公路工程施工安全風險監控與預警信息系統研究

董　方

（遼寧省交通工程質量與安全監督局 沈陽市 110005）

公路工程施工安全風險監控與預警信息系統研究

董方

（遼寧省交通工程質量與安全監督局 沈陽市 110005）

針對公路工程施工的復雜性以及不確定性的問題，利用安全風險監控與預警信息系統來管理和組織施工越來越受到重視。對國內外在安全風險監控與管理的研究現狀以及存在的問題進行了分析，并對進一步發展進行了展望。在此基礎上，對開發的安全風險監控與預警信息系統的特點、關鍵技術、結構功能等進行了詳細的論述，可為該系統在公路工程中的運用提供參考與借鑒。

公路工程；安全風險監控；預警信息系統；關鍵技術

1　引言

近年來隨著我國綜合國力的穩定增長和各地區經濟的發展，公路工程建設規模不斷擴大、發展速度不斷加快。由于投資大、施工技術比較復雜、施工周期比較長，公路工程在施工以及后期的運營過程中都存在著許多不可預見的風險因素以及較大的社會影響。如果在公路工程施工過程以及運營過程中對于存在的安全隱患不能及時排除，會導致施工質量得不到保證，還有可能誘發安全事故，造成重大的損失。對施工現場發生安全事故的原因的調查結果（見圖1）表明設計、勘測中的安全隱患往往到施工階段才反應出來［1］。目前，工程施工安全越來越受到各級政府及有關方面的高度關注和重視，公路工程施工安全管理及應急處理已經列入“十二五”發展規劃，如何有效監管施工現場安全狀況，及早發現、監控施工安全隱患并預警、有效避免施工安全事故發生，高效處理施工現場各種安全突發事件、事故，做好應急處理工作，是目前公路工程建設中的熱點問題。

目前，信息化、網絡化、數字化及專業化軟件開發等現代科學技術手段與日趨成熟的專業化施工安全管理業務流程，為公路工程項目施工安全風險管理與預警系統信息平臺的全面建設提供了有力條件。應用現代先進網絡信息、數字媒體、系統集成及軟件設計開發技術，建立公路施工安全各種基礎及應用信息數據庫，構筑公路工程施工安全風險管理及應急處理網絡信息應用平臺；實現公路橋梁、隧道及高邊坡施工安全監控預警、施工安全狀況統計分析及事故應急處理、施工現場動態監控及公路水運工程設計施工安全風險管理工作的信息化、智能化、網絡化，確保各項施工安全信息及時準確、高效傳輸、高度共享；全面提高公路工程施工安全風險管理及應急處理的工作效率和質量［2-3］。

本文主要對公路工程施工安全風險管理與預警系統信息系統的特點、結構，以及功能等方面進行了介紹，對其系統的工作機理進行了探討，對系統的發展進行了展望，以期為公路工程的發展提供參考與借鑒。

2　研究現狀以及存在的問題

2.1研究現狀

公路工程施工安全風險監控與預警信息系統研究在國外取得了豐富的研究成果以及有效的發展，尤其在地下工程項目中的應用最為突出。公路工程施工安全風險監控與管理在美國、歐洲正在不斷的探索與發展；1992年，關于“歐共體在臨時或移動施工現場實施最低安全和健康要求的指令”頒布于歐共體行政院；1996年，類似的指令在意大利由政府發布。ITIG（國際隧道工程保險集團）在2006年發布了《隧道工程風險管理實踐規程》［4］；在國際上，安全風險管理的趨勢越來越明顯，針對施工安全以及后期運營中的安全管理制定了規范與強制性法規。針對了工程風險管理與監控，意大利GeoDATA公司運用GIS和WEB技術，開發了GDMS（Geodata Master System）的信息化管理平臺系統。該系統儲備了完善的風險管理及應對方案，并在俄羅斯圣彼得堡、意大利羅馬和圣地亞哥等公路工程中得到應用，但是，結合中國國情來考慮，由于該系統價格昂貴，在監測手段、施工管理等環節的一些不足，在國內的運用非常的少。

