建筑工程智慧工地安全風險預警系統的應用分析

摘? 要：如今，智能化、信息化等互聯網技術已經滲透到了各個領域，建筑工程領域也不例外。在現今大多數建筑施工過程中，傳統的施工方式和管理方式已逐漸被人工智能、信息傳遞、虛擬現實等新興技術所取代。在這樣的背景下，對于建筑工程等危險性較大的領域，引入智能化、信息化的安全風險預警系統是必然趨勢，本文將對建筑工程智慧工地安全風險預警系統的應用進行分析，旨在為建筑工程智慧工地安全風險預警系統的發展提供理論支持和經驗指導。

關鍵詞：建筑工程;智慧工地;安全風險預警;應用分析

中圖分類號：TU74;TU17????????? 文獻標識碼：A????? 文章編號：2096-6903（2021）07-0000-00

如今，科技飛速發展，為了能夠安全、高效、經濟的完成建筑工程項目，很多項目上已建立了智慧工地安全風險預警系統，有效降低了生產安全事故的發生，確保了生命安全和財產安全，對建筑工程項目產生了諸多有利影響。本文將首先簡單介紹建筑工程智慧工地，并分析傳統的建筑工程項目中存在的安全管理問題，然后闡明建筑工程智慧工地安全風險預警系統的優勢，最后探究建筑工程智慧工地安全風險預警系統的應用。

1 建筑工程智慧工地概述

建筑工程智慧工地是一種新興的工程項目施工現場管理模式，以BIM技術為核心，集云計算和大數據以及物聯網等現代信息化技術于一體，通過移動終端顯示建筑施工信息，綜合管理施工現場，主要包括對施工作業人員、施工機械設備、施工物料、施工安全、施工質量、施工環境等目標的管理。能夠實現綜合管理、信息共享、數據分析一體化，并采用虛擬現實技術對各項施工進行趨勢預測，真正做到了工程一體化、可視化管理，有利于提高建筑工程的信息化水準，大大降低了生產安全事故發生率，有效提高了工程效率和質量。

2 傳統建筑工程安全管理存在的問題

2.1 安全管理缺乏統一性

由于建筑工程在組織施工時，在同一施工區域通常有多個施工單位在同時施工作業，并且為了加快進度、降低成本，部分施工單位安全管理人員配備不到位，對施工現場的安全監管力度不夠，施工現場安全管理紊亂，當多任務、多工種、多人員的交叉作業現象出現時，安全管理壓力會進一步提升。因此，為了確保建筑工程項目安全管理有序，應加強施工現場安全管理的整體性和統一性。

2.2 安全風險監控存在不足

雖然近些年來建筑工程項目的安全管理工作在不斷優化，但是由于施工現場的安全風險監控仍然主要采用安全管理人員現場巡查的方式，這就對安全管理人員的責任心和經驗水平要求較高，如果出現安全管理人員配備不到位，安全管理人員水平參差不齊等情況，就會對建筑工程項目施工現場的安全管理會產生較大影響。

3 智慧工地安全風險預警系統的優勢

相比于傳統工地，智慧工地的安全風險預警系統已經有了明顯優勢。

3.1 實時監控

建筑工程智慧工地配備大量視頻監控設備和信號傳感器，對于一些生產安全事故頻發的施工區域會有更加嚴密的監控。當有安全隱患出現時，中控室能夠第一時間向施工現場的安全管理人員發出警報，提醒及時消除安全隱患。除此之外，當施工現場沒有作業人員施工的情況下，也會對施工區域進行24小時實時監控，防止其他意外事件發生。

3.2 預警準確

由于建筑工程項目施工區域較多、地形復雜，如果僅靠安全管理人員現場巡查，較難發現一些隱蔽區域的安全隱患，而建筑工程智慧工地的大量視頻監控設備和信號傳感器能夠實時監控每一個施工區域，并快速定位安全隱患存在的位置，能夠較為準確進行安全風險預警，同時也能結合建筑工程項目施工現場的實際情況，適當調整報警閾值時，減少誤報的情況發生。

3.3 預警迅速

由于傳統建筑工程項目采用安全管理人員施工現場巡查發現安全隱患，導致一些安全隱患不能第一時間被發現、整改，而智慧工地的安全風險預警系統采用信息化的移動終端，由中控平臺進行統一監控，當施工現場出現作業人員違章、機械設備異常等安全風險時，會在極短的時間內發出警報，提醒安全管理人員及時消除安全隱患。

