有關基建現場施工人員安全狀態實時監控的研究

張良勝 秦思 陳進 李自若 沈曦

摘 要 隨著我國電網基建工程施工管理規定的不斷完善，提出了嚴格的施工要求與安全管理措施。電網工程管理的復雜性注定了電網建設的施工現場管理的復雜性，施工過程會受到眾多因素的影響，以至于在電網基建工程施工過程中仍存在一定的問題，嚴重威脅電網的安全質量建設與電網施工人員的人身安全，加強對電網基建施工現場人員安全狀態的數字化監管顯得尤為重要。本文提出通過建設現場施工人員安全監控系統，全面提升現場監管數字化水平，保障施工人員生命安全。

關鍵詞 基建現場;安全狀態;實時監控

引言

近年來，電力工程建設領域曾發生多起教訓深刻的人身安全事故，通過這些事故，反映出基建施工現場管控水平、現場施工人員安全意識、監管手段仍需進一步提升。國網公司希望通過對基建全過程綜合數字化管理平臺感知層的深度開發，大力夯實施工安全基礎，提升基建本質安全水平。通過技術手段，落地“安全第一，預防為主”的原則。在此背景下， 利用成熟的智能傳感器監測生命各項體征、并通過近場及遠端無線通信設施回傳監測數據、融合邊緣計算技術和AI智能化算法分析數據并實現作業風險預警，實現對高風險施工作業人員的生命體征狀態的實時監測，對存在風險隱患的人員及行為進行預警就顯得意義非凡。

基建現場施工人員安全狀態實時監控

國網重慶市電力公司建設分公司結合重慶地區地質結構復雜，施工現場環境條件多變，高空作業及特種作業種類繁雜等因素，對“工程現場安全感知能力建設中的人員狀態監測”提出了新的要求并展開了深入研究。利用北斗定位技術，結合國家北斗地基增強系統和網絡RTK服務，加強施工現場的人員，工器具，環境監控終端的智能化程度，提高對環境、位置和狀態的感知能力，實現工程現場管理工作中海量基礎數據的采集。應用對基礎數據進行二次開發及大數據挖掘，加深感知接入與專業管理的融合，實現對高風險施工作業人員的人員狀態自動感知監測，對隨身安全工器具使用狀態監測，以及作業人員所處微環境監測，對存在風險隱患的人員及行為進行預警，確保安全施工。

試點建設的基建現場施工人員人員安全狀態監控系統包含：感知終端、網絡傳輸、和應用平臺三部分。

1感知終端

1.1 智能手環

智能手環設計小巧輕便，絲毫不影響作業和設備操作。智能檢測和數據同步，無須人工操作干預。同時具備長續航和無限充電特性。

智能手環內置光電、熱敏等生命體征傳感器，可實時獲取血壓、心跳、體溫等生命體征數據。來自管理平臺的提醒和警報可通過蜂鳴和震動的方式提醒作業人員[1]。

1.2 智能安全帽終端

通過對智能安全帽應用，可以提高移動作業人員的作業安全性和監督強度。同時可以增強移動作業人員和后端管理人員的聯動，將采集的數據進行分析利用，提高了管理人員的工作效率。

安全帽內置智能操作系統、4G模塊、北斗高精度定位單元、近電傳感器以及視頻、語音、照明等單元。可進實現行人員位置跟蹤、安全監控、自動考勤、作業量統計、護具正確佩戴識別等功能。

視頻和語音系統可以讓現場人員與指揮部、基建管理平臺保持通訊，視頻系統可將作業人員操作情況實時同步，便于管理人員遠程督導。

北斗高精度單元支持北斗、GPS等多衛星定位系統，支持RTK（實時載波相位差分）算法，可實現最高厘米現場人員定位。基于北斗高精度定位技術，通過對人員運動軌跡記錄并結合施工現場高精度地圖數據進行分析統計，可實現現場考勤、工作時長統計、危險區域報警等。

1.3 智能北斗高精度手持PDA

施工現場的監理、安全監管和巡視人員、施工管理人員配備工業級手持式智能北斗高精度PDA進行電子報告、工單填寫，取代傳統紙質記錄方式，避免登記不規范、表格遺失、記錄篡改等問題。PDA具備4G和Wi-Fi通訊功能，錄入完成后電子表格自動與服務器同步，簡化錄入流程和提高信息準確性，加快工單表格信息處理效率。

PDA內置一套移動GIS系統，包含作業現場信息同步。同時現場人員、工程車輛、施工機械等位置信息、施工作業進度信息、異常警告信息可通過服務器同步，以便現場管理人員全面掌握現場施工情況，對突發異常情況進行及時處理。

PDA內置厘米級北斗高精度定位單元。在進行安全巡查、巡檢工作時，通過PDA記錄軌跡，并可對軌跡與設定的巡視點、巡視路線進行匹配自動計算完成進度，確保巡查、巡檢工作保質保量完成。

