公路建設工程安全生產信息化管理方案設計

王勇 李英祥 田娟 彭亮 殷禮安 彭陽 周浪

摘 要：在公路建設工程中往往由于多種因素導致實施安全管理困難大。為保障施工人員安全，預防事故發生，促進公路交通事業的發展，文章以曲靖三寶至昆明清水高速公路工程建設項目為例，提出了一種在公路建設過程中的信息化安全管理方案。

關鍵詞：公路建設工程；安全建設；信息化管理

交通建設工程安全生產管理是指交通建設工程生產、管理單位按照有關安全法律、法規為預防交通建設工程施工中發生安全事故而建立的安全管理系統。[1]在公路建設工程中往往由于惡劣的天氣條件、施工隊伍流動性大、素質參差不齊等多種因素導致實施安全管理困難大。文章以曲靖三寶至昆明清水高速公路（曲靖段）工程建設為例，首先，介紹了（曲靖段）工程建設過程的基本情況；然后，分析了該過程實施安全管理的特點與難點；最后，結合項目的自身特點設計了一個信息化安全管理系統，實現了對公路工程建設中的信息化管理。

1 工程概況

（曲靖段）工程位于云南省曲靖市西南部，路線起點位于曲靖市麒麟區三寶鎮羅漢山，設羅漢山樞紐互通（屬東過境段設計范圍）與“曲靖東南過境線（東過境段）”相接并與既有曲陸高速相交。本項目初測推薦方案路線全長70.868km，橋梁長16224.8m/51座，其中特大橋1086.1m/1座，大橋、中橋15138.7m/50座，涵洞64道，通道53道（含兼排水功能通道），全線無隧道工程。全線橋遂占比24.04%，共設互通式立交8處，分離立交16處，天橋52座。沿線設置完善的安全設施、服務設施和交通管理設施，設置停車區2處（雙堆、天生橋），服務區一處（月望）。

2 安全管理實施特點與難點分析

（曲靖段）工程施工重難點分析及對策

（1）因整個工程線路長，土方、砼等工程量自然也大大；加上路線地段本身自然條件是山高坡陡、地面起伏大、地形狹窄，原來老的可供利用的道路狀況比較差，這兩個因素的疊加就造成了施工組織難度很大，運輸非常困難；

（2）工程線路所經管轄城鎮較多，接口協調管理單位就多，拆遷征地量很大，協調量大。加重了協調人員的任務；

（3）施工路線涉及瀟湘谷自然保護區，對環境保護提出了更高的要求，加大了難度；

（4）大部分施工區域內無可直接利用水源，且地下水埋深較深，對施工用水造成了困難，現場水源缺口大。

3 安全管理信息化系統設計

為了彌補項目傳統安全管理的弱點，使工地安全管理更加完善，達到管理高效化、智能化的目的。現利用物聯網技術，建設將視頻監控系統、門禁系統（人車分流系統）、人員（穿戴）實時動態管理系統、環境檢測系統集成一體的“信息化安全管理平臺”對項目進行管理。

3.1 視頻監控系統

項目劃分了7個標段，為了及時了解各個標段的實時情況，保障工地及周邊設施的安全，現對項目所有區域全面施行網絡視頻監控。網絡視頻監控系統由監控前端、無線網絡傳輸、監控中心三部分組成。

3.1.1 監控前端設計

前端有兩種設計方案，一種是用模擬攝像機（模擬高速球）+DVS（視頻服務器）實現圖像視頻采集和云臺控制，如圖1所示。另一種是用網絡攝像機，或者網絡高速球實現圖像采集和云臺控制。用戶可使用監控中心控制主機上的無線攝像機的IP地址，或綜合管理軟件瀏覽監控畫面。在集中監控中心的PC機上安裝綜合管理軟件便可通過其接收視頻信號，對無線視頻的狀態參數進行設置。此外，可用RS232/RS485協議對前端的云臺及三可變鏡頭等進行控制，真正做到遠程實時監控。采集的視頻信號可存儲于監控中心PC機的硬盤上，或根據存儲容量選用磁盤陣列等存儲設備。

