公路建設(shè)工程安全生產(chǎn)信息化管理方案設(shè)計

王勇 李英祥 田娟 彭亮 殷禮安 彭陽 周浪

摘 要：在公路建設(shè)工程中往往由于多種因素導(dǎo)致實(shí)施安全管理困難大。為保障施工人員安全，預(yù)防事故發(fā)生，促進(jìn)公路交通事業(yè)的發(fā)展，文章以曲靖三寶至昆明清水高速公路工程建設(shè)項目為例，提出了一種在公路建設(shè)過程中的信息化安全管理方案。

關(guān)鍵詞：公路建設(shè)工程；安全建設(shè)；信息化管理

交通建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理是指交通建設(shè)工程生產(chǎn)、管理單位按照有關(guān)安全法律、法規(guī)為預(yù)防交通建設(shè)工程施工中發(fā)生安全事故而建立的安全管理系統(tǒng)。[1]在公路建設(shè)工程中往往由于惡劣的天氣條件、施工隊伍流動性大、素質(zhì)參差不齊等多種因素導(dǎo)致實(shí)施安全管理困難大。文章以曲靖三寶至昆明清水高速公路（曲靖段）工程建設(shè)為例，首先，介紹了（曲靖段）工程建設(shè)過程的基本情況；然后，分析了該過程實(shí)施安全管理的特點(diǎn)與難點(diǎn)；最后，結(jié)合項目的自身特點(diǎn)設(shè)計了一個信息化安全管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對公路工程建設(shè)中的信息化管理。

1 工程概況

（曲靖段）工程位于云南省曲靖市西南部，路線起點(diǎn)位于曲靖市麒麟?yún)^(qū)三寶鎮(zhèn)羅漢山，設(shè)羅漢山樞紐互通（屬東過境段設(shè)計范圍）與“曲靖東南過境線（東過境段）”相接并與既有曲陸高速相交。本項目初測推薦方案路線全長70.868km，橋梁長16224.8m/51座，其中特大橋1086.1m/1座，大橋、中橋15138.7m/50座，涵洞64道，通道53道（含兼排水功能通道），全線無隧道工程。全線橋遂占比24.04%，共設(shè)互通式立交8處，分離立交16處，天橋52座。沿線設(shè)置完善的安全設(shè)施、服務(wù)設(shè)施和交通管理設(shè)施，設(shè)置停車區(qū)2處（雙堆、天生橋），服務(wù)區(qū)一處（月望）。

2 安全管理實(shí)施特點(diǎn)與難點(diǎn)分析

（曲靖段）工程施工重難點(diǎn)分析及對策

（1）因整個工程線路長，土方、砼等工程量自然也大大；加上路線地段本身自然條件是山高坡陡、地面起伏大、地形狹窄，原來老的可供利用的道路狀況比較差，這兩個因素的疊加就造成了施工組織難度很大，運(yùn)輸非常困難；

（2）工程線路所經(jīng)管轄城鎮(zhèn)較多，接口協(xié)調(diào)管理單位就多，拆遷征地量很大，協(xié)調(diào)量大。加重了協(xié)調(diào)人員的任務(wù)；

（3）施工路線涉及瀟湘谷自然保護(hù)區(qū)，對環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求，加大了難度；

（4）大部分施工區(qū)域內(nèi)無可直接利用水源，且地下水埋深較深，對施工用水造成了困難，現(xiàn)場水源缺口大。

3 安全管理信息化系統(tǒng)設(shè)計

為了彌補(bǔ)項目傳統(tǒng)安全管理的弱點(diǎn)，使工地安全管理更加完善，達(dá)到管理高效化、智能化的目的。現(xiàn)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)將視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)（人車分流系統(tǒng)）、人員（穿戴）實(shí)時動態(tài)管理系統(tǒng)、環(huán)境檢測系統(tǒng)集成一體的“信息化安全管理平臺”對項目進(jìn)行管理。

