基于智慧工地管理系統的建筑工程安全管理研究

劉 力

（蘭州國資利民集團有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

智慧工地管理系統的應用能夠降低工程現場安全隱患，提高工程建設安全性，有效解決現階段建筑項目安全管理環節存在的各類問題。黃建城認為[1]智慧工地的融入，能夠改善傳統的管理弊端，有效解決粗放化，低效化等不良問題。李久林等[2]根據建筑工程安全管理的內容，提出了智慧工地相關應用，能夠獲得智能、高效的現場管理成效的觀點。莊清江[3]設計了智慧工地安全管理系統，并探討了該系統的具體應用。本文在此基礎上，總結了智慧工地管理系統的構建方案，提出了具體的應用方法，并對應用效果進行評價。

1 智慧工地管理系統構建

1.1 系統框架

本次研究應用的智慧工地管理系統框架如圖1 所示，共分四部分：①數據層。主要用于數據的過濾以及存儲，通過自動分析、統計數據，并進行數據分享；②應用層。根據施工現場應用需求進行應用程序的設置，以此實現對施工數據的收集與記錄；③感知及網絡層。主要通過網絡技術監控各對象，形成監測數據，并將監測數據傳輸到平臺服務器；④監管平臺。相當于系統的大腦，承擔著施工現場監督的主要責任。通過數據計算，能夠顯示施工過程中的安全動態信息，以此為現場管理提供參考。智慧工地管理系統框架如圖1 所示。

圖1 智慧工地管理系統

1.2 功能模塊分析

1.2.1 施工人員管理模塊

施工人員管理模塊能夠識別、認證工人身份信息，避免出現身份偽造、超齡、童工或曾有不良記錄的工人入場，降低了用工風險。同時，該模塊還具有線上安全教育功能，施工人員通過手機APP 便能線上學習、考核，考核結果會上傳到系統服務器并保存。由于建筑工程規模龐大，經常出現交叉施工，工人數量較多，導致工人作業考勤十分困難。該模塊的智能安全帽功能有效解決了這一問題，通過人帽互綁，管理人員通過手機終端便能看到施工現場智能安全帽的數量，以此掌握施工人員情況，對施工人員進行實時考勤。另外，通過與BIM 技術的融合應用，能夠幫助施工人員隨時查看項目技術交底資料，主動學習技術交底，并通過BIM 模型加深印象，提高技術交底的水平。

1.2.2 機械設備管理模塊

機械設備管理模塊能夠對設備進出場的時間以及設備基本信息進行記錄，并自動生成設備臺賬，以此降低機械設備管理風險。系統還配備了機械設備安全檢查標準表，該表可以由管理人員進行補充或更改，是機械設備定期檢查的依據。檢查人員通過檢查表內容對機械設備進行檢查，并將檢查結果通過拍照的形式上傳到系統，管理人員通過手機APP 查看機械設備是否存在安全隱患[4]。同時，系統還能分析機械設備運行中的異常情況、違章情況，為機械設備管理提供方向，切實保障機械設備良好運轉。

機械設備管理應用了多種先進技術，例如物聯網技術、傳感技術、大數據技術等，能夠對機械設備的各項安全指標進行動態監測。通過傳感器，能夠采集機械設備的作業情況，若存在安全隱患系統會第一時間發出警報，以此消除隱患。

1.2.3 安全制度管理模塊

安全制度管理模塊錄入了安全生產規范，并且所有內容均與隱患庫相聯系，在服務器下發整改通知單后，根據隱患明細能夠在安全生產規范中查詢與該隱患相關的整改標準。同時，系統還具有報表管理功能，個性化定制及管理項目表樣，例如安全分析報告、安全監察記錄表等，統一了企業報表格式，使施工資料保存更加標準化。同時，系統還錄入了危險源清單庫，以此作為場地巡檢的依據。危險源清單庫需定期更新，審核通過的新危險源能夠加入清單庫。

傳統場地巡檢主要通過紙質檢查表進行記錄，保存難度較大且容易丟失，效率較低。借助本系統，能夠實現對場地動態安全檢查，通過手機APP 便能隨時獲取安全隱患整改單，填寫完畢后發送給責任人，由責任人下達整改通知。

