建筑工程智慧工地安全風險預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用分析

摘? 要：如今，智能化、信息化等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)滲透到了各個領(lǐng)域，建筑工程領(lǐng)域也不例外。在現(xiàn)今大多數(shù)建筑施工過程中，傳統(tǒng)的施工方式和管理方式已逐漸被人工智能、信息傳遞、虛擬現(xiàn)實等新興技術(shù)所取代。在這樣的背景下，對于建筑工程等危險性較大的領(lǐng)域，引入智能化、信息化的安全風險預(yù)警系統(tǒng)是必然趨勢，本文將對建筑工程智慧工地安全風險預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用進行分析，旨在為建筑工程智慧工地安全風險預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展提供理論支持和經(jīng)驗指導。

關(guān)鍵詞：建筑工程;智慧工地;安全風險預(yù)警;應(yīng)用分析

中圖分類號：TU74;TU17????????? 文獻標識碼：A????? 文章編號：2096-6903（2021）07-0000-00

如今，科技飛速發(fā)展，為了能夠安全、高效、經(jīng)濟的完成建筑工程項目，很多項目上已建立了智慧工地安全風險預(yù)警系統(tǒng)，有效降低了生產(chǎn)安全事故的發(fā)生，確保了生命安全和財產(chǎn)安全，對建筑工程項目產(chǎn)生了諸多有利影響。本文將首先簡單介紹建筑工程智慧工地，并分析傳統(tǒng)的建筑工程項目中存在的安全管理問題，然后闡明建筑工程智慧工地安全風險預(yù)警系統(tǒng)的優(yōu)勢，最后探究建筑工程智慧工地安全風險預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用。

1 建筑工程智慧工地概述

建筑工程智慧工地是一種新興的工程項目施工現(xiàn)場管理模式，以BIM技術(shù)為核心，集云計算和大數(shù)據(jù)以及物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息化技術(shù)于一體，通過移動終端顯示建筑施工信息，綜合管理施工現(xiàn)場，主要包括對施工作業(yè)人員、施工機械設(shè)備、施工物料、施工安全、施工質(zhì)量、施工環(huán)境等目標的管理。能夠?qū)崿F(xiàn)綜合管理、信息共享、數(shù)據(jù)分析一體化，并采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對各項施工進行趨勢預(yù)測，真正做到了工程一體化、可視化管理，有利于提高建筑工程的信息化水準，大大降低了生產(chǎn)安全事故發(fā)生率，有效提高了工程效率和質(zhì)量。

2 傳統(tǒng)建筑工程安全管理存在的問題

2.1 安全管理缺乏統(tǒng)一性

由于建筑工程在組織施工時，在同一施工區(qū)域通常有多個施工單位在同時施工作業(yè)，并且為了加快進度、降低成本，部分施工單位安全管理人員配備不到位，對施工現(xiàn)場的安全監(jiān)管力度不夠，施工現(xiàn)場安全管理紊亂，當多任務(wù)、多工種、多人員的交叉作業(yè)現(xiàn)象出現(xiàn)時，安全管理壓力會進一步提升。因此，為了確保建筑工程項目安全管理有序，應(yīng)加強施工現(xiàn)場安全管理的整體性和統(tǒng)一性。

2.2 安全風險監(jiān)控存在不足

雖然近些年來建筑工程項目的安全管理工作在不斷優(yōu)化，但是由于施工現(xiàn)場的安全風險監(jiān)控仍然主要采用安全管理人員現(xiàn)場巡查的方式，這就對安全管理人員的責任心和經(jīng)驗水平要求較高，如果出現(xiàn)安全管理人員配備不到位，安全管理人員水平參差不齊等情況，就會對建筑工程項目施工現(xiàn)場的安全管理會產(chǎn)生較大影響。

3 智慧工地安全風險預(yù)警系統(tǒng)的優(yōu)勢

相比于傳統(tǒng)工地，智慧工地的安全風險預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)有了明顯優(yōu)勢。

3.1 實時監(jiān)控

建筑工程智慧工地配備大量視頻監(jiān)控設(shè)備和信號傳感器，對于一些生產(chǎn)安全事故頻發(fā)的施工區(qū)域會有更加嚴密的監(jiān)控。當有安全隱患出現(xiàn)時，中控室能夠第一時間向施工現(xiàn)場的安全管理人員發(fā)出警報，提醒及時消除安全隱患。除此之外，當施工現(xiàn)場沒有作業(yè)人員施工的情況下，也會對施工區(qū)域進行24小時實時監(jiān)控，防止其他意外事件發(fā)生。

