信息化技術(shù)在水利水電工程安全管理中的應(yīng)用

徐海軍

西北水利水電工程有限責(zé)任公司 陜西 西安 710100

引言

我國水利水電工程行業(yè)發(fā)展迅速，在未來相當(dāng)長一段時間內(nèi)處于工程穩(wěn)步建設(shè)時期，然而，近年來水利水電工程行業(yè)施工安全事故頻發(fā)。從表面上看，大多數(shù)安全事故是人為操作不當(dāng)或機(jī)械設(shè)備損壞造成的，但從根源上看，大多數(shù)安全事故是由于安全管理方面存在問題所產(chǎn)生的。水利水電工程施工與其他土建工程施工一樣，主要原材料為混凝土及鋼筋等，施工機(jī)具及施工工藝流程基本一致[1]。當(dāng)然，水利水電工程施工也有一定的特殊性，比如水利水電工程通常體量較大，工程所在場地往往占地較廣；水利水電工程施工工期較長，其受自然環(huán)境影響大；水利水電工程通常需要投入更多的人力及施工機(jī)具，分布較零散。正是由于水利水電工程施工的特殊性，給施工安全管理帶來了挑戰(zhàn)。

1 水利水電工程施工特點

水利水電工程項目在施工中極易受到各種因素的影響，比如人為、自然災(zāi)害等方面。一般情況下，水利水電工程施工所處都是在山區(qū)以及河谷地帶，自然條件惡劣，增加了水利水電施工的建設(shè)難度。由于水利水電工程施工的整體質(zhì)量和當(dāng)?shù)氐牡匦?、氣候等有著直接的?lián)系。因此，水利水電工程施工技術(shù)方面要求很高，同時開展作業(yè)的專業(yè)性很強，施工周期長，同時難度很大[2]。另外，施工項目的周期較長，由于環(huán)境和氣候等不確定因素的影響，給水利水電施工增加了危險系數(shù)，例如，高空吊裝作業(yè)、水下作業(yè)等都是施工中常見的項目，施工的安全就無法得到確保。另外由于夏季會爆發(fā)山體滑坡、泥石流等自然災(zāi)害，會給安全施工造成了極大的影響。

2 水利水電工程安全管理中現(xiàn)存問題

2.1 工作環(huán)境復(fù)雜

水利水電工程是我國一項基礎(chǔ)工程項目，有許多水利水電工程都是在交通不便利的偏遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行，復(fù)雜的施工環(huán)境直接影響了水利水電工程建設(shè)質(zhì)量，導(dǎo)致工程施工過程中存在很大的安全隱患，例如，自然環(huán)境條件較差的區(qū)域，地質(zhì)、氣候的變化容易引發(fā)泥石流等災(zāi)害，造成安全事故的發(fā)生。此外，水利水電工程施工現(xiàn)場有許多大型機(jī)械設(shè)備，需要加強施工現(xiàn)場管理，以避免不必要的安全事故發(fā)生。

2.2 巡檢維護(hù)工作欠缺

目前，日常巡檢工作，并不在建設(shè)單位的重點考察范圍內(nèi)，大部分巡檢工作都具有形式主義的弊端，并沒有結(jié)合水利水電工程的實際需要，這也就進(jìn)一步埋下了隱患和風(fēng)險。而且很多管理人員在檢查的過程中抱有僥幸心理，他們并沒有認(rèn)真地落實自己的任務(wù)，隨意性和盲目性較大，忽視數(shù)據(jù)的收集與整合，即便是在后期施工作業(yè)的時候，也沒有把數(shù)據(jù)及時交給施工人員，信息無法得到有效的利用，施工人員缺乏有力的參考和指導(dǎo)，這也就無法保證項目自身的安全和可靠。

2.3 施工現(xiàn)場監(jiān)理缺少規(guī)范化管理，管理人員素質(zhì)有待提升

水利水電工程施工階段現(xiàn)場監(jiān)理工作是對水利水電工程項目立項到工程完工全過程的監(jiān)理，在水利水電工程施工過程中，如果施工階段現(xiàn)場監(jiān)理工作沒有規(guī)范化的管理，很容易引發(fā)一系列的安全問題[3]。目前我國在水利水電工程施工投資環(huán)節(jié)和勘察設(shè)計環(huán)節(jié)中實行的監(jiān)理并不成熟，需要相關(guān)部門進(jìn)行探索?，F(xiàn)在施行的現(xiàn)場監(jiān)理規(guī)范只限于施工階段監(jiān)理工作，包含工程施工準(zhǔn)備階段、實施階段以及保修階段的現(xiàn)場監(jiān)理，由于施工現(xiàn)場大部分管理人員缺乏專業(yè)水準(zhǔn)，自身素質(zhì)不過硬，業(yè)務(wù)能力不夠精湛，現(xiàn)場監(jiān)管和檢測工作人員沒有經(jīng)過專門的系統(tǒng)培訓(xùn)，對水利水電工程施工中安全管理工作缺少責(zé)任心，缺乏職業(yè)道德，這些必然會影響施工進(jìn)度和作業(yè)質(zhì)量，甚至還會引起嚴(yán)重事故，對水利水電工程施工安全監(jiān)管工作造成極大的影響。

