智慧云平臺系統在安全管理中的應用

穆 健 于澤濤 劉 浩 于海深 龐衛濤 郭 凱 姚文山 李躍波 陳 濤

(中國建筑第八工程局有限公司華北公司，天津 300010)

1 概述

黨的十八大以來，習近平總書記對安全生產工作空前重視，明確了“發展決不能以犧牲人的生命為代價”這條不可逾越的紅線，發表了系列重要講話，闡明了安全發展的新理念、新思想、新戰略，其中提出了“必須依靠科技創新提升安全生產水平”的發展方向。隨著我國經濟建設和工程建設的快速發展，傳統的粗放式的、落后的現場管理方式不能迎合經濟快速發展的需求，施工現場由于管理不到位帶來的經濟損失不容小覷，打造科技化、智能化的現場管理已經成為一種時代的趨勢。

本文集成天津分公司所轄的腫瘤醫院、污水廠、中海創、普天、渤龍湖、海上花苑、雙港新家園、黨校、平泰大廈等十個大型項目或創優項目為例，結合“科技”與“智慧”的助力積極推進各項目的總承包管理能力的不斷提升。

2 智慧云平臺系統

智慧云平臺系統，即“工地大腦”。基于BIM的協同工作，具體體現在設計管理、方案策劃、施工管理、運行維護這四個方面，通過整合各項軟硬件資源集成一個公有云平臺，現場管理人員可在電腦、手機及平板等終端登錄智慧工地云平臺APP，全方位、不定時地查看現場施工情況。本文智慧應用系統由安全輔助類、智能工具類、功能增強類、科技引領類、管理提升類五大類25項應用組成。

2.1 安全輔助類

2.1.1BIM-VR安全教育

工人入場前通過VR設備模擬高空墜物、高空墜落、基坑坍塌等18個場景事故案例模擬，讓工人切身體驗，規范施工作業行為。將VR安全教育與傳統講解式教育相結合，統一設置在安全教育服務大廳內，見圖1。

與傳統的安全教育，BIM-VR技術具有占地小、易周轉，場景多、體驗真實的特點。通過BIM-VR技術的應用，使用受教育人員身臨其境地體驗事故真實場景，達到教育的目的。

2.1.2塔吊安全監控管理系統

在塔吊上轉向傳感器、高度傳感器、力矩傳感器等設備，現場管理人員通過智能化APP實時觀測塔吊的運行情況及使用效率等。

通過運用塔式起重機安全監控管理技術，有效限制了塔式起重機回轉角度，通過手機APP可隨時掌握群塔作業的情況，了解吊重、風速、大臂及小車位置及吊頻吊次變化等，限位異常及時報警并暫停作業，異常排除后恢復塔式起重機作業。

2.1.3塔吊吊鉤可視化

在地面材料調運處距離駕駛室較遠、駕駛室和材料吊運點之間存在建筑物等障礙物以及霧霾天氣等因素導致塔吊司機無法及時直觀地了解到吊運情況，針對以上難題，實行塔吊吊鉤可視化系統，在塔吊大臂末端安裝攝像頭，塔吊駕駛室安裝顯示器，塔司可以直觀了解施工情況，同時視頻信息也可即時同步到智慧工地終端，供管理人員了解查看。

2.1.4施工升降機安全監控系統

施工升降機安全監控系統，重點針對施工升降機“非法人員操控施工升降機”和“維保不及時，安全裝置易失效”等安全隱患，一方面通過高端生物識別技術，利用人臉的唯一性及便利性，實現升降機操作人員的持證上崗，有效控防“人的不安全行為”；一方面強化源頭管理，通過維保周期智能化提醒模塊，實現維保常態化監管，有效預防“物的不安全狀態”。同時結合無線通訊模塊，更可實時將施工升降機運行全過程數據傳輸并留存至云平臺(PC端手機端)及升降機黑匣子上，實現數據事后留痕可溯可查，事前安全可看可防。

通過運用施工升降機指紋/人臉識別技術，可有效的防止非電梯司機擅自開啟電梯的行為，有效杜絕非特種作業人員的上崗問題，避免因違章操作而引起的電梯高墜事故的發生。

2.1.5沖孔鋼板網技術

沖孔鋼板網技術是將外腳手架的傳統密目式安全網改為沖孔鋼板網，既解決了架體防護的沖擊破壞，又保證了消防安全，美觀實用，提高了周圍率。

2.1.6綜合安全體驗館

現場設置集裝箱式綜合安全體驗館，工人入場前需親身體驗方可進場作業，綜合安全體驗館包括高空墜落體驗、安全帽撞擊體驗、密閉空間作業體驗及救生器材演示、高處作業爬梯、觸電模擬、墻體坍塌模擬等15種體驗，見圖2。