3.2 預(yù)警準確

由于建筑工程項目施工區(qū)域較多、地形復雜，如果僅靠安全管理人員現(xiàn)場巡查，較難發(fā)現(xiàn)一些隱蔽區(qū)域的安全隱患，而建筑工程智慧工地的大量視頻監(jiān)控設(shè)備和信號傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)控每一個施工區(qū)域，并快速定位安全隱患存在的位置，能夠較為準確進行安全風險預(yù)警，同時也能結(jié)合建筑工程項目施工現(xiàn)場的實際情況，適當調(diào)整報警閾值時，減少誤報的情況發(fā)生。

3.3 預(yù)警迅速

由于傳統(tǒng)建筑工程項目采用安全管理人員施工現(xiàn)場巡查發(fā)現(xiàn)安全隱患，導致一些安全隱患不能第一時間被發(fā)現(xiàn)、整改，而智慧工地的安全風險預(yù)警系統(tǒng)采用信息化的移動終端，由中控平臺進行統(tǒng)一監(jiān)控，當施工現(xiàn)場出現(xiàn)作業(yè)人員違章、機械設(shè)備異常等安全風險時，會在極短的時間內(nèi)發(fā)出警報，提醒安全管理人員及時消除安全隱患。

4 智慧工地安全風險預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1 智慧工地安全風險預(yù)警系統(tǒng)

4.1.1 智慧工地視頻監(jiān)控系統(tǒng)

普通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點是可以實時的監(jiān)控施工現(xiàn)場的實時情況，傳輸最直接的施工作業(yè)信息。而智慧工地視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅能夠做到實時傳輸施工現(xiàn)場情況，由于嵌入了計算機影像捕捉、模式識別、人臉識別、動作預(yù)知、異常分析等數(shù)字化技術(shù)，不僅能夠核實施工作業(yè)人員的身份信息，還能對一些異常的影像進行捕捉，傳輸給中控平臺，再由監(jiān)控人員進行判斷，如果影像確實出現(xiàn)了異常，就可以一鍵報警，信息會傳達給所在施工區(qū)域的作業(yè)人員，同時也會傳達給工程項目負責人。

4.1.2 智慧工地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

建筑工程項目工期一般較長，需要相應(yīng)的動態(tài)檢測系統(tǒng)對項目進展情況進行記錄，便于項目過程中的信息儲存和分析。智慧工地采用的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)由三部分組成，分別是監(jiān)控系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、中控平臺。動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)會始終監(jiān)測施工的進度、機械的運轉(zhuǎn)狀況、作業(yè)人員的操作方式。

通過信息傳遞把這些信息傳達給中控平臺，中控平臺需要24小時對施工現(xiàn)場進行監(jiān)視，會把得出的結(jié)果記錄，如果遇到突發(fā)緊急情況，動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)會直接發(fā)起預(yù)警，并持續(xù)對危險源進行監(jiān)視，反饋危險程度和發(fā)展階段。

4.1.3 智慧工地實時指令系統(tǒng)

建筑工程智慧工地的風險預(yù)警不僅需要準確、及時的發(fā)現(xiàn)安全風險，還需要中控平臺對相應(yīng)作業(yè)人員做出緊急指令。在傳統(tǒng)的建筑工程項目施工現(xiàn)場，當有安全風險預(yù)警時，相關(guān)指令傳達較慢，甚至有時會傳達錯誤指令，從而導致次生事故的發(fā)生。而智慧工地采用的是實時指令系統(tǒng)，在發(fā)現(xiàn)安全風險時，能夠及時通知所有相關(guān)作業(yè)人員，而相關(guān)作業(yè)人員需要再次確認指令，如果沒有在規(guī)定時間內(nèi)確認收到指令，中控平臺會再次提醒，并會向工程項目管理人員發(fā)送未確認的作業(yè)人員名單。

4.1.4 智慧工地事故預(yù)防系統(tǒng)

