智能化技術在污水處理工程施工安全管理中的應用

楊旭

（中鐵上海工程局集團市政環(huán)保工程有限公司）

1 工程概況

某污水處理工程擴建（五期）工程位于武漢市沌口經(jīng)濟開發(fā)區(qū)沌口路與芳林路交叉口西南側(cè)，現(xiàn)狀規(guī)模35萬m3/d，其中，一期工程設計規(guī)模10萬m3/d，二期工程設計規(guī)模10 萬m3/d，三期升級改造工程設計規(guī)模25 萬m3/d，四期工程設計規(guī)模15 萬m3/d，本污水廠規(guī)劃遠期2035年總規(guī)模60萬m3/d，本次擴建10 萬m3/d，建成后達到45 萬m3/d，服務范圍包括整個漢陽地區(qū)、黃金口工業(yè)園區(qū)、蔡甸城關鎮(zhèn)以及中法生態(tài)城地區(qū)等，總服務面積180平方公里，服務人口160 萬。工程包括設備采購及安裝、土建工程、基坑支護、工藝管線、自控及電氣、廠區(qū)管網(wǎng)、道路、景觀綠化等，涉及專業(yè)多，安全風險較大，需要探索創(chuàng)新安全管理模式，以求獲得更好的安全管理效益。

2 智能化技術在污水處理工程施工安全管理中的應用

2.1 人員管理

2.1.1 需求分析

由于現(xiàn)場施工人員綜合素質(zhì)參差不齊，安全意識比較薄弱，需要加強紙質(zhì)版安全教育模式，降低理解難度，提供更真實的體驗，提高施工人員的安全認識水平，避免因主觀意識薄弱導致不安全行為。除了思想教育工作，本工程施工現(xiàn)場比較復雜涉及多個專業(yè)施工，需要加強施工人員行為監(jiān)控，能夠全面掌握現(xiàn)場施工人員的進出情況、分布情況以及安全防護設施佩戴情況，避免因登記不嚴格導致人員隨意進出，同時，要加強危險區(qū)域監(jiān)督管理，依靠人力資源很難做到全面、實時、準確地管控效果，需要通過工人行動軌跡判斷危險程度，避免誤闖入引發(fā)安全事故。

2.1.2 智能化技術應用

1）教育培訓

為確保教育培訓率100%，做好現(xiàn)場作業(yè)人員卡控，更好完善培訓資料和信息化管理，項目配備安全教育培訓多媒體工具箱，采用動漫視頻、在線答題等多媒體形式，直觀生動，極大提高了工人的學習熱情，可完成指紋錄入、身份識別、個人信息建檔、考核、閱卷以及培訓效果評價等一系列環(huán)節(jié)，同時，多媒體工具箱為每個參加培訓人員生成包含個人培訓信息的二維碼，可粘貼于安全帽后部，大幅提升項目安全教育培訓效果，有效確保了安全教育培訓全覆蓋。項目配備了智慧工地大數(shù)據(jù)中心，在VR安全體驗區(qū)，體驗者通過VR 眼鏡，可以直觀地體驗典型安全事故，通過虛擬現(xiàn)實環(huán)境，“親歷”安全事件，評估潛在安全風險，并尋求正確的預防措施，從而起到警示教育，增強安全防范意識。采用最新VR 技術，突破時空限制，體驗內(nèi)容豐富，可以個性化定制，使安全體驗與教育相結(jié)合，全面夯實安全思想基礎[1]。

2）行為監(jiān)控

為了避免無關人員隨意進出，需要加強施工現(xiàn)場的封閉管理。建立實名制通道，安裝人臉識別系統(tǒng)，現(xiàn)場人員必須錄入身份證信息，采集人臉數(shù)據(jù)，所有出入人員必須走實名制通道，經(jīng)過人臉核驗無誤后才能放行。根據(jù)施工現(xiàn)場情況，合理劃分危險區(qū)域，在安全帽內(nèi)設置Lora模塊，這種模塊具有定位功能，能夠?qū)崟r采集人員位置信息，可以查看工人所處位置和運動軌跡，如果進入危險區(qū)域或者行動軌跡存在安全隱患，那么會自動發(fā)布預警，提醒管理人員核對相關信息，及時將危險區(qū)域人員撤離，尤其在管網(wǎng)施工階段，進行有限空間作業(yè)時，能實時掌握作業(yè)人員位置。另外，為預防因疲勞過度引發(fā)的安全事故，需要加強工作時長監(jiān)控，通過實名制通道、現(xiàn)場監(jiān)控、定位模塊，可以統(tǒng)計分析出相關人員的工作時長，控制作業(yè)時間，防止疲勞施工。

