智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)應(yīng)用

◎田勇何遠義周鴻陶超

隨著我國對國家大型工程的精細化管理的要求，對工程建設(shè)參與方的管理水平提出了更高的要求，作為設(shè)項目的政府主管部門、業(yè)主或承包商來說，在現(xiàn)有管理體系下，如何高效、精細化地管理項目安全質(zhì)量已經(jīng)是擺在管理人員面前的一個重要問題。本文以智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)為課題進行探討，依托某高速公路建設(shè)項目進行詳細闡述。

一、工程概況

某高速公路建設(shè)項目全長53.923 公里，其中X 縣37.75公里，Y 縣16.173 公里。項目總投資89.3 億元，路線主線全長56.534 公里，全線共設(shè)置8 個互通，設(shè)計速度為80 公里/小時，雙向四車道，整體式路基寬度24.5 米，分離式路基寬度2x12.25 米。主線共設(shè)置橋梁45 座，橋梁設(shè)計荷載全線采用公路-I 級；主線共設(shè)置隧道15 座，高速公路第三合同段，起點（ZK16+900-YK16+940 段），止點（K28+480 段），全長11.54389 公里。高速公路第二合同段，起止樁號：K5+385~K9+444-ZK16+900-YK16+940 段。，高速公路第一合同段，劃分為兩個主體標(biāo)段，其中一標(biāo)為路基標(biāo)，起止樁號：K0+000~K5+385，二標(biāo)為隧道標(biāo)，起止樁號：K5+385~K9+444，包括四新特長隧道及其附屬結(jié)構(gòu)，隧道全長4073 米。

二、智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量現(xiàn)狀

工程項目建設(shè)管理歷來是一項復(fù)雜的管理課題，特別是交通工程建設(shè)項目普遍具有投資大、建設(shè)周期長、參建單位多、地域分散、交通不便、并且受地域與氣候因素影響較大等顯著特征。這些項目特征及其包含的復(fù)雜業(yè)務(wù)流程、繁瑣的工程數(shù)據(jù)給主管部門、項目業(yè)主、監(jiān)理和承包商等項目參與方之間的信息傳遞、管理行為的落實和及時正確的決策指令的發(fā)布造成客觀制約。

隨著新興信息技術(shù)及相關(guān)信息技術(shù)的發(fā)展，交通工程領(lǐng)域信息化雖然得到了快速發(fā)展，但在信息化應(yīng)用方面卻仍處在一個較低的水平，因此，在傳統(tǒng)安全質(zhì)量管理中結(jié)合新興信息技術(shù)使管理更加智慧化、便捷化就顯得非常重要。又由于交通建設(shè)行業(yè)及一系列復(fù)雜大型工程施工安全管理的需求增加，導(dǎo)致安全管理和成本控制中的不確定因素增加，致使施工管理問題凸顯，安全風(fēng)險放大，施工管理成本和效益都處在不可控的風(fēng)險中。在此背景下，本課題秉承“智慧質(zhì)安、智能質(zhì)安”的方針，擬開發(fā)一款基于IOT 智能穿戴設(shè)備的交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全主動巡檢系統(tǒng)平臺，保障交通工程質(zhì)量安全，建立交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督管理信息系統(tǒng)，通過信息化的手段來控制交通工程的風(fēng)險。

現(xiàn)有工程質(zhì)量安全管理過程中依然存在如下問題：

1.現(xiàn)場施工人員質(zhì)量安全意識不強。

項目管理人員雖樹立了質(zhì)量安全生產(chǎn)管理意識，但在現(xiàn)場工人存在僥幸心理，質(zhì)量安全問題往往因此而生。

2.現(xiàn)場質(zhì)量安全管理人員配備難以達到理想狀態(tài)。

受制于施工現(xiàn)場的作業(yè)面及復(fù)雜的施工環(huán)境，項目難以按最理想狀態(tài)配置質(zhì)量安全管理人員，通過巡查進行現(xiàn)場安全管理，無法達到全程無死角監(jiān)控，市面上出現(xiàn)了一些巡檢信息化軟件，但仍以人工到達現(xiàn)場的數(shù)據(jù)錄入為主，無法解決效率提升和數(shù)據(jù)真實性問題。