4 智慧工地安全風險預警系統的應用

4.1 智慧工地安全風險預警系統

4.1.1 智慧工地視頻監控系統

普通視頻監控系統的優點是可以實時的監控施工現場的實時情況，傳輸最直接的施工作業信息。而智慧工地視頻監控系統不僅僅能夠做到實時傳輸施工現場情況，由于嵌入了計算機影像捕捉、模式識別、人臉識別、動作預知、異常分析等數字化技術，不僅能夠核實施工作業人員的身份信息，還能對一些異常的影像進行捕捉，傳輸給中控平臺，再由監控人員進行判斷，如果影像確實出現了異常，就可以一鍵報警，信息會傳達給所在施工區域的作業人員，同時也會傳達給工程項目負責人。

4.1.2 智慧工地動態監測系統

建筑工程項目工期一般較長，需要相應的動態檢測系統對項目進展情況進行記錄，便于項目過程中的信息儲存和分析。智慧工地采用的動態監測系統由三部分組成，分別是監控系統、傳感系統、中控平臺。動態監測系統會始終監測施工的進度、機械的運轉狀況、作業人員的操作方式。

通過信息傳遞把這些信息傳達給中控平臺，中控平臺需要24小時對施工現場進行監視，會把得出的結果記錄，如果遇到突發緊急情況，動態監測系統會直接發起預警，并持續對危險源進行監視，反饋危險程度和發展階段。

4.1.3 智慧工地實時指令系統

建筑工程智慧工地的風險預警不僅需要準確、及時的發現安全風險，還需要中控平臺對相應作業人員做出緊急指令。在傳統的建筑工程項目施工現場，當有安全風險預警時，相關指令傳達較慢，甚至有時會傳達錯誤指令，從而導致次生事故的發生。而智慧工地采用的是實時指令系統，在發現安全風險時，能夠及時通知所有相關作業人員，而相關作業人員需要再次確認指令，如果沒有在規定時間內確認收到指令，中控平臺會再次提醒，并會向工程項目管理人員發送未確認的作業人員名單。

4.1.4 智慧工地事故預防系統

智慧安全帽系統主要由兩部分組成：一是視頻實時監控系統和智能分析系統，能夠識別作業人員是否處于危險環境當中。二是傳輸技術與傳感芯片技術結合而成的信息發送裝置，將其安裝在安全帽中，信息發送裝置會根據中控平臺設定的發送頻率持續向后臺發送作業人員的位置信息，記錄每一位作業人員在某一區域的停留時長信息以及行動軌跡信息等，如果作業人員在危險區長時間停留或靠近風險預警區域時，中控平臺會自動發出報警信息到作業人員的移動終端，移動終端會產生強烈震動并發出警報信息，避免發生生產安全事故。

BIM技術的應用也是智慧工地事故預防系統的一部分。相比于傳統的二維模擬技術，BIM技術使建筑智能化施工得脫穎而出。在建筑施工過程中，經常會出現一些錯誤，一旦施工結束，這些錯誤將無法糾正，就會導致生產安全事故的發生。因此，如果能夠提前模擬數據進行分析，就能在很大程度上規避一些潛在的安全風險。

4.2 智慧工地安全風險控制

4.2.1 風險預警

建筑工程智慧工地的安全風險預警由四部分組成，分別是視頻監控系統、動態監測系統、實時指令系統、事故預防系統，這些系統的協調運行是保證安全風險預警的前提，安全風險預警區域也分為四種：

（1）特種設備安全監控：在施工過程中像塔吊、升降機一類的特種設備有嚴格的使用規定，吊裝幅度和傾斜角度不宜過大，通過傳感器可以對特種設備的運行狀態進行實時監測，當出現超重、超負荷、超速度作業以及自然環境惡劣等影響施工作業安全的事件出現時，中控平臺會第一時間通知工程項目管理人員采取措施，同時借助人臉識別技術，避免非專業人員的違規操作。

（2）重大危險源安全監控：視頻監控系統和有害氣體監測設備能快速發現重大危險，對重大危險源進行實時監控，如果存在監測數據超標，傳感器會向控制平臺發送危險提示，平臺管理人員會通知負責人，有利于及時處理危險源。

（3）高支模安全監控：高支模監測器能夠實時記錄高支模模塊沉降程度以及立桿軸力大小、傾角大小，對危險值進行測定，一旦數值超標，平臺就會發出危險預警，第一時間通知所在區域的施工人員撤出危險區，避免危險升級，減少人員傷亡。

（4）深基坑安全監控：深基坑屬于危險性較大的分部分項工程，通過傳感器可以實時獲取混凝土支撐力和錨索軸力等受力情況，中控平臺將使用數學模型與回歸分析等數理方法分析危險點的位置，預防生產安全事故的發生。