智慧安全帽系統(tǒng)主要由兩部分組成：一是視頻實時監(jiān)控系統(tǒng)和智能分析系統(tǒng)，能夠識別作業(yè)人員是否處于危險環(huán)境當中。二是傳輸技術(shù)與傳感芯片技術(shù)結(jié)合而成的信息發(fā)送裝置，將其安裝在安全帽中，信息發(fā)送裝置會根據(jù)中控平臺設(shè)定的發(fā)送頻率持續(xù)向后臺發(fā)送作業(yè)人員的位置信息，記錄每一位作業(yè)人員在某一區(qū)域的停留時長信息以及行動軌跡信息等，如果作業(yè)人員在危險區(qū)長時間停留或靠近風險預(yù)警區(qū)域時，中控平臺會自動發(fā)出報警信息到作業(yè)人員的移動終端，移動終端會產(chǎn)生強烈震動并發(fā)出警報信息，避免發(fā)生生產(chǎn)安全事故。

BIM技術(shù)的應(yīng)用也是智慧工地事故預(yù)防系統(tǒng)的一部分。相比于傳統(tǒng)的二維模擬技術(shù)，BIM技術(shù)使建筑智能化施工得脫穎而出。在建筑施工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些錯誤，一旦施工結(jié)束，這些錯誤將無法糾正，就會導致生產(chǎn)安全事故的發(fā)生。因此，如果能夠提前模擬數(shù)據(jù)進行分析，就能在很大程度上規(guī)避一些潛在的安全風險。

4.2 智慧工地安全風險控制

4.2.1 風險預(yù)警

建筑工程智慧工地的安全風險預(yù)警由四部分組成，分別是視頻監(jiān)控系統(tǒng)、動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、實時指令系統(tǒng)、事故預(yù)防系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行是保證安全風險預(yù)警的前提，安全風險預(yù)警區(qū)域也分為四種：

（1）特種設(shè)備安全監(jiān)控：在施工過程中像塔吊、升降機一類的特種設(shè)備有嚴格的使用規(guī)定，吊裝幅度和傾斜角度不宜過大，通過傳感器可以對特種設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，當出現(xiàn)超重、超負荷、超速度作業(yè)以及自然環(huán)境惡劣等影響施工作業(yè)安全的事件出現(xiàn)時，中控平臺會第一時間通知工程項目管理人員采取措施，同時借助人臉識別技術(shù)，避免非專業(yè)人員的違規(guī)操作。

（2）重大危險源安全監(jiān)控：視頻監(jiān)控系統(tǒng)和有害氣體監(jiān)測設(shè)備能快速發(fā)現(xiàn)重大危險，對重大危險源進行實時監(jiān)控，如果存在監(jiān)測數(shù)據(jù)超標，傳感器會向控制平臺發(fā)送危險提示，平臺管理人員會通知負責人，有利于及時處理危險源。

（3）高支模安全監(jiān)控：高支模監(jiān)測器能夠?qū)崟r記錄高支模模塊沉降程度以及立桿軸力大小、傾角大小，對危險值進行測定，一旦數(shù)值超標，平臺就會發(fā)出危險預(yù)警，第一時間通知所在區(qū)域的施工人員撤出危險區(qū)，避免危險升級，減少人員傷亡。

（4）深基坑安全監(jiān)控：深基坑屬于危險性較大的分部分項工程，通過傳感器可以實時獲取混凝土支撐力和錨索軸力等受力情況，中控平臺將使用數(shù)學模型與回歸分析等數(shù)理方法分析危險點的位置，預(yù)防生產(chǎn)安全事故的發(fā)生。

4.2.2 風險控制措施及處理方法

預(yù)警系統(tǒng)為安全風險預(yù)警提供了智能化、信息化的中控平臺，從而實現(xiàn)安全風險控制。由于建筑工程智慧工地的視頻監(jiān)控設(shè)備、傳感器較多，出現(xiàn)故障不可避免，但應(yīng)及時檢修，危險性較大的區(qū)域要有備用設(shè)備，保證動態(tài)監(jiān)測持續(xù)運行。

當生產(chǎn)安全事故發(fā)生時，要第一時間停止施工，將傷員轉(zhuǎn)移到安全區(qū)域，并通知醫(yī)療人員救治。如果是設(shè)備出現(xiàn)故障，也應(yīng)先撤離施工作業(yè)人員，防止生產(chǎn)安全事故升級，再安排專業(yè)的檢修人員進行處理。如果發(fā)生有毒有害氣體大規(guī)模泄漏，由于涉及的區(qū)域很廣，不確定性較強，就應(yīng)及時組織全體作業(yè)人員進行疏散。