3.安全教育考核制度難以真正落實。

由于工程建設(shè)項目通常工期緊、強度大，對現(xiàn)場工人進行深入的安全教育培訓(xùn)難度大，并且由于施工人員文化水平參差不齊，多數(shù)對書面材料接受程度低。

4.施工現(xiàn)場安全管理科技措施不足。

目前項目采用的攝像頭多數(shù)是對現(xiàn)場進行遠程全局性宏觀監(jiān)控，無法對個人或工程結(jié)構(gòu)部位進行精細化的跟蹤管理。

5.現(xiàn)有信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集困難。

現(xiàn)有信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集困難，部分系統(tǒng)建設(shè)完成后無人問津，形成擺設(shè)，造成資源浪費；且相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性較差，形成大量的獨立數(shù)據(jù)和信息孤島，給工程質(zhì)量安全管理及數(shù)據(jù)再分析利用形成了嚴重的工作瓶頸，無法提供切實有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

6.施工單位包管安全管理的弊端。

目前，我國大部分交通建設(shè)項目安全管理的方法基本是由施工單位項目部針對項目實際，結(jié)合企業(yè)的項目安全管理體系，制定出一套安全措施，然后對項目參與人員進行安全培訓(xùn)與安全知識教育，安排相應(yīng)的安全管理人員進行實施。此種做法的弊端：

（1）施工單位項目部僅能根據(jù)本企業(yè)與業(yè)主的合同內(nèi)相關(guān)工作。 制定方案，其無法延伸到整個項目通盤考慮；目違法分包、或企業(yè)內(nèi)部承包的狀況嚴重，部分項目管理基本脫離了業(yè)主單位的掌控。基于以上原因可以看出，交通建設(shè)項目安全管理工作不是有一個單位就能完成的，需要強有力的整合和改進，是整個項目安全管工作。

（2）企業(yè)內(nèi)部安全管理人員隸屬于公司層面，施工單位項目部的方案如遇公司體系有差異，很難按實際出發(fā)制定；

（3）施工單位項目部的專業(yè)和能力所限，很難制定出全方位的安全保障體系；

（4）項目所派駐的安全管理人員人數(shù)及水平的不足，很難制定方案及措施得到有效落實和監(jiān)管。

基于以上原因可以看出，公路工程項目安全管理工作不是有一個單位就能完成的，需要強有力的整合和改進，是整個項目安全管工作成為一個整體，保障各項制度和措施的落實，這就需要業(yè)主方來主導(dǎo)。

7.建設(shè)單位安全管理的工作重點。

創(chuàng)造性地開展一系列的工作，利用有限的資源，深入項目管理內(nèi)部，主動整理制定相應(yīng)的政策，引導(dǎo)和約束各參建單位共同參與項目的安全管理，明確各方的責(zé)任和義務(wù)，并制定相應(yīng)的措施。針對于我國交通建設(shè)項目安全管理的現(xiàn)狀，業(yè)主方要做好以下幾項工作：

（1）依托于國內(nèi)現(xiàn)行的法律法規(guī)做好項目安全管理規(guī)劃，制定好應(yīng)的規(guī)章制度，指導(dǎo)和引領(lǐng)各參建單位開展項目安全管理工作；在規(guī)劃中做好風(fēng)險源的辨識和評價工作，并制定相應(yīng)的安全保障措施，作為項目安全管理人員參考的依據(jù)。

（2）在創(chuàng)新模式下組建有戰(zhàn)斗力和執(zhí)行力的項目安全監(jiān)督組織，彌補我國現(xiàn)階段交通建設(shè)安全監(jiān)督力度的不足。

（3）開展豐富的安全培訓(xùn)教育活動，建立項目安全文化體系，通過不同的形式，使得項目建設(shè)人員的安全意識加強，自我保護意識提高；從而提高整個項目的安全管理水平。