2.2 設備管理

2.2.1 需求分析

施工現(xiàn)場設備化作業(yè)較多，施工設備的安全運轉(zhuǎn)是施工安全管理的重難點，大部分設備都是人工操作的，對操作人員的技術水平和應變能力要求較高，如果存在違規(guī)操作問題，將會造成嚴重后果。采用傳統(tǒng)的設備監(jiān)管方法，難以實現(xiàn)全面監(jiān)管、提前預警的效果，需要通過智能化技術應用，輔助操作人員進行精準操控。比如，在塔吊施工時，如何避免超載、碰撞成為關鍵所在，需要通過載重數(shù)據(jù)采集，判斷分析出是否出現(xiàn)超載情況，并提醒操作人員采取相應處理措施。升降機也是工程建設常用的特種設備，用于輸送人員和物料，在實際施工過程中，可能會出現(xiàn)超速、超載、傾斜、防墜裝置故障、門鎖失效等安全隱患，容易引發(fā)重大安全事故，所以，也要提高升降機安全管理的智能化水平[2]。

2.2.2 智能化技術應用

地下箱體4 臺塔吊安裝了安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)集互聯(lián)網(wǎng)技術、傳感器技術、嵌入式技術、數(shù)據(jù)采集存儲技術、數(shù)據(jù)庫技術等高科技應用技術為一體，能夠?qū)崿F(xiàn)多方實時監(jiān)管、區(qū)域防碰撞、群塔防碰撞、防傾翻、防超載、實時告警、實時數(shù)據(jù)無線上傳及記錄、實時視頻、精準吊裝、吊鉤可視化等功能。通過安裝位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、傾角傳感器等設備，通過綜合算法，監(jiān)測塔吊的運行情況，將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄馨踩芾硐到y(tǒng)中，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超限，會立即啟動報警，通知現(xiàn)場管理人員和塔吊司機停止作業(yè)，立即整改，司機可通過顯示屏觀察吊裝物及四周環(huán)境，避免操作盲區(qū)，提高工作效率，保障操作安全。為了保證安全照明條件，需要在塔吊上安裝亮度傳感器，如果亮度數(shù)據(jù)低于設定值，會自動打開燈光，創(chuàng)造良好的安全施工環(huán)境。在塔吊與卸料平臺安裝載重傳感器，能夠?qū)崟r記錄重量數(shù)據(jù)，當超過警戒值時，也會啟動報警，采取相關的處理措施。建立塔機防碰撞安全監(jiān)測系統(tǒng)，遵循低塔讓高塔、后塔讓先塔、動塔讓靜塔、客塔讓主塔等基本原則，準確標定塔機坐標及角度后，無須控制器即可實現(xiàn)多臺塔機的自動連接組網(wǎng)功能，設置防碰撞區(qū)域，當?shù)醣圻M入危險區(qū)域后，可及時報警，全面監(jiān)控塔群施工，防止塔群間碰撞，保證區(qū)域防碰撞設置安全、有效。構(gòu)建施工升降機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，結(jié)合無線通信、互聯(lián)網(wǎng)、AI、大數(shù)據(jù)等技術應用，能夠?qū)崿F(xiàn)升降機運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，有效預防危險動作。該系統(tǒng)主要包括前端狀態(tài)識別模塊、駕駛員管理模塊、人數(shù)識別模塊、遠程視頻監(jiān)控模塊等，其中，前端狀態(tài)識別模塊安裝在升降機內(nèi)部，能夠?qū)崟r監(jiān)測升降機的載重、高度、速度、傾角、防墜裝置狀態(tài)、門鎖狀態(tài)等技術參數(shù)，當發(fā)生危險狀況時，可以通過語音提醒和截斷控制進行預警干預。駕駛員管理模塊裝配利用了人臉識別技術，識別駕駛?cè)藛T的身份信息，在獲得相應權(quán)限的情況下才能進行操作，防止違規(guī)作業(yè)。人數(shù)識別模塊利用AI算法，可以智能識別升降機中的載乘人數(shù)，并與載重數(shù)據(jù)進行對比分析，實現(xiàn)超載檢測預警。遠程視頻監(jiān)控模塊可以通過無線網(wǎng)絡將視頻數(shù)據(jù)上傳到云端平臺，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控。另外，升降機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)能夠與BIM模型結(jié)合應用，在全面評估運行狀態(tài)的同時，實現(xiàn)準確定位的效果，方便在故障報警的第一時間組織維修工作。