3 信息化技術(shù)在水利水電工程安全管理中的應(yīng)用

3.1 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

平臺利用物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備，構(gòu)建水利水電工程監(jiān)測感知網(wǎng)絡(luò)，通過信息傳感裝置接收并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至數(shù)據(jù)庫，在后端對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及分析，經(jīng)過分析處理后的信息發(fā)布至平臺展示，若出現(xiàn)異常信息則會上報至相關(guān)負(fù)責(zé)人。目前平臺利用物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的功能模塊有水雨情監(jiān)測、大壩安全監(jiān)測、流量監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、氣溫監(jiān)測、無人機(jī)智能巡檢數(shù)據(jù)等；通過集成netty框架，建立統(tǒng)一接收平臺，為數(shù)據(jù)分析與業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，做到數(shù)據(jù)“可知”。基于BIM+GIS技術(shù)，對水利水電工程實時運行動態(tài)進(jìn)行展示，直觀反映工程的運行狀態(tài)，做到數(shù)據(jù)“可視”。

3.2 BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.2.1 建立BIM模型。為了確保水利水電工程的安全實施，就要對其中存在的安全管理問題予以充分的重視，尤其是要對風(fēng)險較高的施工項目進(jìn)行重點的管理，提高項目實施過程中安全隱患的排查力度，并制定相應(yīng)的預(yù)防控制措施，避免安全事故的發(fā)生[4]。通過采用BIM技術(shù)所構(gòu)建的水利水電工程安全模型，在項目實施前，技術(shù)人員就能對施工現(xiàn)場進(jìn)行全方位的檢測，有助于及時發(fā)現(xiàn)其中存在的安全隱患，并采取有效的應(yīng)對措施，進(jìn)而大大降低安全事故率，為水利水電工程的順利實施建立良好的基礎(chǔ)。BIM技術(shù)還能用于施工全過程的跟蹤記錄，能夠?qū)Ω鞣N隱患進(jìn)行系統(tǒng)全面的排查，并將問題及時發(fā)送至后臺的技術(shù)人員，進(jìn)而有助于將問題的影響范圍限制在合理的范圍內(nèi)，避免對施工活動的安全進(jìn)行造成影響。

3.2.2 在工程施工結(jié)構(gòu)與場地分析中的應(yīng)用。水利水電工程作為一項綜合性的系統(tǒng)工程，其整個實施過程非常煩瑣，會涉及大量的影響因素，如果沒有采取有效的控制措施，就可能導(dǎo)致各種安全事故的發(fā)生。因此，在進(jìn)行水利水電工程的設(shè)計過程中，除了需要重點關(guān)注整個工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，還要對施工現(xiàn)場的地勢風(fēng)貌和氣候環(huán)境予以充分的考慮。通過BIM技術(shù)所提供的原始數(shù)據(jù)庫能夠?qū)φ麄€施工過程進(jìn)行全面的把控，為安全施工提供可靠保障，其在工程施工結(jié)構(gòu)與場地分析中的具體應(yīng)用如下所示。

3.2.2.1 識別危險因素，劃分危險區(qū)域。BIM技術(shù)將安全管理工作信息進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)化處理，并對重要的數(shù)據(jù)信息機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的整合，構(gòu)建水利水電工程的施工模型，有助于發(fā)現(xiàn)施工中存在的各種危險因素，并制定有針對性的改善控制措施，將其影響限制在合理的范圍內(nèi)。同時，BIM技術(shù)還能對危險因素進(jìn)行科學(xué)合理的區(qū)域劃分，能夠?qū)⑽ｋU性較大和影響范圍較廣的危險因素與普通的施工問題進(jìn)行有效的區(qū)分，這就為安全管理人員的監(jiān)管工作提供了便利。BIM技術(shù)采用不同的顏色符號表征不同的危險等級，安全管理人員就能采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，對危險性較高的問題在第一時間進(jìn)行處理，而一般性的問題可以按照正常流程處理。

3.2.2.2 優(yōu)化管理。通過BIM技術(shù)能夠?qū)φ麄€水利水電工程進(jìn)行建筑信息的有效集成，從工程的設(shè)計、施工、運行直至拆除等整個壽命周期，將其所收集的各種信息匯集于三維模型信息數(shù)據(jù)庫中，并在此基礎(chǔ)上對水利水電工程的后期工作提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息以及相關(guān)材料[5]。在進(jìn)行管理優(yōu)化的過程中，BIM技術(shù)還能夠?qū)λ姽こ痰恼麄€施工現(xiàn)場進(jìn)行全方位的模擬，設(shè)計人員就能結(jié)合模擬數(shù)據(jù)對設(shè)計工作進(jìn)行優(yōu)化，管理人員則能夠結(jié)合施工現(xiàn)場情況制定相應(yīng)的管理措施，對各種危險因素進(jìn)行有效的控制，避免安全事故的發(fā)生，確保水利水電工程的安全實施。