三、智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)研發(fā)方案

1.智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)研究內(nèi)容。

（1）智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)理論分析與實現(xiàn)機理。對智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)核心技術(shù)方法和實現(xiàn)機理做進一步的研究，通過智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)將工程參與人員納入施工管理做可行性研究。選擇具體案例對設(shè)計的系統(tǒng)平臺的相關(guān)功能進行模擬，在模擬后對整個智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)做進一步研究。

（2）智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)功能需求與實現(xiàn)。通過對現(xiàn)有或相近的智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)進行功能需求分析和調(diào)研，確定所研究的智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)的功能要求及實現(xiàn)方法，搭配前端智能硬件如智能安全帽等拓展系統(tǒng)平臺功能。對于功能需求主要從現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息實時采集、地理信息導(dǎo)航、人員精細化管理、人員身份標(biāo)識、遠程協(xié)作調(diào)度、危險預(yù)警、應(yīng)急救援、隱蔽工程驗收、問題處置決策等方面研究確定。其中，現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息實時采集：通過前端傳感設(shè)備實時采集、存儲、上傳數(shù)據(jù)，并支持圖像文件的無線傳輸，可通過WiFi、4G/5G、微波、LORA網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)移動終端的遠程監(jiān)控與通信。地理信息導(dǎo)航：利用GIS 圖層技術(shù)實現(xiàn)項目及人員軌跡可視呈現(xiàn)。人員精細化管理：通過GPS+北斗定位技術(shù)，完成人員定位和調(diào)配；遠程協(xié)作調(diào)度：通過前端硬件智能安全帽內(nèi)置高靈敏度麥克風(fēng)及大音量喇叭，支持耳機，實現(xiàn)語音雙向通訊、組呼/群呼等功能，便于前后端人員的協(xié)作；可通過WiFi、4G/5G、微波、藍牙等實現(xiàn)與后臺的網(wǎng)絡(luò)通信。危險預(yù)警：通過傳感器技術(shù)，實現(xiàn)危險源監(jiān)測項目的數(shù)據(jù)采集與上傳，實現(xiàn)預(yù)警功能。應(yīng)急救援：通過一鍵報警功能向后臺及周圍人員發(fā)出求救信息；通過語音實時與后臺溝通，并通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)風(fēng)險識別及應(yīng)急救援方案的選擇與確定。

2.解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

（1）管理方法的創(chuàng)新升級。智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)的構(gòu)建，實現(xiàn)施工“感知、分析、服務(wù)、指揮、監(jiān)管”五位一體，解決安全生產(chǎn)現(xiàn)場作業(yè)過程中的難題，讓前端現(xiàn)場作業(yè)更加智能，讓后端項目管理更加高效，打造“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的智能化管理、精細化管理、作業(yè)過程管理、安全隱患雙重預(yù)防機制結(jié)合并重的安全生產(chǎn)管理新模式。

（2）主動感知模型構(gòu)建。系統(tǒng)建設(shè)的首要目標(biāo)是主動感知，而感知的首要任務(wù)是建立系統(tǒng)的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，依托眾多科研單位的強大實力，對傳統(tǒng)質(zhì)量安全巡檢的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)進行優(yōu)化和調(diào)整，建立一套機器語言可識別的數(shù)字模型是課題解決的重難點之一。模型的構(gòu)建不僅僅是規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)簡單的翻譯，更重要的是優(yōu)化和提煉，形成計算機和智能設(shè)備可識別、可互動的邏輯規(guī)則，才能自主完成主動巡檢任務(wù)。

