淺議江蘇建設工程智慧安監(jiān)的研究與應用

文｜江蘇省建筑安全監(jiān)督總站 張并銳 張蔚

1 背景

根據(jù)江蘇省建筑發(fā)展的實際情況和發(fā)展趨勢，《江蘇建造2025行動綱要》提出了工程建造方式向 “四化”融合的方向發(fā)展，數(shù)字建造已經(jīng)在房屋建筑領域推廣應用。江蘇省的安全監(jiān)管信息化建設起步早、基礎好、覆蓋廣，安監(jiān)機構在監(jiān)督檢查中，采用先進的管理理念，在梳理業(yè)務功能和分析管理程序的基礎上，通過數(shù)據(jù)資源的深入開發(fā)和利用，實現(xiàn)內(nèi)部辦公、項目監(jiān)管、外部決策等多種功能的發(fā)展和應用，提高安全監(jiān)督的安全管理水平，為政府的安全生產(chǎn)提供科學依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。在已廣泛應用的建筑安全監(jiān)督管理系統(tǒng)的基礎上，提出了政府引導、企業(yè)共研、逐步演進的智慧安監(jiān)管理模式，展開了相關技術研究和現(xiàn)場應用。

2 智慧安監(jiān)的理論研究

智慧安監(jiān)從語義上分析，顯然包含了兩層含義，一是與智慧技術有關，二是與安全監(jiān)管有關。其內(nèi)涵是指以BIM、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術為基礎，融合應用型信息系統(tǒng)與移動和智能設備等軟硬件信息化技術，優(yōu)化整合安全生產(chǎn)過程中的因素和數(shù)據(jù)，以全方位、實時和先進的方式提供安全管理服務。智慧安監(jiān)的外延是指它的社會管理形式屬于一種新興的、符合建筑業(yè)發(fā)展的，促進施工現(xiàn)場安全管理信息化的最新階段。它展示的是一種融合的、環(huán)保的、智能的、綜合的管理模式。

2.1 智慧安監(jiān)定義

智慧安監(jiān)是以BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術為基礎，通過對施工現(xiàn)場人員、機械設備、危大工程等關鍵環(huán)節(jié)進行實時化的數(shù)據(jù)采集、分析、處理，為安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門提供動態(tài)識別、智能分析、主動預警等輔助決策，有效的提升管理效率。

2.2 智慧安監(jiān)特征

智慧安監(jiān)是 “互聯(lián)網(wǎng)+”形勢下建筑業(yè)管理新模式的一種探索和研究應用，主要依托“兩網(wǎng)融合”等技術的創(chuàng)新應用，采用先進信息技術，挖掘數(shù)據(jù)的應用價值，實現(xiàn)建設工程安全管理關鍵業(yè)務的數(shù)字化、在線化、智能化。它的主要技術特征包括：

①數(shù)字化特征。依托《建筑工程現(xiàn)場監(jiān)管信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)技術標準》、《房屋建筑工程施工現(xiàn)場安全檢查用語標準及數(shù)據(jù)交換標準》等技術標準，借助BIM、信息化等技術實現(xiàn)對施工現(xiàn)場安全監(jiān)管主要內(nèi)容的數(shù)字化，并以此為基礎支撐在線化、智能化發(fā)展。

②在線化特征。借助4G/5G、互聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、共享，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的應用價值。

③智能化特征。借助人工智能技術對采集的大數(shù)據(jù)進行梳理、分析，提取關鍵性、結果性、指標性數(shù)據(jù)，為工程管理和安全監(jiān)管提供實時、可靠的數(shù)據(jù)支撐。

