無人機在建筑施工安全監管中的應用探析

龔文璞，劉維忠，伍云天

(重慶建工集團股份有限公司，重慶401122）

無人機在建筑施工安全監管中的應用探析

龔文璞，劉維忠，伍云天

(重慶建工集團股份有限公司，重慶401122）

該文分別論述了建筑施工安全和無人機技術的內涵，并對建筑施工安全在國內外的發展狀況進行了簡要總結。分析了建筑施工安全監管和無人機的發展契合點，并且發現無人機對建筑施工的安全監管具有重要的意義。在此基礎上從五個方面探討了如何有效利用無人機助推建筑施工的安全監管。

建筑施工；安全監管；無人機；施工單位；施工人員

0 引言

隨著國家經濟的發展，大型建筑越來越多，隨即出現的施工安全問題也愈益嚴重。如何確保在整個建筑施工生命周期中不再出現安全事故，引起了大家的廣泛關注。我國不僅制定了關于安全技術的相關規范，也對施工單位管理部門在建筑現場的安全管理提出了更高的要求。與此同時，基于無人機技術的監管系統也逐漸成熟。無人機具備體積小、動作靈敏以及載重小的特點，并同時配備高分辨率相機，這樣能夠不斷向室內監管人員傳輸航拍、勘測和監控圖像。怎樣將建筑施工安全監管需求和無人機技術手段相結合，讓它們相互促進共同發展是值得思考的問題。

1 建筑施工安全概述

從事建筑施工活動有較大的危險性，其中以高處墜落、觸電、物體打擊、機械傷害、坍塌事故最常發生。根據建筑活動的特點及事故的原因和性質，建筑安全事故可分為4類，即生產事故、環境事故、技術事故和質量問題。

（1）關于生產事故，主要是指在建筑產品的生產、維修、拆除過程中，操作人員違反有關施工操作規程等而直接導致的安全事故。

（2）關于技術事故，主要是指由于工程技術原因而導致的安全事故，技術事故的結果通常是毀滅性的。

（3）關于環境事故，主要是指建筑實體在施工或使用的過程中，因為使用環境或周邊環境原因而導致的安全事故。

（4）關于質量問題，主要是指因為設計不符合規范或施工達不到要求等原因而導致建筑結構實體或使用功能存在瑕疵，進而引起安全事故的發生。

隨著安全事故的頻發，世界各國在建筑施工安全領域都越來越重視。為降低安全事故發生率，我國更進一步細化了相關的標準規程。針對安全管理檢查評定的內容更加明細，比如保證項目應包括：安全生產責任制、施工組織設計及專項施工方案、安全技術交底、安全檢查、安全教育、應急救援；一般項目應包括：分包單位安全管理、持證上崗、生產安全事故處理、安全標志[1]。針對高處作業中的臨邊、洞口、攀登、懸空、操作平臺、交叉作業及安全網搭設等項作業[2]，相關規范也作了詳細要求。

同時，國務院《建設工程安全生產管理條例》中對施工人員和施工單位也提出了相關的規定。比如第33條要求：作業人員應當遵守安全施工的強制性標準、規章制度和操作規程，正確使用安全防護用具、機械設備等。第49條要求：施工單位應當根據建設工程施工的特點、范圍，對施工現場易發生重大事故的部位、環節進行監控，制定施工現場生產安全事故應急救援預案。

2 無人機在建筑施工安全監管中的應用

目前（超）高層建筑有五大特點：高處作業多、露天作業多、手工勞動及繁重體力勞動多、立體交叉作業多、臨時工多。因此，無人機可以滿足施工現場的安全監督和管理需求，對于建筑施工現場的運用具有很高的可行性。具體的無人機應用包括以下幾個方面。

2.1 監管施工人員是否按照規范安全作業

比如實施高處作業時，監管工人是否佩戴使用區域限制安全帶或墜落懸掛安全帶；監管從事懸空作業、登高作業和外腳手架搭設、拆除作業的工人是否使用墜落懸掛安全帶；監管建筑施工場地內作業工人是否按要求佩戴安全帽。下面以實際中出現的安全事故為例進行說明。

