智慧建造在建筑工程安全施工管理中的應用

何小勇，張軼，王朝香，謝俊吉，白顯軍

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

建筑行業在經濟的推動下不斷進行創新與變革，建筑技術和管理手段越來越高效。建筑行業，尤其是在大型復雜建筑工程中，安全管理仍然壓力巨大，建筑工地安全事故頻發，暴露出安全問題仍然是重中之重。安全問題貫穿于整個建筑施工的全過程，采用智慧工地管理系統可以有效加強建筑施工的全過程管控，優化施工中的每一個細節和流程，及時發現和消除影響施工安全的隱患，改變傳統建筑施工管理粗放、盲目趕工等情況，有效提高建筑施工安全等級。

2 智慧工地在建筑工程安全管理中的應用優勢

2.1 機械設備設施管理智能化

在工程施工現場，大型機械設備是安全管理的重點對象，例如，施工用腳手架、升降機、起重設備等需要加強現場作業的安全管控。應用智慧工地系統，可以實現機械設備管理的智能化。例如，施工常用的塔吊起重設備，通過在塔吊上安裝相應的傳感器實現對風速、重量、幅度、傾角和回轉等參數的實時監測，系統根據傳感器回傳的數據進行塔吊工作狀態的判斷并發出警報或者執行相應操作指令，如聲光報警、斷電、降速等措施，以確保塔吊設備的安全穩定運行。

2.2 安全體驗教育培訓生動化

加強項目管理人員和作業人員的技術培訓和安全知識教育可以降低施工的安全風險。基于智慧工地的VR培訓系統，采用先進的虛擬現實和多維立體技術，增強培訓體驗和效果。例如，該系統可以實景模擬高空墜落、火災突發、機械傷害和坍塌等危害，讓培訓學員多維感官體驗安全隱患及后果，進一步提高安全責任意識，在工作中規范言行和提高自我防范意識。

2.3 勞務實名制度管理精準化

加強人員管理是建筑施工安全管理的重要內容之一，采用智慧工地平臺可以實現對勞務人員的實名制管理。基于智慧工地平臺運用數字化、門禁系統、人臉識別和無線通信等技術可以實現對施工現場信息采集和記錄，可以查詢員工的出勤情況、工作區域、出入現場記錄等，實現對現場施工人員的精準管理。

2.4 安全巡視檢查管理高效化

加強安全巡視是項目管理人員加強現場安全管控的有效措施，通過安全巡視可以及時發現現場施工作業中存在的安全隱患和施工誤差。采用智慧工地平臺后，可以實現對現場多區域、多角度的遠程安全巡視，該平臺通過施工現場視頻監控以及在后臺搭建危險源數據庫、隱患清單等，實現對施工現場的遠程巡視，通過現場數據上傳及時與數據庫進行比對，安全巡視人員通過后臺可以對現場的危險源進行識別與管控。通過系統自動記錄并生成表單，督促施工現場進行整改、檢查和復查，實現對施工現場的事中管控和事后督查。相較傳統的人工巡視檢查，易出現巡視覆蓋不到位、巡視頻次跟不上等問題，智慧工地平臺極大地節約了人力和物力資源，提升了現場安全管控效率。

3 智慧工地系統在施工現場安全監管體系中的具體應用

3.1 對現場施工作業人員的監督管理

1）制定勞務實名制管理系統

建筑施工對工人的要求門檻較低，因此，工人水平參差不齊。經常有一些經驗匱乏的工人安全意識淡薄，盲目施工，無法保證施工質量，同時帶來較大的安全隱患。勞務實名制系統可以實現施工人員的實名制管理，針對用工人員進行檔案建立，包含個人學歷、工齡、技術水平和工作經驗等詳細情況。勞務實名制管理系統做到對用工人員入職和退出流程管理規范化，并且根據員工具體情況進行崗位科學合理調配管理，最大化發揮勞動力資源的價值，同時對勞務用工人員形成有效監督機制。

2）VR安全教育系統

建筑行業屬于高危行業，施工現場各種作業均為動態化運行。對建筑工人的安全教育流于形式，教育模式比較傳統化、形式化，教育方法和手段單一，普遍采用說教與考試，安全培訓教育效果一般。在安全教育培訓過程中采用VR技術，通過虛擬現實與多維感官為教育者提供多種場景的培訓體驗，可以模擬機械傷害和高空墜落等，讓施工人員切身感受到現場安全事故造成的后果，提高了施工人員的安全防護意識和安全施工責任感，從根本上降低了安全事故產生的風險。