2.3 智慧安監(jiān)目的

智慧安監(jiān)的根本目的是通過對施工現(xiàn)場人員、機械設備、危大工程等關鍵環(huán)節(jié)進行實時化的數(shù)據(jù)采集、分析、處理，提高施工現(xiàn)場決策能力和管理效率，培育標準化、綠色化、信息化的數(shù)字工地。通過推動各級安監(jiān)機構之間、不同層級的部門之間的數(shù)據(jù)傳輸以及業(yè)務融合，提高數(shù)據(jù)的參與度，提升安全監(jiān)管工作效率。同時通過數(shù)據(jù)分析與挖掘，與數(shù)據(jù)應用結合在一起，充分梳理業(yè)務數(shù)據(jù)、施工現(xiàn)場管理、安全監(jiān)督行為等安全生產(chǎn)規(guī)律之間的聯(lián)系，為安全生產(chǎn)提供有效的輔助決策。

2.4 智慧安監(jiān)主要技術需求

為實現(xiàn)智慧安監(jiān)，需要政府的傳統(tǒng)業(yè)務平臺提升至智能化平臺，并能夠與施工現(xiàn)場的信息化系統(tǒng)實現(xiàn)實時互通，其互通的要素應圍繞人員、大型機械設備、危大工程、環(huán)境監(jiān)測等。從下面江蘇近六年發(fā)生的事故類型分析圖可以看出高墜事故占事故總數(shù)的一半以上，該隱患更是智慧安監(jiān)的重點技術需求之一。

綜合以上考慮，提出智慧安監(jiān)的主要技術需求框架如圖2所示:

現(xiàn)就部分技術說明如下：

1)施工現(xiàn)場人員定位技術

通過在安全帽上增加具有定位功能的模塊，結合施工現(xiàn)場布置的信號錨點，實現(xiàn)人員立體定位功能。并可事后獲取人員進出信息、人員活動軌跡等。

2）BIM + VR技術的安全教育技術

圖1 江蘇省近六年事故類型分析圖

圖2 智慧安監(jiān)主要技術需求框架

結合施工現(xiàn)場的安全隱患特點和BIM模型，采用VR（虛擬現(xiàn)實）技術對建筑工人進行安全教育、體驗，并對體驗后的感受與其工種相結合進行分析。

3）BIM技術的危大工程標識與管理

本技術需求框架中，將深基坑、高支模作為重要的危大工程監(jiān)測技術，應集合工程設計階段BIM模型，將危大工程進行標識，并與其在施工過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)采集結合在一起，進行自動化管理。

4）區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)驗證技術

除圖2所述技術外，還需為不同平臺、不同設備之間的數(shù)據(jù)進行加密，防止篡改。本文認為可結合區(qū)塊鏈技術將工地上采集的主要數(shù)據(jù)進行加密鏈接，可確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?。通過物聯(lián)網(wǎng)技術將現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集到智慧安監(jiān)集成平臺上，并通過不同的接口技術和區(qū)塊鏈技術與政府端的智慧安監(jiān)平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)層、業(yè)務層、界面層的融合，最終形成一個完整的智慧安監(jiān)管理體系。

3 智慧安監(jiān)系統(tǒng)研發(fā)

在以上研究的基礎上，江蘇省組織了相關單位開展了關鍵技術研究，并在已經(jīng)應用的省級建筑安全監(jiān)督管理系統(tǒng)平臺基礎上，堅持“標準化建設、信息化研發(fā)、智能化提升”的總體思路，結合建筑安全監(jiān)督管理的核心業(yè)務，建設智慧安監(jiān)系統(tǒng)模塊。該模塊包括五個子系統(tǒng)，分別是：①項目部安全隱患排查；②人員安全動態(tài)管理；③揚塵監(jiān)控與自動降塵；④高處作業(yè)防護；⑤危大工程預警管理，下面對這些功能做簡單的介紹。

3.1 項目部安全隱患排查

項目部應明確安全管理人員崗位職責，建立全員參與安全管理的激勵機制；項目安全管理人員通過智能終端，實時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)隱患及時進行自查自糾；建筑工人可采用“隱患隨手拍”等方式上傳隱患照片，提醒項目管理人員及時組織整改安全隱患。

3.2 人員安全動態(tài)管理

在建筑工人實名制管理的基礎上，對建筑工人在上崗前進行VR事故體驗、安全教育培訓；進入現(xiàn)場佩戴具備定位功能的安全帽，工地入口處安裝人臉識別設備，可“刷臉”進出工地，實現(xiàn)人員的安全動態(tài)管理。