（3）移動通訊技術(shù)的深化應(yīng)用。系統(tǒng)“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”建立后，第二個要解決的關(guān)鍵問題就是要解決與項目現(xiàn)場、管理者之間的信息傳遞和互動，穩(wěn)定的通訊網(wǎng)絡(luò)才能發(fā)揮有效的分析、服務(wù)、指揮、監(jiān)管的作用。在整個感知模型內(nèi)，所涉及的巡檢類型及數(shù)據(jù)類型是多樣性的，不僅涉及到基礎(chǔ)的流數(shù)據(jù)，還涉及有視頻圖像數(shù)據(jù)和語音數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在交互上對網(wǎng)絡(luò)通訊的依賴程度各不相同，而要確保數(shù)據(jù)通道的穩(wěn)定最主要的是要解決通訊的問題，由于工程施工的特點，現(xiàn)場往往存在深山溝壑，隧道、橋梁、邊坡等工程類型復(fù)雜繁多，甚至還涉及無人區(qū)，因此在特定的區(qū)域我們要充分運用5G 等最先進的移動通訊技術(shù)并將其與現(xiàn)場有線和無線局域網(wǎng)組建相結(jié)合，確保網(wǎng)絡(luò)隨時隨地暢通。

（4）特定場景的智能語音圖像識別技術(shù)。主動巡檢系統(tǒng)中有大量的圖像和語音數(shù)據(jù)類型，以往傳統(tǒng)采集的方法是直接將影像資料存儲起來，發(fā)生質(zhì)量安全事故后管理者再從海量數(shù)據(jù)中肉眼識別或判斷事故發(fā)生時間段內(nèi)的質(zhì)量安全問題，這帶來兩個問題，一是海量數(shù)據(jù)存儲占用大量空間，造成資源浪費，二是影像資料僅能作為事故憑證，無法提前預(yù)判并將事故的損失降到最低。本系統(tǒng)建立后將依據(jù)巡檢模型的構(gòu)建，合理選取部分管理節(jié)點，研發(fā)部分智能識別場景級應(yīng)用，如外觀尺寸判別、未佩戴安全設(shè)施等智能識別技術(shù)，實現(xiàn)質(zhì)量安全事故的提前預(yù)判和預(yù)警。

（5）智能穿戴設(shè)備的迭代研發(fā)。當(dāng)前智能穿戴設(shè)備在消防應(yīng)急、礦山開采、公安交警等行業(yè)均得到了一定的應(yīng)用，而針對交通建設(shè)行業(yè)的智能穿戴設(shè)備幾乎還是空白，以往的隧道監(jiān)控和場站安全管理最多采用了基于RFID 技術(shù)的定位卡，僅有定位功能，而質(zhì)量安全管理涉及的更多需求無法滿足。本次課題研發(fā)的重點之一便是研發(fā)一套更符合交通建設(shè)行業(yè)領(lǐng)域的智能穿戴設(shè)備，并至少隱蔽工程影像抓拍、應(yīng)急語音呼叫、生命體征監(jiān)測及部分結(jié)構(gòu)部位外觀尺寸識別等多項功能。

（6）系統(tǒng)將主動巡檢模型。工程結(jié)構(gòu)部位信息與GIS 相結(jié)合，形成基于工程項目的線狀區(qū)位應(yīng)用地圖，再通過區(qū)位打點及區(qū)位電子圍欄設(shè)置，將智能穿戴設(shè)備和地圖相匹配，系統(tǒng)在區(qū)域內(nèi)自動觸發(fā)巡檢機制。

（7）增加檢查活動的隨機性。通過系統(tǒng)手機端的項目地圖與導(dǎo)航功能，各級領(lǐng)導(dǎo)和職能部門可以不打招呼、直接深入工地，隨機檢查，掌握現(xiàn)場質(zhì)量安全真實狀況，促進管理透明化。

（8）提高整改問題的及時性?，F(xiàn)場管理人員根據(jù)指令消息通知，針對質(zhì)量問題和安全隱患，通過系統(tǒng)事先確定的崗位操作人員職責(zé)劃分，可以快速響應(yīng)做出安排，提高解決問題的效率。