3.1.2 無線網絡傳輸設計

項目區域監控環境具有特殊性，區域工地對網絡布線帶來諸多不便，全部進行基礎網絡架設比較困難，因此需要對所需監控點采用無線網絡方式進行全方位監控。為了使監控系統覆蓋到工地的最大范圍，該區域內的所有工地均設有多個無線監控點。

系統采用一對多的無線連接方式，即：一個接收網橋可以接受多個發射網橋傳回來的信息。選取工地中有光纖接入處作為工地的小監控中心，每個監控中心處放置一臺攝像機。攝像機通過視頻線與視頻服務器連接，視頻服務器再通過一根網線直接連接到無線網橋上（網絡攝像機直接與無線網橋連接即可）。另外，監控中心處同樣需放置一臺無線網橋，外接一根全向天線或定向天線來接收多個監控點處網橋傳回的監控信息。監控中心接收的多路監控圖像通過接入本地電腦進行集中監控和錄像，再在路由器上端口映射，將本地視頻映射到公網上，實現全國各地的總部只要有網絡的地方都可以監控到工地現場畫面的實時情況。

系統中每個設備的架設應選擇在工地無遮擋的制高點，保障每個監控點到監控中心的鏈路都是暢通無遮擋的。如果監控點到監控中心的鏈路有遮擋，嚴重影響無線信號的傳輸，則應選擇 點對點的傳輸方式，即：工地中每個監控點處都 被復制的良好特性為身份鑒別提供了必要的前有一臺攝像機，攝像機通過視頻線與視頻服務器連接，最后視頻服務器再通過一根網線直接連接到無線網橋上。監控中心處需放置多臺無線網橋，來接收多個監控點處網橋傳回的監控信息。

3.1.3 監控中心設計

監控中心包括了標段監控中心和總部監控中心，由系統服務器、值班管理工作站、打印設備、無線網絡設備等組成。監控中心安裝有功能強大的“網絡視頻集中管理軟件”，可以在一個窗口管理4-64路以上的視頻畫面，實時地顯示音視頻、存儲、錄像報警布防、控制云鏡等。施工現場實時監控畫面如圖2所示。

3.2 門禁系統

門禁系統在工地的安全管理中有著不可或缺的作用。目前，國內大多的門禁系統都以卡類設備、指紋設備、密碼設置為主。這些設備都要求人員與設備之間的距離較近，進行近距離操作。當操作人員雙手被占用時，這種方式極為不方便，同時也存在卡片或密碼遺忘、丟失、被盜用的安全隱患。人臉識別門禁系統可以釋放打卡人員的雙手，避免卡片、密碼帶來的不便，真正解決了門禁管理問題，使門禁系統更安全、智能性、便捷。

3.2.1 人臉識別門禁系統

人臉識別是一種基于人的臉部特征信息進行身份識別的生物識別技術，其唯一性和不易被盜用的良好特性為身份鑒別提供了必要的前提。人臉識別門禁系統是把人臉識別技術和門禁系統技術相結合，通過對人臉的識別來開啟門禁。

系統設計的門禁系統由人臉識別儀、電控鎖、門禁控制器、備用電源（ups）、人臉識別管理軟件（門禁管理軟件）和網絡共同組成。系統通過核對面部信息來進行人員的身份識別。在進行人臉識別之前需要對每位現場工作人員進行人臉信息的登記，并且按照施工區域的不同來劃分人員的進出的權限。當施工人員需要通過某個門禁時，需要將面部對準人臉識別門禁機，設備會準確迅速地采集人臉信息，然后將讀取到的人臉信息發送到后臺管理服務器，服務器則進行原始錄入信息與采集的人臉信息進行比對，迅速得出該人員臉部信息的匹配分析結果，并根據其預設權限確認該人員是否有權限進入該區域。如果信息匹配，門鎖自動開啟，否則該人員無法進入。