2016年1月3日，某建筑現場發生施工人員劉某在鋼結構二區施工現場第三層鋼梁上作業時不慎失足造成墜落事故。安裝工人劉某雖然參加了安全生產知識學習并接受了安全生產教育，但自我安全意識不強，自救能力差。

另外，造成此次事故的原因還有監管人員對施工現場安全管理不到位，未能及時發現劉某高空作業時未正確佩戴、使用安全帶。如果在安全監督時采用無人機，便可實時監管施工人員是否按照規范安全作業，以便及時發現問題，避免悲劇釀成，同時也可提醒施工人員注意施工安全。

2.2 監管施工單位是否按照制定的安全責任制度執行

比如邊坡、臨空面、臨水面等邊緣必須設有欄桿或明顯的警告標志；對孔口等應設防護圍欄或加蓋板，并要有明顯的警告標志；對多層作業應有隔離防護措施并有專人負責監護；塔式起重機應在離安裝地平面2m的位置，在標準節上設置第一道雙層安全平網水平防護層，之后每間隔10m應增設一道雙層安全平網水平防護層等。下面以實際中出現的安全事故為例進行說明。

2016年8月25日，重慶某建筑公司受害工人李某從1號樓三層誤入被分包單位拆除門防護的電梯井道內墜亡。造成此次事故主要的原因是防護設施被安裝電梯的作業班組擅自拆除后沒能及時恢復，同時也未設置安全警告標志。

目前的施工單位為節約人力財力，大部分都是采取抽查管理的措施來進行施工現場安全監督，如果使用無人機代替人工監督管理這些危險作業區域，那么在節約人力財力的同時還提高了監管效率，防止安全事故的發生。

2.3 監管施工現場交通組織情況

比如監管混凝土攪拌機、運沙車等是否能夠有序地進出，不至于過多車輛設備同時作業時出現擁堵的現象；監管消防通道是否暢通，當發生火災時，無人機也可為消防規避安全路線；監管應急通道是否暢通，以確保發生緊急情況時應急人員可以在第一時間到達救援現場。采用無人機可以近距離監控施工現場道路是否暢通，并且可以實時進行航拍照片，整個交通組織線路可以非常清晰地展現在項目管理人員眼前。

2.4 監管施工現場建筑材料堆放情況

比如監管砂土是否覆蓋，避免出現不必要的安全隱患；監管建筑垃圾是否堆放在規定場地，質量安全是否存在隱患，這些都是建筑工地可能出現的違法違規問題。若施工場地面積較大，目前監管人員無法細致觀察到任何一個角落，依靠無人機進行配合管理是最有效的方法。無人機可以隨時（無論白天黑夜）輔助監管人員檢查建筑場地存在的問題。

2.5 監管施工現場設備操作情況

比如監管腳手架的搭接是否穩定，腳手板規格是否符合規范要求；監管基坑支護是否牢固，防止坡頂出現貫通裂縫；監管塔吊作業是否滿足安全操作制度要求，像建筑起重機械起重吊裝時，嚴禁人員在已吊起的構件下面或起重臂下旋轉范圍內作業、行走或停留等。這些監管都可用無人機來實現。

3 無人機在施工現場的基本操作要求

無人機自身須具備相關的技術性能，比如高空中的抗風能力，陰暗環境的拍攝精度，以及傳輸畫質等，這些都需要生產廠家進行保證。另外，考慮到目前建筑施工現場環境的復雜性，比如運輸建筑材料車輛隨時進出、起重機械隨時吊裝構件、混凝土隨時澆筑、鋼筋切割機隨時運行等，無人機在施工場地的飛行不同于普通的空中航拍。因此，操作人員在操作施工現場的無人機時需要掌握一些基本要求。

3.1 基坑作業安全監管要求

現今的基坑工程較為復雜，基坑附近的材料堆放以及大型機械設備停放較為混亂。在使用無人機進行安全監管時，操作人員應提前熟悉基坑的周邊環境，規劃無人機的飛行路線，降低無人機的飛行速度，避免無人機與其它物體發生碰撞。如圖1所示。

圖1 無人機監管基坑作業

3.2 主體作業安全監管要求

因鋼筋切割綁扎與構件支模澆筑同時實施，使得施工現場沒有多余的空地，無人機應確保在一次飛行監管過程中不在地面停留。無人機在主體結構內部監控時應注意規避各種支撐，防止與梁支撐、墻斜支撐等碰撞。另外，無人機在升降機上部監控細部安全問題時應隨時關注升降機的位置，避免相撞。如圖2所示。

