智慧工地系統(tǒng)在建筑施工安全管理中的應(yīng)用

胡述浩 吳育才 李萌

海洋石油工程股份有限公司 天津 300461

引言

在建筑施工管理中，管理人員需要優(yōu)化安全管理工作。安全管理往往貫穿于施工建造的全過程，是施工建造整體程序中極為重要的程序之一。目前，智慧化管理模式已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，智慧工地的概念，在前些年就已經(jīng)提出。智慧工地系統(tǒng)能夠?qū)φw建筑物、構(gòu)筑物的工地現(xiàn)場施工管理工作進(jìn)行變革，在施工建造過程中，能夠大幅度降低事故的發(fā)生概率。因此，業(yè)界有識之士應(yīng)在建筑工程安全管理中積極推廣應(yīng)用智慧工地管理系統(tǒng)。

1 智慧工地系統(tǒng)的構(gòu)成

智慧工地系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)主要由特定的硬件系統(tǒng)構(gòu)成，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。三個(gè)系統(tǒng)層次的功能不同，在它們的相互聯(lián)通和感知下，為智能化的實(shí)現(xiàn)提供了重要的技術(shù)支撐。

1.1 感知層的功能

1.1.1 對工程施工中的人員、材料、設(shè)備等信息和施工信息等進(jìn)行采集。

1.1.2 下達(dá)各種命令，及時(shí)對系統(tǒng)中處理的結(jié)果進(jìn)行反饋。這一層次的組成主要由反饋設(shè)備和采集設(shè)備構(gòu)成，如：RFID標(biāo)簽；各種不同的傳感器；GPS等定位裝置或者視頻裝置等[1]。

圖1 智慧工地系統(tǒng)的構(gòu)成

1.2 網(wǎng)絡(luò)層的功能

能夠?qū)Ω鱾€(gè)子系統(tǒng)中的信息或者不同終端中的信息進(jìn)行傳輸和轉(zhuǎn)換。構(gòu)成主要有無線或者有線的信息傳輸系統(tǒng)，例如：光纖或者WLAN等軟件。

1.3 應(yīng)用層的功能

1.3.1 能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行智能化分析或智能化處理。

1.3.2 在智能化分析后提出可行的解決方案。組成構(gòu)成主要有數(shù)據(jù)庫、智能移動(dòng)的設(shè)備等相關(guān)的硬件平臺、智能處理器等。

由此可見，在感知層中，能夠?yàn)檎麄€(gè)工地的信息提供保障；網(wǎng)絡(luò)層承擔(dān)著信息傳輸?shù)淖饔煤托畔⒐蚕淼淖饔茫粦?yīng)用層能夠解決工程施工中存在的一些問題，給出相應(yīng)的解決方案。

2 智慧工地系統(tǒng)的優(yōu)勢

智慧工地系統(tǒng)的有效運(yùn)用是工地施工現(xiàn)場安全管理現(xiàn)代化、信息化的典型代表。它依托大數(shù)據(jù)和信息處理技術(shù)搜集、處理數(shù)據(jù)，擁有傳統(tǒng)人工無法比擬的高效性、系統(tǒng)性和準(zhǔn)確性。

該系統(tǒng)智能化的數(shù)據(jù)處理模式能夠使安全管理人員獲得施工現(xiàn)場重要的數(shù)據(jù)，同時(shí)還能進(jìn)行智能化數(shù)據(jù)分析、反饋等，因此能大大減少數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)篩查、風(fēng)險(xiǎn)評估的失誤率，提高工作效率。而且獲得的信息更準(zhǔn)確全面，有助于工地施工安全管理水平的提高。

作為建筑行業(yè)現(xiàn)代化、信息化管理的代表，智慧工地通過對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用，能夠?qū)さ厥┕さ乃协h(huán)節(jié)進(jìn)行資源整合統(tǒng)籌安排，各平臺信息交互和共享暢通無阻，能促進(jìn)施工現(xiàn)場的全方位高效管理，因此是管理模式、理念的進(jìn)步。

智慧工地系統(tǒng)的有效運(yùn)用需要擯棄固有管理思維并與時(shí)俱進(jìn)，為工地施工和建筑工程行業(yè)的發(fā)展提供新的思路，對工地施工安全管理水平的提高有顯著的促進(jìn)作用[2]。