1.4 智能安全繩

智能安全繩由高空智能安全鎖、高空管理作業云平臺、高空安全帶、防解安全磁扣等部分組成。懸空作業時，安全鎖會自動鎖死，工人無法自己開鎖，需向地面的安全員發出解鎖請求，安全員通過后才能解開安全繩。綜合運用物聯網、傳感、大數據算法等技術，智能安全鎖可以實時采集設備高度、震動等各類參數，通過算法得出設備狀態、作業狀態。 地面安全員則通過app實時掌握監測高空作業人員的狀態。設備一旦異常開啟、升空未上鎖、電量不足等，安全員可第一時間得知，快速進行人工干預，確保安全;緊急情況下，還可遠程授權開鎖。智能安全鎖可以解決高空作業中不系安全帶、隨意開鎖等傳統陋習，用科技手段降低安全事故率，通過高效管理及預警，代替傳統人力管理，做到高空安全事前可為、事中可控、事后可追溯[2]。

2網絡傳輸方式

可穿戴設備包含藍牙模組，可將生理體征、跌落等傳感器作為智能安全帽外部功能擴展功能。智能安全帽支持4G和Wi-Fi通訊功能，可將定位、視頻、語音、傳感器等數據與安全監管平臺實時同步。

智能北斗高精度手持PDA內置4G、Wi-Fi、北斗短報文功能。

所有設備在有移動網絡覆蓋區域采用移動網絡，如果無移動網絡或網絡信號不強，視業務情況采用北斗短報文或智能網關方式。

3安全監控平臺

3.1 安全感知

通過佩戴的智能可穿戴設備對血壓、體溫、心率等人體體征進行實時采集，同時具備SOS緊急求救功能。智能可穿戴設備通過藍牙與智能高精度安全帽進行配對，體征數據可通過智能安全帽上的通訊模組上傳基建管控平臺。基建管控平臺向人員下發的消息指令，智能可穿戴設備可以震動、聲音提示工作人員。智能穿戴設備和智能安全帽均具備跌倒、墜落等異常行為感知，同時具有SOS主動緊急求救按鍵，在現場工作人員遭遇突發危險時緊急呼救。現場和后臺監管人員會同時收到求救信息，及時處理安排指揮救援，保障作業人員生命安全[3]。

作業人員佩戴的智能安全帽集成北斗高精度定位技術。將人員的精準位置與作業現場的危險區域（如深基坑、大型機械等）電子圍欄進行實時比對，如出現意外闖入，系統同時通知管理中心、監理和該作業人員，避免事故發生。

通過現場視頻信息，判斷人員違章行為，如輔助判別工作人員是否佩戴安全帽，是否著安全服、是否在高空作業時按規定使用安全繩等，提高現場作業規范性和安全性。可疑違章情況立即通知監理人員現場核實并查處違章行為。根據違章行為嚴重程度分類，視情節輕重，通知施工單位、監理單位、建設管理單位按照相關管理考核辦法進行查處和考核。

3.2 考勤和作業隊伍管理

利用出入口視頻識別和智能安全帽人員定位，記錄人員每日進出現場時間，自動進行個人考勤和工時記錄、在場人數統計、人員作業軌跡記錄、關鍵人員如監理等到崗和現場資源投入統計。方便管理中心全面監控，精細化現場人員和隊伍管理。

3.3 安全巡視

施工現場的監理、安全監管人員配置高防護等級的高精度手持PDA接入安全監控平臺。通過視頻影像識別，語音通信，位置信息采集等信息輸入，實現對作業現場的監管，指導和違規預警采集PDA實時位置信息，結合基建全過程綜合數字化管理平臺，對安全監管的時效性進行評估，提高安全監管效率。由于遠程通信原因，采集到的數據未回傳到平臺的，可存儲到PDA本地進行備份，有效地解決了各種作業環境下，均可對施工現場進行有效的監督管理[4]。

4結束語

通過基建現場施工人員安全狀態實時監控系統的部署，利用現場智能感知終端，可實時監控基建現場作業人員的生命體征、作業行為、安全工器具使用狀態等數據，安全監控平臺將現場數據進行挖掘統計處理，自動識別現場異常和危險情況，以便及時處理避免安全事故。基建現場施工人員安全狀態實時監控系統全方面提升基建現場管理數字化水平，加大現場監管力度，切實保障人員安全和工程項目質量，從而確保電網基建工程安全、高效的建設。

參考文獻

[1] 解析電力基建安全的重要性和風險預控管理[J].科技與創新， 2015（24）：55，59.

[2] 電力基建安全管理探討[J].信息化建設，2015（11）：376-377.

[3] 電力基建工程安全管理探討[J].中國電力教育，2014（35）：178-179.

[4] 如何做好電力基建安全工作管理[J].科技風，2015（6）：281.

作者簡介

張良勝（1976-），男，重慶潼南人;學歷：本科、學士，職稱：高級工程師，現就職單位：國網重慶市電力公司，研究方向：電網基建。