3.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

項目劃分了7個標(biāo)段，為了及時了解各個標(biāo)段的實(shí)時情況，保障工地及周邊設(shè)施的安全，現(xiàn)對項目所有區(qū)域全面施行網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控前端、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、監(jiān)控中心三部分組成。

3.1.1 監(jiān)控前端設(shè)計

前端有兩種設(shè)計方案，一種是用模擬攝像機(jī)（模擬高速球）+DVS（視頻服務(wù)器）實(shí)現(xiàn)圖像視頻采集和云臺控制，如圖1所示。另一種是用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，或者網(wǎng)絡(luò)高速球?qū)崿F(xiàn)圖像采集和云臺控制。用戶可使用監(jiān)控中心控制主機(jī)上的無線攝像機(jī)的IP地址，或綜合管理軟件瀏覽監(jiān)控畫面。在集中監(jiān)控中心的PC機(jī)上安裝綜合管理軟件便可通過其接收視頻信號，對無線視頻的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。此外，可用RS232/RS485協(xié)議對前端的云臺及三可變鏡頭等進(jìn)行控制，真正做到遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控。采集的視頻信號可存儲于監(jiān)控中心PC機(jī)的硬盤上，或根據(jù)存儲容量選用磁盤陣列等存儲設(shè)備。

3.1.2 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計

項目區(qū)域監(jiān)控環(huán)境具有特殊性，區(qū)域工地對網(wǎng)絡(luò)布線帶來諸多不便，全部進(jìn)行基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架設(shè)比較困難，因此需要對所需監(jiān)控點(diǎn)采用無線網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行全方位監(jiān)控。為了使監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋到工地的最大范圍，該區(qū)域內(nèi)的所有工地均設(shè)有多個無線監(jiān)控點(diǎn)。

系統(tǒng)采用一對多的無線連接方式，即：一個接收網(wǎng)橋可以接受多個發(fā)射網(wǎng)橋傳回來的信息。選取工地中有光纖接入處作為工地的小監(jiān)控中心，每個監(jiān)控中心處放置一臺攝像機(jī)。攝像機(jī)通過視頻線與視頻服務(wù)器連接，視頻服務(wù)器再通過一根網(wǎng)線直接連接到無線網(wǎng)橋上（網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)直接與無線網(wǎng)橋連接即可）。另外，監(jiān)控中心處同樣需放置一臺無線網(wǎng)橋，外接一根全向天線或定向天線來接收多個監(jiān)控點(diǎn)處網(wǎng)橋傳回的監(jiān)控信息。監(jiān)控中心接收的多路監(jiān)控圖像通過接入本地電腦進(jìn)行集中監(jiān)控和錄像，再在路由器上端口映射，將本地視頻映射到公網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)全國各地的總部只要有網(wǎng)絡(luò)的地方都可以監(jiān)控到工地現(xiàn)場畫面的實(shí)時情況。

系統(tǒng)中每個設(shè)備的架設(shè)應(yīng)選擇在工地?zé)o遮擋的制高點(diǎn)，保障每個監(jiān)控點(diǎn)到監(jiān)控中心的鏈路都是暢通無遮擋的。如果監(jiān)控點(diǎn)到監(jiān)控中心的鏈路有遮擋，嚴(yán)重影響無線信號的傳輸，則應(yīng)選擇 點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸方式，即：工地中每個監(jiān)控點(diǎn)處都 被復(fù)制的良好特性為身份鑒別提供了必要的前有一臺攝像機(jī)，攝像機(jī)通過視頻線與視頻服務(wù)器連接，最后視頻服務(wù)器再通過一根網(wǎng)線直接連接到無線網(wǎng)橋上。監(jiān)控中心處需放置多臺無線網(wǎng)橋，來接收多個監(jiān)控點(diǎn)處網(wǎng)橋傳回的監(jiān)控信息。