1.2.4 施工環境管理模塊

系統通過環境監測器搜集、存儲施工場地的環境信息，并上傳到系統服務器，管理人員通過手機APP 便能掌握施工現場的環境情況，例如空氣質量、揚塵情況、噪聲情況等。同時，系統還能將近期搜集的數據進行統計，形成曲線圖，幫助管理人員更加直觀地了解場地環境變化情況。在施工場地環境監測數據超出設定閾值后，系統會向相關責任人推送報警信息，并給出惡劣天氣應急措施，降低安全事故發生率。

同時，通過在洞口、臨邊等危險施工位置設置監控及傳感器，能夠實現對安全防護設施的實時監控。一旦安全防護設施出現損毀，系統會將具體情況發送給相關責任人，并發出報警。同時，施工人員靠近防護設施一定距離內，系統會發出警報，進而避免發生高空墜落事故。

2 智慧工地安全管理應用

2.1 工程概況

本工程為綜合辦公樓建筑，位于甘肅省蘭州市，占地面積8 677.53m2，建筑面積314 727.46m2，共32 層，其中2 層為地下建筑，30 層為地上建筑。

本工程建筑面積較大，涉及多種交叉工程，施工人員數量較多，再加上工期安排緊張，各種專項施工作業存在大量交叉，造成施工現場安全管理困難重重，整體管控困難大。

2.2 智慧工地安全管理系統應用

2.2.1 施工人員管理

施工人員管理系統包括人臉識別、安全帽定位以及門禁等多項硬件設備，能夠動態檢測施工人員的勞務情況。所有施工人員均同意配備門禁卡，進出施工現場都需刷門禁卡，系統會自動統計所有刷卡記錄，并以此生成考勤數據。

同時，管理者還能通過系統快速登記施工人員信息，并生成工人花名冊，在很大程度上降低了人工登記時間。同時，施工人員可以通過手機APP 進行安全學習、培訓簽到、答題考核等操作，進一步降低了安全教育組織時間，提高了勞務管理效率。通過手機APP，管理者能夠實時監控施工現場情況，例如施工進度、現場工種、用工數量等。

2.2.2 安全教育培訓及交底

系統包含了大量的施工安全教育視頻，為施工人員提供學習參考。同時，系統還設置了安全考核功能，通過考題考察施工人員安全教育情況。系統中還收錄了大量的建筑安全事故案例，包括事故后果、事故起因、采取措施等一系列內容，并針對現場實際作業情況為體驗教育者系統講述各崗位安全知識、事故原因及預防措施。能夠讓施工人員清楚認識到安全事故的嚴重性，加強自身安全管理意識。

施工人員生活區域構建了全覆蓋WIFI 網絡，以此保證施工人員業余生活的豐富性。但WIFI 并非隨意連接，在通過電腦、手機或其他電子設備連接WIFI 時需進行認證，認證內容為安全知識測試，只有在測試通過的情況下才能成功連接。如此一來，施工人員不僅能牢記安全知識，并且將安全培訓與施工人員生活結合在一起，能夠逐漸幫助他們形成較高的安全意識，盡可能地避免出現違章操。

2.2.3 雙重預防體系

本系統根據甘肅雙重預防體系實施細則，提供雙重預防體系建設的信息化解決方案。通過簡單操作，管理人員便能夠通過系統查詢與工程相關的各種資料文件，更加高效、便捷。同時，系統中還錄入了由多名專家制定的安全風險清單數據庫，共梳理近2 000 條作業活動風險以及設備使用風險，能夠充分滿足項目使用需求。

風險管控方面，系統根據低風險、一般風險、高風險以及重度風險四個維度設置了相對應的風險管控措施，同時還能對風險管控措施進行補充與修改。同時，系統還結合項目實際情況構建了施工現場風險四色圖，使管理者能夠更加清晰地了解不同風險對應的等級。