3.2.3 基于BIM技術(shù)的安全檢查過程。將BIM技術(shù)應(yīng)用于水利水電工程的安全檢查工作中，可以分為以下幾步：

3.2.3.1 在施工前，需要結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，制定滿足安全施工要求的相關(guān)管理制度和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，不僅需要對施工現(xiàn)場的安全管理需求進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析，并且還要考慮BIM技術(shù)的適配性，為BIM模型自動檢查功能的順利實現(xiàn)提供必要的保障，進(jìn)而就能結(jié)合施工現(xiàn)場的要求制定科學(xué)合理的安全管理措施[6]。

3.2.3.2 模型構(gòu)建，構(gòu)建水利水電工程的三維立體模型，通過信息化技術(shù)，將所獲取的現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息進(jìn)行信息化處理，并構(gòu)建相應(yīng)的工程數(shù)據(jù)信息庫，進(jìn)而為模型的順利構(gòu)建提供重要的基礎(chǔ)信息。

3.2.3.3 漏洞檢測，借助所構(gòu)建的工程模型，對各項施工工作進(jìn)行全面的檢測，明確其中存在的漏洞，并進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄。

3.2.3.4 檢查工作總結(jié)，對上述漏洞檢測結(jié)果和發(fā)現(xiàn)的其他問題進(jìn)行匯總整理，并編制相應(yīng)的檢查報告，可以結(jié)合現(xiàn)場的需求，選擇檢查表和可視化安全防護(hù)設(shè)備兩種不同的報告形式，進(jìn)而對現(xiàn)場存在的安全隱患進(jìn)行客觀真實地反饋。

3.2.3.5 結(jié)合施工現(xiàn)場要求制定有針對性的安全管理措施，在確保安全管理工作全面開展的基礎(chǔ)上，盡可能降低成本和工作量。為了在安全管理工作中最大限度發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢，就要在工程實施前構(gòu)建相應(yīng)的BIM模型，還要對其進(jìn)行全方位的檢查和設(shè)定相應(yīng)的控制指標(biāo)，并且還要進(jìn)行一定程度的操作模擬，確保模型能夠與現(xiàn)場的實際情況相匹配[7]。在傳統(tǒng)的安全評估過程中，通常是由多位安全專家構(gòu)成的專家組完成相應(yīng)工作，雖然其能夠發(fā)揮一定的作用，但是，仍舊存在較多的問題，例如，工作效率低、評估成本高以及無法進(jìn)行全方位的準(zhǔn)確評估等。通過將BIM技術(shù)有效地應(yīng)用于安全評估工作中，有助于提高評估工作效率和評估準(zhǔn)確性。同時，BIM技術(shù)還能隨著工程的進(jìn)行，對現(xiàn)場安全工作的實際情況進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析，并構(gòu)建施工安全評估指標(biāo)體系，在符合相關(guān)規(guī)定的前提下分析問題，為后續(xù)安全工作的開展提供科學(xué)合理的指導(dǎo)。

3.3 大數(shù)據(jù)和人工智能的應(yīng)用

平臺利用大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，建立水利水電工程管理決策指揮中心，實時掌握工程運行狀態(tài)，通過感知技術(shù)對水利水電工程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采用實時數(shù)據(jù)及離線數(shù)據(jù)處理技術(shù)對掌握的大量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行專業(yè)化處理，處理后的數(shù)據(jù)形成的結(jié)果在平臺展示，并可用于預(yù)警分析[8]。目前，平臺利用大數(shù)據(jù)和人工智能構(gòu)建的功能模塊有引入圖像識別功能，實現(xiàn)視頻讀取電子水尺水位、維修養(yǎng)護(hù)前后圖像對比、漂浮物入侵檢測等功能；融合運用物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)、現(xiàn)場巡查數(shù)據(jù)，結(jié)合專業(yè)預(yù)測分析模型、專家系統(tǒng)，依據(jù)事件發(fā)生發(fā)展的規(guī)律，對事件發(fā)展的趨勢、影響范圍、進(jìn)一步可能引發(fā)的衍生事件等進(jìn)行綜合分析，做到工程管理應(yīng)急事件“可預(yù)測”。新技術(shù)的應(yīng)用大大降低了人工作業(yè)量，有力地保證了工程安全，做到工程運行管理狀態(tài)“可控”，為工程的綜合效益最大化提供了技術(shù)支撐。

4 結(jié)束語

水利水電是農(nóng)業(yè)的命脈，更是國家的命脈。由于全球氣候變化，可用淡水資源越來越緊缺，未來世界爭奪最激烈的資源，將是淡水資源。我國幅員遼闊，水資源分布極不均勻?？茖W(xué)管理和調(diào)控現(xiàn)有水資源，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有極其重要的作用。建設(shè)一套科學(xué)、可靠、完善、實用的水利水電信息化系統(tǒng)，能從根本上解決目前水資源粗放式管理的現(xiàn)狀，做到精細(xì)化、合理化調(diào)配水資源，最大限度提高供水效率，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。