圖2 無人機監管主體作業

3.3 高處作業安全監管要求

由于建筑高層位置風速較大，無人機在監管高處作業時的操作難度最高。此時操作人員需判斷風是從哪個方位吹來，只有知道風的方向后才能給予正確的抗風力。如圖3所示。

圖3 無人機監管高處作業

4 無人機在安全監管中存在的不足

由于無人機本身是電器信息化設備的原因，在建筑施工現場中不可避免地會存在一些不足之處，現總結如下：

（1）當本地出現陰雨天氣，或霧、霾較嚴重時，將會給建筑施工現場的無人機帶來一些安全隱患；

（2）針對某些微小變化的監管，目前無人機不太容易實現，比如監管材料堆放時，堆放的基礎沉降或下部支撐能力不足以監管出來；

（3）無人機本身較脆弱，一旦與外界物體發生碰撞，將易出現“墜機”情況。

5 結語

通過各種建筑施工現場發生的安全事故來看，造成安全事故的原因可總結為兩部分：一部分是技術方面原因，建筑結構未按規范要求采取必要的保護措施，最終產生結構失穩、坍塌現象；另一部分是管理方面原因，施工組織的安全措施不全面，施工單位的監督管理未落實。因此，無人機監管系統的運用將使得傳統的安全監管方法發生變革，顯著提高安全管理的效率[3]?？偟膩碚f，相比于傳統的人工安全監管方法具有以下優勢：

（1）視野寬廣，監管范圍大，彌補了傳統的人工安全監管時間、空間上存在死角和盲區的缺陷；

（2）無人機的飛行監管可實現自動化，減少人力物力財力；

（3）遠程視頻監控能實現監視、錄像等功能，有利于保存監管記錄。

[1]住房和城鄉建設部.JGJ59-2011建筑施工安全檢查標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[2]住房和城鄉建設部.JGJ80-2016施工高處作業安全技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2016.

[3]周誠，蔣雙南，林興貴.基于無人機的深基坑施工安全風險巡視與預警研究[J].施工技術，2016，45（1）：14-19.

責任編輯:孫蘇，李紅

新技術運用

“無所不能”的無人機未來還要化身包工頭

美國加州的一處城區里，建筑工人們正在緊張建設一座豪華球館，而整個工程進度都是由無人機和軟件進行自動監測的。幾架無人機每天會在建設工地上巡飛一次，收集視頻材料。視頻會被轉化成工地三維圖片，再導入相應的計算機軟件進行匹配，看和最初的建筑設計和工程進度規劃是否相符。三維圖片可以清晰展示工程哪些地方需要進一步完善，同時利用軟件可以自動顯示可能落后于進度的部分，一目了然。

無人機可以近距離監控項目進展，而且可以實時進行航拍照片，加上分析軟件，整個工程可以非常清晰地展現在項目管理人員眼前，從而了解哪塊區域建設進展速度緩慢，并判斷是否會影響整體項目。目前，伊利諾伊大學的研究小組正在測試一個系統，允許綁定攝像頭的無人機定位建筑工地的各個角落，這樣工地上的每個活動都可以被不間斷地監控到。在實驗過程中，他們還使用了一個眾包平臺，根據視頻錄像中的工人活動進行分類，這樣工程經理可以看到在一個整體項目里，每個工人如何執行不同的工作任務，以及每個工人在完成各自工作時需要花費多少時間。

（來源：雷鋒網）

Exploration on Application of UAV in Construction Safety Supervision

The connotations of construction safety and UAV technology are elaborated,with the development status of construction safety at home and abroad summarized.The shared development points of construction safety and UAV are analyzed,and UAV is found to be of great importance for safety supervision on building construction,based on which ways to effectively apply UAV to safety supervision are discussed deeply from five aspects.

building construction;safety supervision;UAV;construction units;constructors

TU714

A

1671-9107（2017）05-0021-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.05.021

2017-02-05

龔文璞（1962-），男，重慶人，本科，教授級高級工程師，主要從事技術質量、科技創新工作。