聚焦攻關“人-機-環” 隧道施工降風險

文/郭傳臣

獲獎等級：二等獎

項目名稱：隧道工程施工安全風險“人-機-環”系統感知技術及應用

中鐵十四局鐵正檢測科技有限公司（以下簡稱“鐵正公司”）以“互聯網+監測+安全”思想為指引，依托“互聯網+”“云網端”一體化、北斗定位導航、光纖傳感等技術，圍繞“人-機-環”三條主線展開技術攻關，深入研究了施工安全風險管控關鍵技術、研制了系列光纖傳感裝備、再造了流程化工程施工管理和標準化過程控制，該項目成果優化了安全管理組織體系，形成了施工流程卡控的精細化安全管理模式，有效保障了工程施工安全。

有效解決系列難題 加強作業安全保障

國內外同類技術的突出問題主要體現在三個方面：工程施工人員方面，人員安全保障性差，對健康防護缺乏重視，防護設備落后且安全性低，既有應急預案效率不高；工程施工安全風險管理方面，安全檢查和評價主觀性強，未形成檢查閉環；工程施工智能安全監測方面，傳統自動化檢測系統抗干擾能力弱且距離受限，在惡劣環境下難以適用。為此，該項目技術主要圍繞上述三方面展開攻關。

←隧道工程施工安全風險“人-機-環”系統感知項目總技術路線

← 智能佩戴式終端及工程從業人員勞動保護系統研究路線

首先，通過創新工程從業人員安全保障模式，以實時掌握人員身體狀態、提高應急救援效率為核心，借助北斗（BDS）/GPS雙模定位技術和物聯網技術，開發了集“人員健康信息管理-工作位置動態采集-事故救援一鍵呼救”于一體的智能佩戴式終端軟硬件平臺，實現了人員工作狀態和身體健康大數據管理，該“直報式”應急救援模式，提高了復雜工程施工現場應急救援處置能力。

其次，利用現代光纖傳感和多源信息融合技術，研發出適用于復雜施工環境的系列光纖光柵傳感成套裝備，開發出“多源信息智能同步監測系統”軟硬件平臺。并借助“云網端一體化技術”開展數據快速分析與反饋，攻克了復雜工程施工環境下安全風險智能感知與預警技術，為施工期結構安全及施工防護安全預警提供及時數據支撐，提高了安全預警水平。

最后，借助“云網端”新技術，提出了基于流程管控的“云網端”一體化橋隧施工安全監管及評測技術，緊抓橋隧施工流程管理安全、關鍵施工節點卡控安全，按照“提前想到、提前發現、提前消除”的思路劃分安全檢查內容。以“定時、定點、定人”的安全檢查方式，解決傳統安全檢查的滯后散漫問題，實現了安全檢查的過程閉環、人員閉環和時間閉環。

推動技術成果轉化 項目成果前景廣闊

2013年至2019年，該項技術成果已先后應用于武漢天河機場擴建項目、成昆鐵路復線項目等多個國家重點工程，創造直接經濟效益約3.5億元，主要體現在三個方面：研發的勞動保護管理系統，在后疫情時代勞動密集型行業的人員安全管控方面，具有極強的實用性和推廣價值；組建的“智能光纖傳感實驗室”，培養了一批優秀人才，同時項目負責人獲聘“山東省產業教授”；形成的光纖傳感“專利池”，可為工程施工領域“工程醫院”建設提供技術支撐，成果大幅提高了工程施工安全與智能化水平。

除此之外，該項目在學術方面，也取得了顯著效益。自該項目開展以來，已成功培養碩士研究生7名、授權國家發明專利6項、授權實用新型專利25項和授權軟件著作權9項；出版專著1本、發表學術論文17篇（SCI/EI檢索4篇），并獲得中國施工企業管理協會、中鐵建股份公司的多項科學進步獎。

同時，該項目所研發的光纖傳感設備，實現了工程結構重點監測部位的多維度實時監測，相關成果在參加2018年度“中國高校科技成果交易會”時，受到了廣泛關注。此外，由中國工程院院士錢七虎擔任主任的科技成果評價委員會一致認為，該項目研究成果總體達到國際先進水平，在工程施工安全風險智能感知的“云網端一體化”方面達到國際領先水平。

中鐵建專精特新企業 門類最全檢測3公司

作為該項目的主要完成單位之一，鐵正公司是中國鐵建系統資質許可門類最齊全的檢測公司，集工程檢測、測繪勘察、工程治理與修復、工程材料研發、技術咨詢、校準認證于一體的專業化科創型企業，擁有國家級資質認定、實驗室認可、交通運輸部公路工程綜合甲級、科技咨詢甲級等多項資質。2022年，鐵正公司入選國務院國有企業改革領導小組辦公室公布的“科改示范企業”名單——中國鐵建專精特新企業。

立足資源優勢 加大科創力度鐵正公司在建各類業主第三方試驗室、施工項目工地試驗室170余個，并聯合科研機構率先在混凝土外加劑技術上取得新突破。依托項目試驗室助力，節支降耗的同時有效保證了混凝土現場質量，2021年已實現21種新型材料自產供應；依托“壩道工程醫院”，組建了“壩道工程醫院十四局分院”，開拓工程病害加固治理、工程全生命周期的健康監測類業務，實現“檢測監測-缺陷診斷-修復方案設計-修復治理-健康監測”全過程服務。

← “云網端一體化”全生命周期健康診治平臺

← 信息化技術助力鄭濟高鐵鋼桁梁橋精準合龍

堅持創新引領 攻關核心技術鐵正公司的低應變檢測用組合式激振工具、GPS快速測桿工具、檢測機構信息化管理系統等技術在行業內得到良好應用，形成了病害治理修復技術、工程結構全生命周期智能健康監測研究與應用技術、橋梁健康監測與管理系統和光纖傳感智能管片監測技術等一系列核心技術。先后獲得山東省科學技術獎、工程建設科學技術進步獎等科技獎11項，擁有知識產權109項，主編和參編國家、行業、團體標準10余項。

堅持問題導向 解決系列難題鐵正公司自2016年整合檢測測繪資源以來，秉持深化改革發展、優化公司治理和開拓科創市場理念，整合先進技術及應用，打通設計、施工、運維、檢測等數據孤島，構建結構信息獲取、分析、預警、狀態評估等全過程技術鏈條，解決監測感知信息不足、缺乏直觀展示、性能指標的預測不精準、結構健康判斷機制不完善等問題。依托省級工程實驗室、專家工作站等創新平臺，形成以建材檢測、測繪勘察等多門類業態并駕齊驅發展模式，在道路、市政等工程檢驗檢測領域開疆拓土，走出了一條極具行業特色的創新發展之路。