3.1.3 監(jiān)控中心設(shè)計

監(jiān)控中心包括了標(biāo)段監(jiān)控中心和總部監(jiān)控中心，由系統(tǒng)服務(wù)器、值班管理工作站、打印設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成。監(jiān)控中心安裝有功能強(qiáng)大的“網(wǎng)絡(luò)視頻集中管理軟件”，可以在一個窗口管理4-64路以上的視頻畫面，實(shí)時地顯示音視頻、存儲、錄像報警布防、控制云鏡等。施工現(xiàn)場實(shí)時監(jiān)控畫面如圖2所示。

3.2 門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)在工地的安全管理中有著不可或缺的作用。目前，國內(nèi)大多的門禁系統(tǒng)都以卡類設(shè)備、指紋設(shè)備、密碼設(shè)置為主。這些設(shè)備都要求人員與設(shè)備之間的距離較近，進(jìn)行近距離操作。當(dāng)操作人員雙手被占用時，這種方式極為不方便，同時也存在卡片或密碼遺忘、丟失、被盜用的安全隱患。人臉識別門禁系統(tǒng)可以釋放打卡人員的雙手，避免卡片、密碼帶來的不便，真正解決了門禁管理問題，使門禁系統(tǒng)更安全、智能性、便捷。

3.2.1 人臉識別門禁系統(tǒng)

人臉識別是一種基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識別的生物識別技術(shù)，其唯一性和不易被盜用的良好特性為身份鑒別提供了必要的前提。人臉識別門禁系統(tǒng)是把人臉識別技術(shù)和門禁系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，通過對人臉的識別來開啟門禁。

系統(tǒng)設(shè)計的門禁系統(tǒng)由人臉識別儀、電控鎖、門禁控制器、備用電源（ups）、人臉識別管理軟件（門禁管理軟件）和網(wǎng)絡(luò)共同組成。系統(tǒng)通過核對面部信息來進(jìn)行人員的身份識別。在進(jìn)行人臉識別之前需要對每位現(xiàn)場工作人員進(jìn)行人臉信息的登記，并且按照施工區(qū)域的不同來劃分人員的進(jìn)出的權(quán)限。當(dāng)施工人員需要通過某個門禁時，需要將面部對準(zhǔn)人臉識別門禁機(jī)，設(shè)備會準(zhǔn)確迅速地采集人臉信息，然后將讀取到的人臉信息發(fā)送到后臺管理服務(wù)器，服務(wù)器則進(jìn)行原始錄入信息與采集的人臉信息進(jìn)行比對，迅速得出該人員臉部信息的匹配分析結(jié)果，并根據(jù)其預(yù)設(shè)權(quán)限確認(rèn)該人員是否有權(quán)限進(jìn)入該區(qū)域。如果信息匹配，門鎖自動開啟，否則該人員無法進(jìn)入。

3.2.2 人車分流門禁系統(tǒng)

在橋梁、砼站等重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的重點(diǎn)施工環(huán)節(jié)，人車分流是項目安全管理的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。人車分流即保證了人員的生命安全，也利于分別使用人臉識別系統(tǒng)和車牌識別系統(tǒng)對進(jìn)出施工現(xiàn)場的人員及車輛進(jìn)行甄別。

在施工人員或車輛進(jìn)入重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)施工現(xiàn)場前需要事先登記報備，在系統(tǒng)中錄入進(jìn)入人員的身份證及工作信息、錄入允許進(jìn)入車輛的車牌及單位信息。當(dāng)施工人員或車輛通過門禁時，系統(tǒng)將進(jìn)入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行識別對比，比對一致的開閘放行，對沒有進(jìn)行登記的人員及車輛不予放行。系統(tǒng)還將記錄重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的施工人員或車輛的出場信息以備查詢。施工現(xiàn)場人流門禁系統(tǒng)如圖3所示。

3.3 人員實(shí)時安全管理系統(tǒng)