3.2.2 人車分流門禁系統

在橋梁、砼站等重點區域內的重點施工環節，人車分流是項目安全管理的重點也是難點。人車分流即保證了人員的生命安全，也利于分別使用人臉識別系統和車牌識別系統對進出施工現場的人員及車輛進行甄別。

在施工人員或車輛進入重點區域內施工現場前需要事先登記報備，在系統中錄入進入人員的身份證及工作信息、錄入允許進入車輛的車牌及單位信息。當施工人員或車輛通過門禁時，系統將進入數據庫進行識別對比，比對一致的開閘放行，對沒有進行登記的人員及車輛不予放行。系統還將記錄重點區域內的施工人員或車輛的出場信息以備查詢。施工現場人流門禁系統如圖3所示。

3.3 人員實時安全管理系統

人員穿戴設備—IGH智能安全帽（如圖4所示）是一款可以對施工人員進行實時管理的設備。系統首先需要對人員信息進行錄入，錄入內容包括：人員姓名，身份證號，名族，性別，所屬單位，所屬班組，設備號等信息。該系統支持EXCEL批量導入數據的功能。系統可實現對施工人員定位、軌跡查詢、離職存檔、緊急呼救、異常狀態監控、緊急救援、安全廣播等功能。

3.3.1 人員緊急呼救及異常狀態監控

當施工人員在現場發生緊急事故時，現場人員可通過智能安全帽上的SOS緊急呼救按鈕進行求救，管理平臺會立即顯示求救信息，項目地圖上能顯示工人的求救位置，工人的姓名，求救時間等信息（如圖5所示）。同時相關緊急聯系人能收到手機短信以保證求救信息及時傳達。

此外，智能安全帽能通過姿態測量功能對佩戴安全帽人員的姿態進行監測。當系統發現人員佩戴安全帽但人員姿態不正常時會發出警示，管理人員可根據實際情況進行檢查并處理。

3.3.2 安全廣播

當遇到突發情況時，管理人員可以進行一鍵全員撤離的語音操作，通過智能安全帽上的廣播系統及時通知所有現場人員撤離危險區域，節省救援時間、降低事故危害，保證人員的生命安全。

3.3.3 人員運動軌跡查詢

智能安全帽內置IGH智能芯片（含GPS模塊）可對人員進行定位，并實時利用物聯網系統將數據傳輸到系統進行記錄施工人員的軌跡。該功能使相關管理人員通過手機或者電腦就能查詢到施工人員的現在位置、歷史運動軌跡等信息。

3.4 環境檢測系統

工地環境檢測系統主要是對各施工標段揚塵濃度及擴散程度進行檢測，對揚塵監測發現的污染源進行監控和治理。整個環境檢測系統集合了PM2.5、PM10、CO2、溫濕度、噪音、風速傳感器等。在工地上的不同場區設立監測點，實現對工地環境的連續自動監測。數據接入在線監控系統后，系統自動對工地數據進行連續不間斷分析，主要監測的指標為可吸入顆粒物、噪聲監控、氣象數據等。當系統發現數據超標時便可立即報警。系統前端負責對采集的塵濃度、噪聲、氣象參數數值（溫度，濕度，風向，風速，壓強、降雨量等）進行接收并集中展現。通過這個環境檢測系統監測中心管理人員與現場管理人員可實時監控各監測點情況以及設備運行情況，發現問題及時處理。

4 結語

信息化管理是以信息化帶動工業化，實現企業管理現代化，增強企業競爭力的過程，是各行各業發展的方向。文章將信息化融入到交通建設管理工程中，管理工程中，以（曲靖段）工程實際建設項目為例，提出了一種在公路建設過程中的信息化安全管理方案。整個安全管理方案由視頻監控系統、門禁系統、人員實時安全管理系統、環境檢測系統組成，達到了信息化安全管理目的。整個系統在實際應用中取得了很好的效果，為工程的信息化安全管理提供了借鑒方案。

參考文獻：

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通訊作者：田娟。