與一對一的VR安全教育相比，綜合安全體驗館可以一對多進行體驗，與施工現場場景相一致，體驗真實，互動性強，體驗深刻，能夠達到安全教育的目的，而且印象深刻。

2.2 智能工具類

2.2.1深基坑智能檢測系統

施工時預先埋設土壓力盒、錨桿應力計、孔隙水壓計、靜力水準儀、裂縫計等傳感器，設置深基坑智能檢測系統，24 h全方位的智能化監測基坑的變形情況，并將變形情況繪制成曲線，更加直觀的呈現給現場管理人員。深基坑智能化監測系統主要包括四個方面：一是支護樁樁頂水平位移、豎直位移監測；二是坡頂水平、豎直位移檢測；三是支護樁深層水平位移監測；四是地下水位監測。

運用深基坑支護變形監測技術，可隨時掌握支護結構、內支撐的水平位移等信息，通過預先設定的報警值，系統對超警點位進行自動報警，為深基坑穩定性提供了實時的數據依據。

2.2.2高支模智能檢測系統

高支模架體搭設時，安裝無線傾角傳感器、無線位移傳感器、無線壓力傳感器及無線聲光報警器等實時監測架體的水平位移、模板沉降位移、立桿軸力、立桿傾角等方面，保障施工安全。各項安全數據秒級傳輸，確保同步聲光預警，便于緊急隱患排查和安全疏散等，高支模監測預警云平臺，手機與網頁同步監測，數據監測精確至微米級，保障施工安全。

中電科46所支模高度12 m，渤龍南苑車庫頂板厚度550 mm，通過高支模監測技術的應用，使管理人員在手機上及時掌握鋼管受壓、架體位移及傾斜角度的變化，模架的穩定性在平臺終端上一目了然。

2.2.3智能水電監測系統

在現場及生活區水管及電線處安裝智能水表、智能電表，自動遠程讀取水、電表數據，并可按照月、日、時統計，同時生活區檢測出熱得快、電磁爐、取暖器等惡意用電，保障現場及生活區的用電安全。

2.2.4卸料平臺荷載監測系統

系統通過安裝在卸料平臺鋼絲繩的應力傳感器，實時監測卸料平臺的荷載，并通過無線通訊模塊將卸料平臺主鋼絲繩的應力傳感器數據發送至設備信號接收和分析終端。

通過應用卸料平臺限載監測技術，可使管理人員通過電腦或手機隨時掌握卸料平臺的荷載信息，避免超載，及時糾正違章作業行為。

2.2.5煙感預警系統

施工現場工人生活區和辦公區人員密度大、易燃物品多、人員消防意識淡薄、用電用火吸煙等習慣性違章極易導致火災事故的發生。煙感報警系統能夠在火災初期探測到燃燒的煙霧，及時發現火情，降低損失和挽回生命。將煙霧報警器安裝在每個宿舍的吊頂上，可以對火災初期的煙霧顆粒濃度報警，一旦達到一定數值，設備立刻向報警主機發出報警信號，管理人員可在第一時間了解具體宿舍的火災隱患，使生活區火災隱患得到及時有效地解決。

當宿舍發現煙霧時消防報警控制器能自動報警，顯示宿舍號；當宿舍室內溫度大于60 ℃時，聯動噴淋系統自動灑水噴淋。能夠在火災初期將事故苗頭徹底消滅，有效控制了生活區火災事故的發生。

2.3 功能增強類

2.3.1無人值守地泵系統

無人值守地泵系統可用于車輛的自動識別及監控，減少了流動人員及車輛的不確定性安全風險，避免鋼筋、水泥、混凝土等材料的缺斤少兩，系統可自動記錄、匯總、統計數據同時也節省了人力物力。

2.3.2揚塵監測自動噴淋系統

揚塵監測自動噴淋系統可自動監測噪聲，PM10,PM2.5或TSP，同時對噪聲、揚塵的歷史監測數據進行統計分析，智能化開啟噴淋工作。

近年來政府主管部門越來越強烈地認識到霧霾天氣對于老百姓日常生活的惡劣影響，建委及環保部門的揚塵專項檢查也越來越頻繁，應用揚塵噪聲監測和噴淋聯動技術，可有效地降低施工揚塵給周邊居民帶來的煩惱和投訴，避免主管部門突擊檢查項目應對不及時造成通報及媒體曝光。