5 存在的問題

5.1 智慧工地建造成本較高

建筑工程智慧工地是建立在計算機技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動終端等技術(shù)手段的基礎(chǔ)上，但這些技術(shù)手段需要大量的硬件載體和電子設(shè)備支撐，在傳統(tǒng)的建筑工程項目中增加了大量成本，導致部分建設(shè)單位因為資金和成本問題放棄建造智慧工地安全風險預(yù)警系統(tǒng)，因而高昂的建造成本也成了阻礙建筑工程智慧工地安全風險預(yù)警系統(tǒng)發(fā)展的主要原因。

5.2 施工現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境復雜

由于建筑工程施工現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境較為復雜，基于視頻監(jiān)控的安全風險預(yù)警系統(tǒng)還無法實現(xiàn)對施工現(xiàn)場存在的安全隱患進行較為準確的自動識別、報警功能，并且存在較多誤報、漏報的情況，因此仍需采集大量建筑工程施工現(xiàn)場的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行進一步的處理、分析，并在多種不同的施工作業(yè)場景下調(diào)試安全風險預(yù)警的報警閾值，探索更多的自動識別、報警方法。

5.3 作業(yè)人員文化水平較低

由于現(xiàn)今建筑工程項目施工作業(yè)人員大多文化水平較低，對機械設(shè)備的操作和使用了解不夠，安全意識不足，會出現(xiàn)違章操作和違章作業(yè)的現(xiàn)象，并且部分施工走也人員不能熟練使用移動終端，對安全預(yù)警信息不熟悉，無法根據(jù)施工現(xiàn)場情況快速做出正確的響應(yīng)。

6 建議和措施

6.1 加強人員安全教育培訓

首先應(yīng)了解需要對作業(yè)人員進行哪些安全教育培訓，熟悉作業(yè)人員需要掌握的新技術(shù)，發(fā)現(xiàn)新技術(shù)存在的安全隱患，對薄弱環(huán)節(jié)和重點部位進行標記，并制定總體培訓計劃，在培訓計劃實施過程中，注重團隊學習和多模式教學，理論學習與實踐教學相結(jié)合，定期進行安全教育培訓考核、評價，鼓勵團隊內(nèi)部和團隊之間的相互學習、競爭和激勵，只有符合要求者才能上崗作業(yè)。

6.2 加大政策扶持指導力度

為了推進建筑工程智能工地建設(shè)，需要相關(guān)政府部門出臺相應(yīng)的扶持政策，加大投資力度，以政策推動、引導和規(guī)范智能工地建設(shè)，減輕建設(shè)單位的經(jīng)濟壓力。對一些中小型企業(yè)應(yīng)進行扶持和指導，給予政策優(yōu)惠，讓建筑工程智慧工地的安全風險預(yù)警系統(tǒng)得到推廣和普及。

6.3 推進技術(shù)革新交流學習

建設(shè)單位開展建筑工程智能工地建設(shè)，必須加強與其他先進企業(yè)的交流學習。在交流學習的過程中，分享經(jīng)驗，共同改進，推進技術(shù)革新，避免重復性的低質(zhì)量、不必要的研究。其次，向國外引進先進的技術(shù)和管理方式，摒棄落后的傳統(tǒng)觀念，進一步發(fā)揮建筑工程智慧工地的功能。

7 結(jié)語

建筑工程智慧工地安全風險預(yù)警系統(tǒng)能夠有效降低生產(chǎn)安全事故的發(fā)生率，有利于保障作業(yè)的生命安全，提高建設(shè)效率，是智慧工地不可或缺的安全保障系統(tǒng)。因此，需要更多的科研資金和科研工作者投入到系統(tǒng)的研發(fā)和改進當中，共同促進建筑工程智慧工地安全風險預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展。

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收稿日期：2021-06-17

作者簡介：劉耘暢（1986—），男，重慶人，碩士研究生，工程師，研究方向：安全管理。

Application Analysis of Safety Risk Early Warning System for Smart Construction Sites in Construction Engineering

LIU Yunchang

（CISDI Engineering Co.， Ltd. Chongqing 400013）

Abstract： Today， Internet technologies， such as intelligence and information technology， have penetrated into various fields， including the field of construction engineering. In most building construction processes， traditional construction methods and management methods have been gradually replaced by emerging technologies， such as artificial intelligence， information transmission， and virtual reality. In this context， it is an inevitable trend to introduce intelligent and informatized security risk early warning systems for areas with greater risks such as construction engineering. This article will analyze the application of security risk early warning systems on smart construction sites in construction projects， aiming to provide theoretical support and empirical guidance for the development of safety risk early warning systems for smart construction sites.

Keywords： construction engineering; smart construction site; safety risk warning; application analysis