3 建筑施工安全管理中存在的各類問題

3.1 施工人員安全意識相對淡薄

就建筑行業(yè)總體特點(diǎn)而言，勞動(dòng)力密集，人員流動(dòng)性較大，施工人員整體文化水平偏低，安全意識薄弱，安全技能不足。在具體的施工過程中，雖然管理人員對施工人員進(jìn)行了安全教育，但是由于時(shí)間短、頻次少，教育方式過于簡單，無法結(jié)合施工作業(yè)的特點(diǎn)進(jìn)行授課，課件缺乏針對性、趣味性，加上施工人員學(xué)習(xí)意愿和接受能力不強(qiáng)，導(dǎo)致安全培訓(xùn)教育工作往往無法達(dá)到預(yù)期效果。

3.2 施工現(xiàn)場管理人員的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)有待提高

建筑工程管理因其自身特點(diǎn)對現(xiàn)場的綜合安全管理提出了更高要求，對管理人員的安全管理水平以及相應(yīng)的管理技能都提出了更加多元化的要求。施工現(xiàn)場管理人員想要細(xì)化安全管理工作，就需要明確安全管理目標(biāo)，重點(diǎn)解決施工人員的安全管理問題。目前，施工現(xiàn)場管理存在人手不足、專業(yè)水平不高、綜合素質(zhì)較低等問題，無法有效落實(shí)安全管理制度以及各項(xiàng)安全管理措施。如何提高施工現(xiàn)場管理人員的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)，是目前建筑企業(yè)亟待解決的問題之一。

智慧工地系統(tǒng)就是解決這些問題的有力工具，將會有效提高安全管理工作的水平和效率[3]。

4 智慧工地在施工現(xiàn)場安全管理中的應(yīng)用

4.1 設(shè)備本質(zhì)安全管理

建造施工中，施工作業(yè)人員主要為承包商，專業(yè)素質(zhì)不強(qiáng)，安全意識匱乏，作業(yè)不規(guī)范的現(xiàn)象比比皆是，容易埋下各類安全隱患。具體而言，施工中應(yīng)用的各種大型機(jī)械設(shè)備就是較為明顯的危險(xiǎn)源，而現(xiàn)代技術(shù)可以通過智慧化管理提升本質(zhì)安全管理水平。另外，施工現(xiàn)場設(shè)備數(shù)量較多，為保證設(shè)備安全工作，可以在設(shè)備上安裝防碰撞系統(tǒng)，在系統(tǒng)中錄入安全距離參數(shù)，在超過安全距離時(shí)發(fā)出警報(bào)并緊急停止，防止出現(xiàn)危險(xiǎn)，提高設(shè)備的本質(zhì)安全性。

4.2 材料控制與設(shè)備安全監(jiān)管

施工建設(shè)階段會涉及多個(gè)施工環(huán)節(jié)、種類和數(shù)量眾多的材料和設(shè)備，復(fù)雜程度較高，若出現(xiàn)材料存放不科學(xué)，導(dǎo)致材料變質(zhì)，或者出現(xiàn)材料失竊等問題，都會造成經(jīng)濟(jì)損失，需要安全管理人員強(qiáng)化管理手段，優(yōu)化管理方案。傳統(tǒng)現(xiàn)場管理模式下，材料存儲與使用都有賴于動(dòng)用人工力量進(jìn)行清點(diǎn)，但這種方式不僅工作壓力大，而且效率較低，產(chǎn)生人為失誤的概率較高，數(shù)據(jù)真實(shí)性也不強(qiáng)。因此，為解決這個(gè)問題，智慧工地需要應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，提高管理材料與設(shè)備的科學(xué)性，對采購、存放和應(yīng)用等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤記錄。各個(gè)環(huán)節(jié)都需要落實(shí)電子檔案的建立任務(wù)，使管理人員在材料管理方面會更加便捷，統(tǒng)計(jì)也會相對更方便。系統(tǒng)會通過數(shù)據(jù)的形式，顯示材料的重要程度以及使用頻率，在后續(xù)施工階段，在材料使用方面的分配會更加合理。機(jī)械設(shè)備同樣也是如此，管理人員可以通過掃描智慧芯片的方式查詢施工情況，避免出現(xiàn)設(shè)備丟失而產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失的情況。