3.3 揚塵監(jiān)控與自動降塵

施工現(xiàn)場安裝揚塵監(jiān)測設備，可實時監(jiān)測現(xiàn)場揚塵PM2.5、PM10等數(shù)值，當監(jiān)測指標的數(shù)據(jù)超過設定值時，將與現(xiàn)場的自動噴淋降塵設施進行聯(lián)動，啟動設備后可實現(xiàn)工地揚塵的管控。

3.4 高處作業(yè)防護

在臨邊洞口應采用定型化的防護欄桿，并在其間設置損壞、遺失報警裝置。當移動、損壞防護欄桿或者欄桿遺失時，報警信息即時發(fā)送至管理人員的手機APP，數(shù)據(jù)同步傳輸至項目集成平臺，確保隱患即時發(fā)現(xiàn)，即時排除。

3.5 危大工程預警管理

①深基坑監(jiān)測預警。通過在基坑關鍵位置設置監(jiān)測點，實時傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)，為深基坑監(jiān)測提供動態(tài)、連續(xù)、綜合的智能監(jiān)管手段，實現(xiàn)深基坑動態(tài)安全監(jiān)管。

②起重設備預警。通過群塔防碰撞技術，在碰撞發(fā)生前報警器發(fā)出預警提前干預；通過塔吊過載報警技術，塔吊吊運時的工作載荷和力矩超過預定值時，超載報警器發(fā)出預警；通過對施工升降機的負載進行實時監(jiān)測，超過載荷時自動斷電并預警；通過人臉識別技術，對塔吊、施工升降機操作人員進行身份識別，確保人證合一、持證上崗。

③高支模監(jiān)測預警。采用傳感器和自動采集儀對高大模板支撐系統(tǒng)的模板沉降、支架變形和立桿軸力實時監(jiān)測，與設計報警值進行對比，實現(xiàn)超限預警、危險報警的監(jiān)測目標。

④卸料平臺超載預警。設置卸料平臺超載預警器，預警平臺超載，提醒作業(yè)人員停止作業(yè)、及時撤離，消除安全隱患。

4 智慧安監(jiān)應用

開展試點，推廣經(jīng)驗，是智慧安監(jiān)的必由之路。2017年至2018年，我省組織了24個試點項目，開展了智慧安監(jiān)應用。一是多種類型試點示范，探索面上推廣經(jīng)驗。選擇的試點項目具有覆蓋面廣、類型豐富、代表性強等特點，同時加強對項目成本投入的統(tǒng)計分析，為面上推廣積累經(jīng)驗。二是整合系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)智慧管理。指導試點單位對現(xiàn)場實名制管理、揚塵管控、危大工程管理等專項系統(tǒng)進行集成優(yōu)化，構建由遠程監(jiān)控、生態(tài)環(huán)境、智能分析、安全管理、綠色施工、技術管理、黨建工作等7項信息化模塊組成的智慧工地系統(tǒng)平臺。三是通過數(shù)據(jù)預警，強化安全管控。加強對現(xiàn)場精細化、科學化和智慧化管理，通過數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)數(shù)據(jù)提醒預警，減少安全事故的發(fā)生。

通過智慧安監(jiān)的試點，安全監(jiān)管信息化建設實現(xiàn)了管理平臺化即將安全管理全部融入統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺，充分利用平臺中的海量知識、各種先進設備技術的高智能化功能和各種數(shù)據(jù)分析模型，實現(xiàn)政府、企業(yè)、項目和管理人員的全方位一體化管理。平臺知識化即將國家、地方政府和企業(yè)的相關安全知識完全融入平臺，將先進的設備、技術、經(jīng)驗合理融入平臺。知識數(shù)字化即建立相關數(shù)據(jù)分析模型，將平臺內(nèi)各類知識碎片化、數(shù)字化，進行資源重新挖掘和整合。數(shù)字價值化即建立各種應用場景分析模型，以滿足各種復雜安全管理的應用需求。