（9）驗證問題的有效性。系統(tǒng)按照過程管理的方法（檢查發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、驗證問題）設(shè)置，檢查人拍照標(biāo)注檢查位置，文字說明檢查問題；責(zé)任人現(xiàn)場整改問題，原位拍照回復(fù)；檢查人對整改回復(fù)快速有效驗證，形成管理閉環(huán)，保證現(xiàn)場問題百分之百得到解決，有效防范風(fēng)險，切實“將隱患消滅在萌芽狀態(tài)”。

（10）持續(xù)改進的有效性。通過多單位、多項目的長期應(yīng)用，可以積累大量數(shù)據(jù)，采取數(shù)理統(tǒng)計方法，分析質(zhì)量安全問題缺陷，為精準(zhǔn)施策、精細管理提供數(shù)據(jù)支撐，為質(zhì)量安全管理的持續(xù)改進指明方向。從管理的角度，可以針對常見質(zhì)量問題和安全隱患制定專項治理措施，提高質(zhì)量安全管理水平。

3.系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)路線。

四、安全巡檢系統(tǒng)經(jīng)濟社會效益

1.經(jīng)濟效益。

通過對智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)的研究，將更好地服務(wù)于工程施工安全管理，進一步完善工程行業(yè)的工程安全管理體系，尤其針對交通工程行業(yè)，將為整個交通行業(yè)的舊有管理理念的擯棄、安全管理的革新起到規(guī)范和指導(dǎo)的作用，同時也為工程安全管理節(jié)省成本，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益。

2.社會效益。

交通運輸業(yè)是我國經(jīng)濟發(fā)展中重要的行業(yè)，在促進經(jīng)濟發(fā)展和社會進步中起著重要的作用，是國民經(jīng)濟高速發(fā)展的重要保證，也是我國“一帶一路”戰(zhàn)略極其重要的途徑。隨著國家在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域投入資金的增加，交通工程行業(yè)也得到了迅速發(fā)展，因此，對交通工程行業(yè)的質(zhì)量安全管理顯得尤為重要。

五、系統(tǒng)應(yīng)用前景

通過互聯(lián)網(wǎng)和云平臺對工程建設(shè)中的安全，質(zhì)量巡檢管理工作進行程序化設(shè)計，根據(jù)工程特點可預(yù)設(shè)多種巡檢模塊，使巡檢流程更加規(guī)范，實現(xiàn)自控，監(jiān)督管控等信息傳遞的準(zhǔn)確性和及時性等技術(shù)問題。目前，全國交通質(zhì)量監(jiān)督單位暫無此類成熟應(yīng)用系統(tǒng)，本課題完成后可面向全國各省、市、區(qū)質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)推廣此類系統(tǒng)。建設(shè)單位往往面臨人員短缺問題，且大型建設(shè)單位管理的工程數(shù)量越來越多。針對建設(shè)單位，系統(tǒng)可在新建項目、運維項目、養(yǎng)護施工項目上全面應(yīng)用，以解決人力資源短缺及大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集工作。對類似于中國中鐵、中交、中水及地方大型施工企業(yè)集團等施工企業(yè)而言，工地分散，日常管理難度大，管理數(shù)據(jù)失真，此系統(tǒng)可有效幫助企業(yè)解決用工統(tǒng)計，勞務(wù)實名，安全風(fēng)險防范等多項優(yōu)勢。

結(jié)束語

綜上所述，對工程施工過程管理的實踐應(yīng)用研究，將以往層級式的組織體系改變?yōu)楸馄交M織管理體系，有效縮短了管理層與一線工人的距離。還可以在實踐過程中根據(jù)采集的相關(guān)數(shù)據(jù)通過分析研究，再優(yōu)化實踐管理架構(gòu)和組織流程，甚至可以打破以前大多數(shù)只是程序化的管理，變革為接受非程序化和動態(tài)的管理結(jié)構(gòu)，從而使得智慧施工管理發(fā)揮出更高效率，更低成本作用，同時優(yōu)化人與物的協(xié)作關(guān)系，為工程施工與智能安全帽設(shè)計與應(yīng)用一體化研究起促進和推廣作用。