雖然公路工程安全風險監控與管理在工程中的應用在國內起步不久，但是公路工程安全風險監控與管理及相關學科的研究目前在國內已經得到了陸續的開展。安全險監控與管理在國內受到了相當大的重視，近幾年也得到了飛速的發展，尤其是在地下工程建設方面，由于地下工程的復雜性，安全風險監控與管理就顯得尤其重要。由同濟大學主持研發的“安程地鐵工程遠程監控管理系統”在上海地鐵的建設過程中得到了很大的應用，并取得了很好的效果；該系統基于網絡傳輸、無線通訊、網絡數據庫、數據分析以及自動預測預警等技術，綜合了施工、監理、監測、管理以及多媒體等多種信息，對安全風險隱患能及時預警，對出現的安全問題能及時地提供決策方案并對安全問題不斷監控分析，靈活處理。解放軍理工大學，在借鑒并學習了意大利先進的風險管理經驗和風險管理信息系統的基礎上，開展對南京地鐵建設的安全風險管理的實際工作。結合目前國內的發展情況來說，工程施工安全風險監控與預警信息系統的研究在國內已經逐漸得到了實質性的發展，并逐漸服務于實際工程項目的施工，但還沒有得到廣泛的推廣，從而實現施工的科學化、信息化、智能化［5-6］。

2.2存在的問題

（1）發展過度集中。目前工程安全風險監控與預警信息系統應用主要集中在地鐵、隧道建設領域，而在其他工程建設領域，比如橋梁工程施工、邊坡施工中的應用較少，即便是在隧道領域，只有個別大型重點隧道建設項目才進行工程安全風險監控與預警。

（2）在進行工程施工安全風險監控與預警過程中，目前主要是集中在風險的評估與分析，并且比較集中于定性分析或者半定量分析。

（3）在工程建設的過程中，施工安全管理過程中開展較多的是進行監測系統的布置，但是針對風險的預警與后期分析過程中的方法目前階段還沒有得到深入的研究。雖然有良好的監測系統，但是與預警以及針對各種安全隱患、事故的處理的決策沒有整合成一個完整的系統，實際工程中的效果不是很好。文章介紹的工程施工安全風險監控與預警信息系統就是一個多元化、比較完整的處理平臺，對工程施工中存在的問題不僅能進行實時的監控，針對各種問題給出決策方案，并且具備強大的存儲功能。

（4）目前，國內缺少一些針對工程施工安全風險監控與預警這方面的指導性的文件，提高工程人員的意識的同時，為工程人員在施工的過程中提供較為直接的指導手冊非常的重要。此外，為了盡量減少工程人員操作中的不足，對于工程施工安全風險監控與預警信息系統的可視化研究也非常的重要。

3　系統的建立

3.1特點

（1）先進性：在工程施工安全風險監控與預警信息系統建設中盡可能采用先進的信息技術、網絡技術、計算機軟件開發技術等現代科技手段；采用先進的系統架構、數據庫、計算機軟硬件產品及主流開發技術，確保系統高效運行。

（2）可靠性：建立安全可靠的防犯、運行、數據備份、系統恢復等機制，確保系統連續不間斷運行，并在各種突發、異常情況下快速恢復。

根據高水分小麥熱風干燥試驗數據，分別繪制出不同熱風溫度、不同風速及不同物料薄層厚度下-lnMR——t曲線和ln(-lnMR)——lnt曲線，如圖7和圖8所示。

（3）實用性：工程施工安全風險監控與預警信息系統必須具有人性化、簡單直觀、易懂易用、易維護等特點，這些特點可以保證實際工程中的操作人員能正確地進行操作、解讀，并能獨立地對采集的數據進行判斷，對系統中存在的問題也能夠在第一時間做出判斷。考慮到設計、勘察中的一些安全隱患大多在施工過程會表現出來，因此，保證整個系統簡單直觀、易懂易用將極為重要。

（4）流程化、標準化、智能化、系統化：為提高工程施工安全風險監控與預警信息系統的效率與準確性，整個系統必須具有其自身的完整的流程與標準，智能化與系統化是對于施工中存在的安全隱患的監測與預警過程以及提出決策方案的信息實時性、正確性的保證。

3.2系統的關鍵技術組成

為保證施工安全風險監控與預警信息系統能夠正常的運行，信息系統的建設過程中必須融入先進的科技技術，以下這些技術都是信息系統中不可或缺的一部分，將其整合到一塊，保證了整個系統的運行工作，主要包括：大型管理信息系統、行業網站設計開發技術，橋梁支架、隧道支護、圍巖變形等大型結構計算、建模，受力失穩分析及監測點定位技術；高精度傳感器監測信號數據采集、處理、遠程傳輸技術；大型監控系統軟件開發、測試及運行維護技術；大型管理信息系統、網站測試及運行維護技術；大型數據庫設計應用技術；數據處理、統計分析技術；北斗導航、GPS定位；系統安全、數據恢復技術等。