4.3 人員智慧管理系統(tǒng)

智慧工地系統(tǒng)擁有智能化的人員管理功能。其中的實(shí)名制管理模塊能為每個(gè)工作人員建立臺賬或檔案，每個(gè)人的檔案與其工作行為緊密關(guān)聯(lián)并及時(shí)更新。這樣系統(tǒng)就能對人員的工作行為進(jìn)行監(jiān)控，對違章違規(guī)作業(yè)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并反饋給班組長以及其他直接管理人員，同時(shí)提出進(jìn)行針對性的改正。智慧工地系統(tǒng)的人員管理模塊在每個(gè)月的月底會對每個(gè)管理對象的違規(guī)違章行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并分析評估得出安全生產(chǎn)模范和不同人員安全生產(chǎn)的排名。對表現(xiàn)優(yōu)異的人員給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)進(jìn)行表揚(yáng)，而對于表現(xiàn)不佳的人員進(jìn)行懲罰，對于處罰次數(shù)累計(jì)達(dá)到上限者會提示其被禁止進(jìn)入工地作業(yè)。

總體而言，智慧工地系統(tǒng)能夠?qū)λ鞋F(xiàn)場員工實(shí)施“一卡通”式全方位的管理，并且能依托數(shù)據(jù)搜集優(yōu)勢進(jìn)行多維度、多層面的分析，促進(jìn)建筑行業(yè)人員管理和承包商管理的信息化和智能化發(fā)展。

4.4 智能穿戴設(shè)備防護(hù)系統(tǒng)

技術(shù)手段的完善在施工人員安全防護(hù)方面也有所體現(xiàn)，包含智能眼鏡、智能手環(huán)、智能安全帽等防護(hù)用具。其中，智能安全帽應(yīng)用前景較好，每個(gè)進(jìn)入現(xiàn)場的工作人員，都應(yīng)當(dāng)佩戴安全帽。傳統(tǒng)安全帽主要具備減震與較高硬度，達(dá)到頭部防護(hù)的目的；而智能安全帽系統(tǒng)主要包含射頻識別技術(shù)、無線通信技術(shù)、語音通信技術(shù)等，能提高穿戴設(shè)備的智能化水平，除了可以和傳統(tǒng)安全帽一樣防護(hù)高空墜落物體的傷害，還能采集并處理來自施工人員的作業(yè)信息。當(dāng)施工人員處在工地危險(xiǎn)源附近時(shí)，就會啟動(dòng)內(nèi)置預(yù)警系統(tǒng)，發(fā)送警告信息，管理人員也會第一時(shí)間通知相關(guān)施工人員，防止出現(xiàn)安全事故。

4.5 綠色施工

綠色施工即工地施工有足夠的計(jì)劃性、精準(zhǔn)性，資源分配合理，空間統(tǒng)籌規(guī)劃到位。智慧工地系統(tǒng)通過綠色施工計(jì)劃對工地施工流程進(jìn)行優(yōu)化，對資源重組整合分配，大大提高了施工效率，實(shí)現(xiàn)了對空間的最大利用和保護(hù)；對水電資源的使用進(jìn)行無線監(jiān)測，達(dá)到節(jié)水、節(jié)電的目標(biāo)；根據(jù)實(shí)際作業(yè)需要對人員進(jìn)行統(tǒng)籌安排，減少人力資源閑置浪費(fèi)的問題；充分利用在線監(jiān)測霧化噴淋作業(yè)，提高作業(yè)覆蓋度的同時(shí)，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)。

4.6 塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)

塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)指在塔式起重機(jī)上安裝監(jiān)控系統(tǒng)以及無線傳輸設(shè)備，對設(shè)備運(yùn)行記錄、設(shè)備參數(shù)等進(jìn)行分析和輸出，實(shí)現(xiàn)塔吊的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。運(yùn)行過程中發(fā)生操作違章時(shí)，會發(fā)出警報(bào)。安全監(jiān)控系統(tǒng)可以安裝防碰撞系統(tǒng)，超重或即將發(fā)生碰撞時(shí)及時(shí)報(bào)警、提示司機(jī)，司機(jī)可以根據(jù)信號選擇適當(dāng)?shù)拇胧苊獍踩鹿实陌l(fā)生。