人員穿戴設(shè)備—IGH智能安全帽（如圖4所示）是一款可以對施工人員進(jìn)行實(shí)時管理的設(shè)備。系統(tǒng)首先需要對人員信息進(jìn)行錄入，錄入內(nèi)容包括：人員姓名，身份證號，名族，性別，所屬單位，所屬班組，設(shè)備號等信息。該系統(tǒng)支持EXCEL批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)的功能。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對施工人員定位、軌跡查詢、離職存檔、緊急呼救、異常狀態(tài)監(jiān)控、緊急救援、安全廣播等功能。

3.3.1 人員緊急呼救及異常狀態(tài)監(jiān)控

當(dāng)施工人員在現(xiàn)場發(fā)生緊急事故時，現(xiàn)場人員可通過智能安全帽上的SOS緊急呼救按鈕進(jìn)行求救，管理平臺會立即顯示求救信息，項目地圖上能顯示工人的求救位置，工人的姓名，求救時間等信息（如圖5所示）。同時相關(guān)緊急聯(lián)系人能收到手機(jī)短信以保證求救信息及時傳達(dá)。

此外，智能安全帽能通過姿態(tài)測量功能對佩戴安全帽人員的姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)人員佩戴安全帽但人員姿態(tài)不正常時會發(fā)出警示，管理人員可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行檢查并處理。

3.3.2 安全廣播

當(dāng)遇到突發(fā)情況時，管理人員可以進(jìn)行一鍵全員撤離的語音操作，通過智能安全帽上的廣播系統(tǒng)及時通知所有現(xiàn)場人員撤離危險區(qū)域，節(jié)省救援時間、降低事故危害，保證人員的生命安全。

3.3.3 人員運(yùn)動軌跡查詢

智能安全帽內(nèi)置IGH智能芯片（含GPS模塊）可對人員進(jìn)行定位，并實(shí)時利用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)進(jìn)行記錄施工人員的軌跡。該功能使相關(guān)管理人員通過手機(jī)或者電腦就能查詢到施工人員的現(xiàn)在位置、歷史運(yùn)動軌跡等信息。

3.4 環(huán)境檢測系統(tǒng)

工地環(huán)境檢測系統(tǒng)主要是對各施工標(biāo)段揚(yáng)塵濃度及擴(kuò)散程度進(jìn)行檢測，對揚(yáng)塵監(jiān)測發(fā)現(xiàn)的污染源進(jìn)行監(jiān)控和治理。整個環(huán)境檢測系統(tǒng)集合了PM2.5、PM10、CO2、溫濕度、噪音、風(fēng)速傳感器等。在工地上的不同場區(qū)設(shè)立監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對工地環(huán)境的連續(xù)自動監(jiān)測。數(shù)據(jù)接入在線監(jiān)控系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動對工地數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)不間斷分析，主要監(jiān)測的指標(biāo)為可吸入顆粒物、噪聲監(jiān)控、氣象數(shù)據(jù)等。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超標(biāo)時便可立即報警。系統(tǒng)前端負(fù)責(zé)對采集的塵濃度、噪聲、氣象參數(shù)數(shù)值（溫度，濕度，風(fēng)向，風(fēng)速，壓強(qiáng)、降雨量等）進(jìn)行接收并集中展現(xiàn)。通過這個環(huán)境檢測系統(tǒng)監(jiān)測中心管理人員與現(xiàn)場管理人員可實(shí)時監(jiān)控各監(jiān)測點(diǎn)情況以及設(shè)備運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

4 結(jié)語

信息化管理是以信息化帶動工業(yè)化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理現(xiàn)代化，增強(qiáng)企業(yè)競爭力的過程，是各行各業(yè)發(fā)展的方向。文章將信息化融入到交通建設(shè)管理工程中，管理工程中，以（曲靖段）工程實(shí)際建設(shè)項目為例，提出了一種在公路建設(shè)過程中的信息化安全管理方案。整個安全管理方案由視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、人員實(shí)時安全管理系統(tǒng)、環(huán)境檢測系統(tǒng)組成，達(dá)到了信息化安全管理目的。整個系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的效果，為工程的信息化安全管理提供了借鑒方案。

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通訊作者：田娟。