2.3.3溜管技術

為了減少混凝土的泵送離析并加快混凝土的澆筑工作，現場采用溜管技術。直徑為500的鋼管，通過支架固定在基坑邊坡位置，混凝土罐車直接將混凝土放入鋼管內，混凝土在自重的作用下流動至底板及赤壁處。溜管技術在加快施工進度的同時減少了混凝土的泵送費用。

2.4 科技引領類

2.4.1BIM+平面布置

將現場的平面布置通過BIM以三維模型的形式展現出來，找出平面布置不合理之處的同時提高現場平面布置的合理性。現場的平面布置一目了然，方便現場的施工工作。

2.4.2BIM+方案模擬及危險源辨識

利用BIM推演施工工藝，辨識施工過程危險源，制定方案及控制措施。

針對天津東郊污水處理廠項目1 600 mm尺寸管道安裝難題，選擇合適位置預留洞口，采用BIM技術模擬吊裝方案。

2.4.3BIM+可視化交底

利用BIM模型，對現場管理人員進行可視化交底，通過BIM的碰撞，找出圖紙中的不合理之處，提前進行圖紙優化。同時利用BIM進行管線排布，提高施工質量，減少施工工期。

2.5 管理提升類

2.5.1物業化勞務實名制管理

對進場的勞務工人進行實名制登記、建檔備案、進場體檢、張貼標識等。同時發放手環，勞務工人可通過手環在生活區購物、洗衣、健身、就餐等服務，同時項目展開安全文明之星活動，對表現良好的工人手環充值作為獎勵。

2.5.2易檢系統

現場管理人員每天對現場隱患情況進行檢查，遇到隱患情況，登錄易檢系統，上傳隱患照片，并對隱患進行分類，指定整改責任人，指定整改期限，整改完成后及時在APP中拍照反饋，這樣形成一個閉合的回路。

對現場危險部位設置巡更點，通過電子打點的方式查看是否對已設定的重大危險源部位和重大風險點位的檢查。

渤龍南苑項目還將移動電子巡更技術應用到混凝土養護質量的檢查，通過比對分包管理人員與總包管理人員巡更時間，對混凝土養護質量檢查的及時性進行跟蹤。目前已對該創新技術申請了專利，并已受理。

2.5.3智慧廣播

現場及工人生活區安裝智慧廣播系統。廣播系統可以用于應急指揮，提高應急速度，便于工人直接掌握制度、獎罰等信息，同時省去集合大量工人集體教育的時間。

2.5.4危險作業移動審批

現場危險作業如動火等進行移動終端審批，加快了審批流程，有效通過終端系統形成作業前審批、易燃物清理、作業人員證件提交審核、消防措施實施情況、作業后火源消滅等閉合環節。

2.5.5無線WIFI+安全教育

工人可以搜到項目部提供的無線WIFI網絡信號，在上網前需要經過安全認證，回答關于安全的試題，通過認證后便可自由上網，在潛移默化中要求工人必須了解建筑施工中的安全知識，提高安全意識，提高工人的安全素質，進而達到減少安全事故的目的。在上網之前或每上網2 h，需要通過回答1道～3道安全教育試題的方式驗證上網。通過提前設定，系統自動隨機抽取安全教育題庫中的安全試題供上網者回答，基本實現每次登錄問題不重復，起到安全教育的目的。

3 實施效果及評價

現場管理人員通過登錄智慧云平臺系統，可對現場的勞務管理、安全教育、安全交底、智慧之眼、安全之星、安全檢查、安全管理、機械設備管理等進行實施監管，在提高現場的管理效率的同時，使管理工作更加的信息化、智能化和便捷化。

天津分公司所轄的腫瘤醫院、污水廠、中海創、普天、渤龍湖、海上花苑、雙港新家園、市委黨校、平泰大廈等10個大型項目或創優項目運用智慧工地建設，在安全輔助類、智能工具類、功能增強類、科技引領類、管理提升類五大類25項成果應用實踐，取得了良好的效果，社會各界觀摩交流學習近千人次，在智慧建造方面具有很強的推廣效果，為智慧工地建設方面提供有力的經驗借鑒。