2.3 過程管理

2.3.1 需求分析

施工過程安全管理與施工方案、施工工藝、施工監(jiān)測、施工巡查等方面密切相關。如果施工方案不合理，可能會產(chǎn)生不同專業(yè)之間的施工矛盾，從而引發(fā)安全事故，同時，影響施工質(zhì)量、進度、成本等其他目標的實現(xiàn)效果，所以，必須不斷優(yōu)化施工方案，采取合適工藝技術，減少不同專業(yè)施工沖突，合理調(diào)配管理資源，實現(xiàn)更好地協(xié)調(diào)施工管理。加強施工過程實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，避免影響范圍的擴大，強化現(xiàn)場巡查管理，針對施工細節(jié)進行重點監(jiān)控，檢查施工工藝做法是否符合安全性要求，結(jié)合智能化技術應用，自動識別施工安全隱患，彌補人工巡查管理存在的不足之處。對于深基坑、腳手架、高大模板等危險性較大的分部分項工程施工，需要加大重點環(huán)節(jié)的安全管控力度，盡可能降低事故發(fā)生概率[3]。

2.3.2 智能化技術應用

利用BIM 技術建立三維模型，解決不同專業(yè)分類的空間矛盾和沖突，通過施工模擬，優(yōu)化施工方案，在安全技術交底時，可以結(jié)合BIM模型、VR、AR等技術應用，將安全管理重難點可視化呈現(xiàn)，同時，讓施工人員能夠以第一視角感受現(xiàn)場環(huán)境，查找危險源，采取有效的危險處置措施。加強危險等級較高的分部分項工程施工監(jiān)控，構(gòu)建各種智能化系統(tǒng)，有利于實現(xiàn)更好的安全管理效果。安裝基坑安全監(jiān)測系統(tǒng)，主要包括智能感知系統(tǒng)、智能采集系統(tǒng)、監(jiān)測云平臺，其中，感知系統(tǒng)負責感知被監(jiān)測對象結(jié)構(gòu)參數(shù)，采集儀對感知數(shù)據(jù)進行采樣分析，并實時上傳到云平臺，云平臺負責數(shù)據(jù)在服務器存儲、顯示、預警、數(shù)據(jù)分析等功能，實時監(jiān)控基坑施工安全。構(gòu)建模板智能化監(jiān)測系統(tǒng)，加強對典型位置支撐構(gòu)件的應變監(jiān)測、支撐模板的位移監(jiān)測、支撐模板的變形監(jiān)測，通過安裝變形、位移、受力傳感器，采集實時數(shù)據(jù)，經(jīng)過系統(tǒng)對比分析后，如果監(jiān)測值超過安全閾值，就會觸發(fā)現(xiàn)場警報，同樣，應用腳手架智能化監(jiān)測系統(tǒng)，針對傾斜、沉降進行實時監(jiān)測，將位移傳感器安裝在關鍵節(jié)點，發(fā)生異常情況時，能夠及時響應。建立AI隱患識別系統(tǒng)，通過給攝像頭配置AI算法，智能監(jiān)管人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)隱患后立即報警，報警信號同步推送至管理員，同時形成抓拍臺賬，保存于系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫。在現(xiàn)場巡查時，通過智能手機拍攝安全隱患照片，并上傳到安全管理系統(tǒng)中，推送給指定班組進行限時整改，實現(xiàn)安全隱患閉環(huán)管理[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，污水處理工程具有其自身特點，涉及的施工專業(yè)較多，存在的安全風險相對較高，對施工安全管理提出了較高要求。針對以往管理過程中存在的問題，需要運用智能化技術，突破現(xiàn)有管理模式的束縛，增強全體人員安全意識，減少施工設備違規(guī)操作，加強施工過程實時監(jiān)控，構(gòu)筑全方位、立體化的施工安全管理網(wǎng)絡。