隱患排查方面，系統設置多種治理場景，例如定期巡檢、日常巡檢、危險工程專項檢查、綜合項目檢查、突擊檢查等。通過手機APP，管理人員能夠了解所有檢查情況，并能夠一鍵生成安全隱患整改通知單，管理人員將時間地點以及負責人填寫完畢后，便能將安全隱患整改通知單發送給負責人，由負責人安排整改工作的落實。整改完成后，負責人通過拍照、文件等形式將整改結果發送給管理人員，經管理人員確定整改合格后方能形成閉合。

2.2.4 機械設備管理

機械設備管理主要通過人防+技防的管理模式，具體內容分為三方面內容：①機械設備進出場管理；②機械操作人員檔案管理；③機械設備檢查管理。

以塔吊設備管理為例，通過在系統中錄入塔吊操作人員的身份信息，系統便能夠對塔吊設備以及操作人員的情況進行監測，并將數據以及監測結果傳輸到系統，以此實現對塔吊作業的有效監控。通過系統，管理人員能夠實時了解塔吊運行情況，一旦存在安全隱患，系統便會發出警報，并將隱患信息發送給管理人員。消除隱患后，操作人員通過APP 進行信息反饋，以此形成閉合的隱患管控。

除此之外，系統還能實時監控大型機械設備的異常情況、操作違規情況，再借助大數據、云計算等技術對機械操作違章情況進行分析，以此強化施工設備管理，提高機械設備運轉效率。

2.2.5 環境監測管理

為加強施工環境管理，本工程在施工場地建設了噪聲監測、揚塵監測、溫濕度監測等環境監測站。通過手機APP，管理人員能夠隨時掌握施工現場的環境情況，如有預警系統會發出報警，同時形成報警記錄，在管理界面相關信息一目了然。支持使用移動終端實時查看測量數據。

系統還具有天氣預報、災害預警功能，通過手機APP，管理人員能夠根據天氣情況調整施工計劃，分析影響工程質量、進度的天氣因素，及時作出調整及預防。

3 智慧工地安全管理效果評價

3.1 比較對象及內容

為進一步分析智慧工地管理系統的有效性，本次研究在甘肅范圍內選取五項傳統工地管理工程，包括住宅工程、寫字樓工程，避免比較結果過于片面。本次比較過程中，通過走訪調查以及交談，主要針對施工場地中的人員管理、機械設備管理、物資管理以及信息管理四方面進行對比，結果如表1 所示。

表1 比較結果

3.2 效果評價

本次研究結合傳統工地管理現狀，通過層次分析法深入分析、評價了智慧工地安全管理效果。首先，確定了影響因素集U=（U1、U2、U3、U4、U5），其中，U1、U2、U3、U4、U5分別對應工人管理、安全教育管理、制度管理、機械設備管理以及環境管理。根據上述五方面因素集確定多個影響指標，形成多層次安全管理效果評價指標體系。

通過專家評分的方式對系統評價內容以及評價指標的影響因素權重進行卻抵擋。評價基為V=（V1、V2、V3、V4），其中，V1、V2、V3、V4分別代表差、一般、良好與優秀。智慧工地安全管理效果評價體系矩陣如表2 所示。

表2 智慧工地安全管理效果評價體系矩陣

根據評價指標權重，能夠計算出影響因素U 對評價集V 的隸屬度向量，具體結果為：

由評價模型中已經確定的評價內容的權重集A能夠計算出智慧工地安全管理效果綜合評價向量：

通過式（1）～（7）的計算可以得出，智慧工地安全管理效果差、一般、良好、優秀的比重分別為0.13、0.16、0.28、0.43，由最大隸屬度原則，智慧工地安全管理效果評價為較好。

4 結論

（1）基于工程建設現場管理需求，設計了智慧工地管理系統框架，并引入施工人員管理、機械設備管理、施工環境管理、安全制度管理四大功能模塊。

（2）本研究設計的智慧工地管理系統能夠動態監控工地實際狀況，包括人員、機械、環境等情況，確保項目安全可控。

（3）本研究利用層次分析法對智慧工地管理系統的應用效果進行評價，結果表明，該系統的應用能夠及時發現所屬項目的風險點，掌控具體問題，制定解決措施，保證現場施工安全，提高施工企業經濟社會效益。