4.7 深基坑監(jiān)測系統(tǒng)

深基坑監(jiān)測系統(tǒng)是利用土壓力盒、錨桿應(yīng)力計(jì)等智能化傳感設(shè)備，監(jiān)測基坑開挖、支護(hù)施工和周邊設(shè)備或建筑穩(wěn)定情況。將互聯(lián)網(wǎng)和信息進(jìn)行整合，利用針對性的監(jiān)測儀器測得數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送到監(jiān)測平臺進(jìn)行分析，分析后可將結(jié)果反饋到對應(yīng)的工作人員，一旦數(shù)據(jù)異常，立即進(jìn)行警報(bào)，可使技術(shù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，提高基坑監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

5 智慧工地建設(shè)的展望

建筑業(yè)是城市發(fā)展的“基石”，而智慧工地是智慧城市在建筑生產(chǎn)領(lǐng)域的延伸，是智慧城市的創(chuàng)新體現(xiàn)之一，為城市建設(shè)發(fā)展添磚加瓦。但建筑生產(chǎn)同時(shí)也是城市管理的軟肋之一，管理混亂、安全事故、信息孤島、環(huán)境污染等諸如此類問題的存在成為建筑行業(yè)的痛點(diǎn)。“智慧工地”管理體系的逐步應(yīng)用打破了建筑領(lǐng)域發(fā)展的“桎梏”，完善了項(xiàng)目管理體系。

然而，事物在發(fā)展，科技在創(chuàng)新，如何更好地完善智慧管理功能模塊，如何更好地應(yīng)用智慧工地管理模式，如何更好服務(wù)項(xiàng)目管理智能化水平的提高，進(jìn)一步深挖其價(jià)值，提升項(xiàng)目的綜合效益，筆者有兩點(diǎn)想法。

5.1 應(yīng)用“北斗+物聯(lián)網(wǎng)+動(dòng)態(tài)BIM+大數(shù)據(jù)”模式

“智慧工地”通過融合北斗導(dǎo)航定位、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、動(dòng)態(tài)BIM等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在數(shù)字地圖上深化人員設(shè)備管理與危險(xiǎn)源監(jiān)測，為項(xiàng)目管理工作提供可視化、實(shí)時(shí)性、全過程安全管控手段，打造人員設(shè)備安全智能防護(hù)網(wǎng)，提高了工程建設(shè)效率和精益化管理水平，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)現(xiàn)場的全覆蓋、無死角管控。

5.2 逐步搭建集團(tuán)級智慧工地管理平臺

目前，智慧工地管理平臺的搭建，許多集團(tuán)公司與子分公司、項(xiàng)目部都是分別獨(dú)立建設(shè)，沒有形成集團(tuán)統(tǒng)籌和統(tǒng)一通用的智慧工地系統(tǒng)。業(yè)務(wù)流程、采購工作和管理系統(tǒng)等資源存在一定程度的重復(fù)投入和重復(fù)建設(shè)的情況。

為了優(yōu)化資源配置，提高公司的競爭力，集團(tuán)需要一套既適合公司發(fā)展又能模式兼容、信息授權(quán)共享的智慧工地管理系統(tǒng)。管理系統(tǒng)通過集團(tuán)統(tǒng)籌統(tǒng)建，建立統(tǒng)一通用、適合生產(chǎn)提升的智慧平臺，從多點(diǎn)分析分散、不兼容到集成集約、互聯(lián)互通，減少重復(fù)投入和重復(fù)建設(shè)，節(jié)約軟硬件及管理成本費(fèi)用。

6 結(jié)束語

綜上所述，順應(yīng)我國建筑行業(yè)發(fā)展的需要，智慧工地系統(tǒng)應(yīng)用到建筑施工現(xiàn)場的安全管理工作較為必要。將BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和定位技術(shù)與施工現(xiàn)場的安全管理工作進(jìn)行融合、完善和創(chuàng)新，可以加強(qiáng)部門之間的配合，規(guī)范現(xiàn)場的安全施工管理，促進(jìn)建筑行業(yè)的安全管理水平的快速發(fā)展。