3）實施智能安全帽管理系統

進入施工現場必須佩戴安全帽是硬性規定，也是最起碼的安全防護措施。傳統的安全帽只有減震和硬度的基本設計，起到最基本的外力沖擊防護作用。隨著智能科技的開發，安全帽的智能化設計可以更好地服務于施工現場。通過把現代管理技術、5G無線傳輸和BIM技術等應用于安全帽中，可以實現對安全帽的智能識別感應，從而有效掌握施工人員的出勤記錄、施工區域人員分布和在場人員動態等。例如，在安全帽中利用5G無線傳輸技術，主要是由MCU控制器、雙目立體視覺系統、電場強度檢測模塊、云平臺模塊、告警模塊、指示燈、電腦終端組成的，將各部分以MCU控制器為核心相連而成，并且通過利用多電極電場梯度檢測法，對變電站帶電部位進行全方位測量，為施工人員提供安全距離的自動判別功能，通過將安全帽智能信息與人員信息匹配并錄入系統，可以對現場施工發揮一定的監督管理作用，當施工人員進入危險區域時，安全帽發出提醒告警，提高了現場施工的安全系數。

4）建立特種作業人員管理系統

在工程施工中，需要用到特種機械設備，起重設備、機械設備、焊接設備和高空運輸機械的操作對技術能力要求較高，同時特種設備的操作危險性較大。工程項目建立特種作業人員信息庫，記錄特種技術人員的資格證書、工作經驗等信息，同時，實現對特種作業人員工作能效的考核。根據特種作業人員的具體信息，授予其相關設備操作權限，通過采用人臉識別或指紋方式啟動運行特種設備，加強對特種設備和人員的精細化管理，有效降低現場特種作業的風險，同時對特種人員和設備進行有效監管。

3.2 塔吊安全監控系統

塔吊是施工現場常用的起重設備，針對塔吊特種設備安裝了塔吊安全監控系統。在塔吊上安裝一個傳感器系統可以實時監測塔吊的運行狀態，對塔吊運行環境的風速、重量、幅度、傾角和回轉等參數實時監測，當現場出現操作不規范或者影響塔吊運行時，系統發出警報及時制止操作人員的不規范操作。除此以外，塔吊機器上安裝了防碰撞系統，可以及時對塔吊的超載或者碰撞進行告警提示，避免事故進一步擴大。

3.3 深基坑監測系統

深基坑的開挖是一項高危重大工程，對深基坑的開挖作業采用了深基坑監測系統。在深基坑作業現場安裝傳感器等智能設備，例如，在基坑開挖、支撐保護的全過程中，采用錨桿應力監測基坑周圍的穩定狀況。同時，采用先進的通信和大數據技術，將現場監測數據上傳至監測后臺，將后臺對數據的動態分析和處理發送至相關責任人，相關人員對數據中的異常越限和告警進行解決，確保基坑作業的安全穩定性。例如，在對基坑的穩定性采用大數據監測時，主要通過以下幾步進行監測：

①利用數據服務器和計算服務器組建基坑風險管理系統硬件平臺；

②將收集到的基坑風險相關信息上傳至風險管理平臺；

③將基坑相關變形信息上傳至數據服務器；

④將當前基坑與歷史基坑信息相對比，得出分析結果并作為相關數據；

⑤將基坑相關風險信息通過三維模型進行展示；

⑥判斷當前基坑收集到的數據是否出現異常，之后對相關數據進行推送，顯示基坑大數據技術的利用效果。

3.4 高支模監控系統

建筑行業的設計和施工技術不斷發展，建筑結構類型不斷豐富，在混凝土澆筑時都需要搭建高大支模。高支模作業施工難度大、作業風險等級高，現場采用高支模監控系統輔助施工作業，進一步提高作業安全系數。主要是在模板或者支撐桿上加裝傳感器，傳感器將現場采集的壓力、位移等數據傳輸至后臺，后臺可以對數據進行監測和分析。相關人員根據后臺發出的告警或者提示信號采取相應對策，確保現場施工安全。

4 結語

建筑施工已經是當今城市建設的重要部分，幾乎每個城市每天都在進行著建筑施工，同時隨著建筑技術的發展，人們對建筑的質量、設計、高度等要求不斷提升。但是，建筑施工各種大小安全事故頻發，增加了我們對建筑施工安全管控的壓力。本文論述了智慧工地對施工現場安全管理的應用，采用智慧工地等先進技術手段加強建筑施工人員管理、培訓、特種設備管控、高危工程作業監測等各方面的管理，極大地提高了建筑施工現場的安全系數。為智慧建造的進一步發展和應用提供了參考。