控制器、雙目立體視覺系統(tǒng)、電場強度檢測模塊、云平臺模塊、告警模塊、指示燈、電腦終端組成的，將各部分以MCU控制器為核心相連而成，并且通過利用多電極電場梯度檢測法，對變電站帶電部位進行全方位測量，為施工人員提供安全距離的自動判別功能，通過將安全帽智能信息與人員信息匹配并錄入系統(tǒng)，可以對現(xiàn)場施工發(fā)揮一定的監(jiān)督管理作用，當施工人員進入危險區(qū)域時，安全帽發(fā)出提醒告警，提高了現(xiàn)場施工的安全系數(shù)。

4）建立特種作業(yè)人員管理系統(tǒng)

在工程施工中，需要用到特種機械設(shè)備，起重設(shè)備、機械設(shè)備、焊接設(shè)備和高空運輸機械的操作對技術(shù)能力要求較高，同時特種設(shè)備的操作危險性較大。工程項目建立特種作業(yè)人員信息庫，記錄特種技術(shù)人員的資格證書、工作經(jīng)驗等信息，同時，實現(xiàn)對特種作業(yè)人員工作能效的考核。根據(jù)特種作業(yè)人員的具體信息，授予其相關(guān)設(shè)備操作權(quán)限，通過采用人臉識別或指紋方式啟動運行特種設(shè)備，加強對特種設(shè)備和人員的精細化管理，有效降低現(xiàn)場特種作業(yè)的風(fēng)險，同時對特種人員和設(shè)備進行有效監(jiān)管。

3.2 塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)

塔吊是施工現(xiàn)場常用的起重設(shè)備，針對塔吊特種設(shè)備安裝了塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)。在塔吊上安裝一個傳感器系統(tǒng)可以實時監(jiān)測塔吊的運行狀態(tài)，對塔吊運行環(huán)境的風(fēng)速、重量、幅度、傾角和回轉(zhuǎn)等參數(shù)實時監(jiān)測，當現(xiàn)場出現(xiàn)操作不規(guī)范或者影響塔吊運行時，系統(tǒng)發(fā)出警報及時制止操作人員的不規(guī)范操作。除此以外，塔吊機器上安裝了防碰撞系統(tǒng)，可以及時對塔吊的超載或者碰撞進行告警提示，避免事故進一步擴大。

3.3 深基坑監(jiān)測系統(tǒng)

深基坑的開挖是一項高危重大工程，對深基坑的開挖作業(yè)采用了深基坑監(jiān)測系統(tǒng)。在深基坑作業(yè)現(xiàn)場安裝傳感器等智能設(shè)備，例如，在基坑開挖、支撐保護的全過程中，采用錨桿應(yīng)力監(jiān)測基坑周圍的穩(wěn)定狀況。同時，采用先進的通信和大數(shù)據(jù)技術(shù)，將現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)測后臺，將后臺對數(shù)據(jù)的動態(tài)分析和處理發(fā)送至相關(guān)責任人，相關(guān)人員對數(shù)據(jù)中的異常越限和告警進行解決，確?；幼鳂I(yè)的安全穩(wěn)定性。例如，在對基坑的穩(wěn)定性采用大數(shù)據(jù)監(jiān)測時，主要通過以下幾步進行監(jiān)測：

①利用數(shù)據(jù)服務(wù)器和計算服務(wù)器組建基坑風(fēng)險管理系統(tǒng)硬件平臺；

②將收集到的基坑風(fēng)險相關(guān)信息上傳至風(fēng)險管理平臺；

③將基坑相關(guān)變形信息上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器；

④將當前基坑與歷史基坑信息相對比，得出分析結(jié)果并作為相關(guān)數(shù)據(jù)；

⑤將基坑相關(guān)風(fēng)險信息通過三維模型進行展示；

⑥判斷當前基坑收集到的數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)異常，之后對相關(guān)數(shù)據(jù)進行推送，顯示基坑大數(shù)據(jù)技術(shù)的利用效果。

3.4 高支模監(jiān)控系統(tǒng)

建筑行業(yè)的設(shè)計和施工技術(shù)不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)類型不斷豐富，在混凝土澆筑時都需要搭建高大支模。高支模作業(yè)施工難度大、作業(yè)風(fēng)險等級高，現(xiàn)場采用高支模監(jiān)控系統(tǒng)輔助施工作業(yè)，進一步提高作業(yè)安全系數(shù)。主要是在模板或者支撐桿上加裝傳感器，傳感器將現(xiàn)場采集的壓力、位移等數(shù)據(jù)傳輸至后臺，后臺可以對數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和分析。相關(guān)人員根據(jù)后臺發(fā)出的告警或者提示信號采取相應(yīng)對策，確?，F(xiàn)場施工安全。

4 結(jié)語

建筑施工已經(jīng)是當今城市建設(shè)的重要部分，幾乎每個城市每天都在進行著建筑施工，同時隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，人們對建筑的質(zhì)量、設(shè)計、高度等要求不斷提升。但是，建筑施工各種大小安全事故頻發(fā)，增加了我們對建筑施工安全管控的壓力。本文論述了智慧工地對施工現(xiàn)場安全管理的應(yīng)用，采用智慧工地等先進技術(shù)手段加強建筑施工人員管理、培訓(xùn)、特種設(shè)備管控、高危工程作業(yè)監(jiān)測等各方面的管理，極大地提高了建筑施工現(xiàn)場的安全系數(shù)。為智慧建造的進一步發(fā)展和應(yīng)用提供了參考。