4.2.2 風險控制措施及處理方法

預警系統為安全風險預警提供了智能化、信息化的中控平臺，從而實現安全風險控制。由于建筑工程智慧工地的視頻監控設備、傳感器較多，出現故障不可避免，但應及時檢修，危險性較大的區域要有備用設備，保證動態監測持續運行。

當生產安全事故發生時，要第一時間停止施工，將傷員轉移到安全區域，并通知醫療人員救治。如果是設備出現故障，也應先撤離施工作業人員，防止生產安全事故升級，再安排專業的檢修人員進行處理。如果發生有毒有害氣體大規模泄漏，由于涉及的區域很廣，不確定性較強，就應及時組織全體作業人員進行疏散。

5 存在的問題

5.1 智慧工地建造成本較高

建筑工程智慧工地是建立在計算機技術、云計算、大數據、移動終端等技術手段的基礎上，但這些技術手段需要大量的硬件載體和電子設備支撐，在傳統的建筑工程項目中增加了大量成本，導致部分建設單位因為資金和成本問題放棄建造智慧工地安全風險預警系統，因而高昂的建造成本也成了阻礙建筑工程智慧工地安全風險預警系統發展的主要原因。

5.2 施工現場作業環境復雜

由于建筑工程施工現場作業環境較為復雜，基于視頻監控的安全風險預警系統還無法實現對施工現場存在的安全隱患進行較為準確的自動識別、報警功能，并且存在較多誤報、漏報的情況，因此仍需采集大量建筑工程施工現場的視頻監控數據，對數據進行進一步的處理、分析，并在多種不同的施工作業場景下調試安全風險預警的報警閾值，探索更多的自動識別、報警方法。

5.3 作業人員文化水平較低

由于現今建筑工程項目施工作業人員大多文化水平較低，對機械設備的操作和使用了解不夠，安全意識不足，會出現違章操作和違章作業的現象，并且部分施工走也人員不能熟練使用移動終端，對安全預警信息不熟悉，無法根據施工現場情況快速做出正確的響應。

6 建議和措施

6.1 加強人員安全教育培訓

首先應了解需要對作業人員進行哪些安全教育培訓，熟悉作業人員需要掌握的新技術，發現新技術存在的安全隱患，對薄弱環節和重點部位進行標記，并制定總體培訓計劃，在培訓計劃實施過程中，注重團隊學習和多模式教學，理論學習與實踐教學相結合，定期進行安全教育培訓考核、評價，鼓勵團隊內部和團隊之間的相互學習、競爭和激勵，只有符合要求者才能上崗作業。

6.2 加大政策扶持指導力度

為了推進建筑工程智能工地建設，需要相關政府部門出臺相應的扶持政策，加大投資力度，以政策推動、引導和規范智能工地建設，減輕建設單位的經濟壓力。對一些中小型企業應進行扶持和指導，給予政策優惠，讓建筑工程智慧工地的安全風險預警系統得到推廣和普及。

6.3 推進技術革新交流學習

建設單位開展建筑工程智能工地建設，必須加強與其他先進企業的交流學習。在交流學習的過程中，分享經驗，共同改進，推進技術革新，避免重復性的低質量、不必要的研究。其次，向國外引進先進的技術和管理方式，摒棄落后的傳統觀念，進一步發揮建筑工程智慧工地的功能。

7 結語

建筑工程智慧工地安全風險預警系統能夠有效降低生產安全事故的發生率，有利于保障作業的生命安全，提高建設效率，是智慧工地不可或缺的安全保障系統。因此，需要更多的科研資金和科研工作者投入到系統的研發和改進當中，共同促進建筑工程智慧工地安全風險預警系統的發展。

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收稿日期：2021-06-17

作者簡介：劉耘暢（1986—），男，重慶人，碩士研究生，工程師，研究方向：安全管理。

Application Analysis of Safety Risk Early Warning System for Smart Construction Sites in Construction Engineering

LIU Yunchang

（CISDI Engineering Co.， Ltd. Chongqing 400013）

Abstract： Today， Internet technologies， such as intelligence and information technology， have penetrated into various fields， including the field of construction engineering. In most building construction processes， traditional construction methods and management methods have been gradually replaced by emerging technologies， such as artificial intelligence， information transmission， and virtual reality. In this context， it is an inevitable trend to introduce intelligent and informatized security risk early warning systems for areas with greater risks such as construction engineering. This article will analyze the application of security risk early warning systems on smart construction sites in construction projects， aiming to provide theoretical support and empirical guidance for the development of safety risk early warning systems for smart construction sites.

Keywords： construction engineering; smart construction site; safety risk warning; application analysis