3.3系統功能

施工安全風險監控與預警信息系統在實際工程中主要是通過對現場進行監測，采集現場數據，并由系統對數據進行分析，分析后的數據再智能反饋到施工過程中去，如果對數據處理的結果表明施工中的某種狀態不安全，超過了標準，系統便會發出預警信號，并且系統自身在對這個安全隱患的等級以及對造成風險的原因分析后給出決策方案。預警工作將極大降低了風險發生的概率，減少由安全隱患造成的經濟損失與人員傷亡。系統主要的功能如圖2所示。

4　系統的構建

施工安全風險監控與預警信息系統的開發內容主要可以分為以下4個主要模塊：

（1）工程信息監測模塊：該板塊主要完成的任務就是對施工過程中應力、變形、位移、環境參數等各監測點檢測信號采集、轉換及遠程數據傳輸。現場信息監測需要布置大量監測儀器設備，對各種因素進行實時監測并反饋。

（2）安全風險識別模塊：通過采集的數據，對工程通過建模進行穩定性、強度等計算分析，從而分析出公路工程中風險的等級，并且能過對風險導致的后果進行評估。

（3）安全風險預警模塊：當現場信息反饋到系統后，根據系統分析的結果，系統必須對存在的風險發出不同的預警信號。

（4）安全風險分析決策模塊：這個模塊是整個系統的核心部分，由于系統具有強大的存儲、計算功能，系統能夠事先通過程序控制計算結果的輸出并進行方案的決策，并且針對每一次的處理效果，系統會更新并存檔，以后若有類似問題，可以直接做出判斷。

5　結語

公路工程從勘測、設計、施工以及到后期的運營過程中都存在較多的不可預見的風險因素，且由于其對于社會、環境有著較大的影響，因此，公路工程施工安全風險監控與預警信息系統的開發就顯得尤為重要。系統落實到實際工程有利于實現施工過程的科學化、智能化，提高施工效率，減少工程事故的發生，也有利于提高業主、設計單位以及運營單位的風險管理意識，風險的管理控制能力，進一步達到控制風險、較少損失的目的。另一方面，在公路工程發展的過程中，應注意提高監測數據的真實性，對于信息的傳輸與反饋控制階段也必須加強。公路工程施工安全風險監控與預警信息系統從數據的監測、分析、反饋并預警決策是一個完整的科學系統，在實際工程中的運用將會極大地提高工程的施工效率和質量。

［1］ 錢七虎，戎曉力.中國地下工程安全風險管理的現狀、問題及相關建議［J］.巖石力學與巖土工程學報，2008，27（4）：650-655.

［2］ 楊樹才.城市軌道交通工程建設安全風險管理體系研究［J］.現代隧道技術，2014，51（1）：1-6.

［3］ 李二兵，王源，譚躍虎，等.中國土木工程建設安全現狀與風險監控對策［J］.土木工程與管理學報，2014，31（1）：79-85.

［4］ The International Tunnelling Insurance Group.A code of practice for risk management of tunnel works［S］.［S.1.］：［s.n.］，2006.

［5］ 王長虎.橋梁安全事故淺析及其防治對策研究［J］.北方交通，2007，3（20）：52-54.

［6］ 魏保立，蘇曉慧.橋梁結構健康監測研究現狀分析［J］.北方交通，2008，1（38）：122-125.

Research on Security Risk Monitoring and Early Warning Information System of Road Engineering Constructions

DONG Fang
（Liaoning Province Communications Engineering Quality&Safety Supervision Bureau，Shenyang 110005，China）

In view of the complexity and uncertainty of road engineering construction，the application of the security risk monitoring and early warning information system on construction management and organization receives more and more attentions.In this paper，domestic and foreign research status and existing problems in the security risk monitoring and management are discussed and analyzed，and the further development is prospected.On this basis，a detailed discussion on the development of the security risk monitoring and early warning information system characteristics，key technology，structural function are proposed，in order to provide reference for the application of the system in road engineering.

Road engineering；Security risk monitoring；Early warning information system；Critical Technologies

U415.12

B

1673-6052（2016）03-0149-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.043