5 智慧安監(jiān)發(fā)展方向

智慧安監(jiān)是基于高速互聯(lián)網(wǎng)技術，采用先進的移動和智能設備，具有新常態(tài)化、多元創(chuàng)新型安全監(jiān)管手段及智能化管理的模式。結合前期研究和應用效果，應當著力解決以下幾個方面的問題。

5.1 構建統(tǒng)一的智慧安監(jiān)平臺

智慧安監(jiān)是一種新型的監(jiān)管模式，涉及的單位比較多，建設投入比較大，應研究當前系統(tǒng)特點，分析行業(yè)共性需求，緊跟行業(yè)發(fā)展方向，在省、市級政府層面搭建符合建筑施工安全管理需要的智慧安監(jiān)系統(tǒng)平臺。實現(xiàn)安全生產(chǎn)領域知識和軟件研發(fā)最佳實踐的復用，降低項目實施運維成本，加快安全管理信息化建設。

5.2 編制智慧安監(jiān)技術標準

逐步完成信息技術與安全管理的深度融合。一方面完成政府的監(jiān)管信息化系統(tǒng)的提升，在數(shù)據(jù)層開放接口的基礎上，實現(xiàn)業(yè)務層甚至界面層的開放，使得各級安全監(jiān)管平臺不僅可以數(shù)據(jù)互訪，而且實現(xiàn)業(yè)務融合，符合新一代智慧型電子政府平臺要求。另一方面，通過示范和試點的方法，圍繞智慧工地，建立包括安全監(jiān)督和安全管理在內(nèi)的智慧安全技術標準。

5.3 共建共享數(shù)據(jù)信息資源

當前政府信息化平臺較多，信息資源的來源主要是通過各級行政業(yè)務信息系統(tǒng)進行主動采集，信息質量較低，復用水平不高，因此準確有效規(guī)范的數(shù)據(jù)信息資源是開展數(shù)字工地智慧安監(jiān)建設的基本要素和前置條件。應將施工企業(yè)、軟件開發(fā)、設備供應納入安全監(jiān)管數(shù)據(jù)共建共享體系，確定數(shù)據(jù)內(nèi)容的框架與規(guī)范，生成詳細、標準的企業(yè)現(xiàn)狀描述數(shù)據(jù)信息，提出數(shù)據(jù)質量的量化評價指標。同時軟件開發(fā)、設備供應結合其服務特性，對數(shù)據(jù)進行分類、量化、評估，為共同提升安全監(jiān)管工作數(shù)據(jù)應用水平提供重要技術支撐。

5.4 加快研究應用智慧安監(jiān)系統(tǒng)

智慧安監(jiān)系統(tǒng)包含施工現(xiàn)場安全行為評價系統(tǒng)、起重設備管理過程、安全知識教育、環(huán)境監(jiān)測與遠程視頻監(jiān)控等，是安監(jiān)智慧化的核心要素。結合當前信息化提速的大背景下，應加快研究和應用智慧安監(jiān)系統(tǒng)，首先可以提升傳統(tǒng)的安全監(jiān)管業(yè)務系統(tǒng)，由業(yè)務過程及結果數(shù)據(jù)采集轉向規(guī)范的、智能的、更高層級業(yè)務數(shù)據(jù)模型庫轉變，由單一的數(shù)據(jù)分析和管理向內(nèi)在規(guī)律的分析與預測轉變。其次通過全面梳理安全管理標準規(guī)范體系，統(tǒng)一量化管理標準，提升安全監(jiān)管工作的整體水平。

6 結論

建立完善覆蓋建筑行業(yè)"四化融合"、"三位一體"的智慧安監(jiān)防控體系，形成以項目管理為依托、標準化建設為手段、智能化控制為支撐、社會化監(jiān)督為保障，行業(yè)監(jiān)管、屬地監(jiān)管和綜合監(jiān)管職責清晰的新型安全監(jiān)管體系，對全面提高事故防范的組織管理、風險防控和科學治理能力產(chǎn)生重大而深遠的影響。