施工現場公共衛生防控監測系統設計

文｜東北林業大學土木工程學院 劉潔 高博雅 張法啟 郝靜宇 李馳 李博 蘇星赫 孫宇宇 石振武

隨著新冠肺炎疫情在國內外爆發，施工現場如何應對重大公共衛生事件成為當前熱點話題。本文以新冠肺炎疫情為例，為有效應對重大公共衛生事件提供創新性思路。目前，大量學者通過對目前正在遭受新冠肺炎疫情侵襲的英國、新加坡、德國、意大利、韓國和美國等190 個國家所實施的非藥物干預措施(NPI)研究發現，疫情防控措施快速且有針對性的實施，是延遲和遏制新變種新冠病毒傳播的有效途徑[1]。因此，在保證社會經濟正常運行前提下，如何有效遏制疫情局部性爆發甚至更大規模傳播，是當前我國各行業面臨的巨大挑戰。

施工現場作為人員高度密集場所之一，特別是建筑工人自身大多缺乏疫情防范意識，使其極有可能成為新冠肺炎疫情爆發的高風險地區。為應對新冠肺炎疫情給建筑施工項目所帶來的巨大不利影響，相關研究學者以施工現場內新冠肺炎疫情防控為研究關鍵點，提出眾多有效的防控措施[2]。Araya Felipe 提出利用多個輪班來管理建筑項目勞動力的替代方法，從而降低新冠肺炎疫情在工人中傳播的可能性。Javier Martinez and Chelsea Stefanska 認為土木工程師、流行病學家和公共衛生專業人員的合作，是有效遏制新冠肺炎疫情等流行病在施工現場傳播的關鍵。Ebekozien Andrew 等研究了防控新冠肺炎疫情所實施的有關封鎖規則和4IR 技術對建筑公司的影響。李培樂[3]等提出在疫情期間施工現場所實施的防控措施和安全管控措施。劉星航[4]等開發新冠肺炎疫情管理信息系統，在減少相關防疫人員負擔的同時達到精準、科學處理數據。林志恒[5]研究了建設項目疫情期間的防控體系、現場管理方法、健康排查方法等七項措施，為建設項目應對突發公共衛生事件所實施的防控措施提供了思路。戴韜[6]提出了優化施工現場的疫情防控方案、提升項目管理的質量和效率等措施。常志航[7]討論了新冠肺炎疫情期間施工現場管理的方法和措施。陳秀梅[8]提出了新冠肺炎疫情背景下Building Information Modeling (BIM)技術對建筑智能化項目的有效管理和控制措施。

綜上所述，現已有研究中，國內外研究學者從不同角度提出了施工現場應對新冠肺炎疫情的有效防控措施，但目前尚未涉及施工現場爆發疫情后，如何快速獲取確診者14 天行動軌跡，如何準確篩查其密切接觸者，如何根據確診者及其密切接觸者的分布科學劃分施工現場疫情風險等級，從而對施工現場高風險區域采取有效且有針對性的疫情防控措施。因此，本研究通過開發施工現場疫情防控監測系統，能夠快速獲得確診者14 天行動軌跡，并準確篩查其密切接觸者，為施工現場爆發疫情后的流行病學調查提供有效的技術支撐，從而在第一時間采取疫情防控措施，以有效遏制疫情在施工現場的擴散及快速傳播。同時，根據國家疫情風險等級劃分標準，結合施工現場實際特點，運用GIS 技術對施工現場各區域疫情風險等級予以劃分，進而依據各區域不同風險等級，有針對性地實施分級管理和精準防控，以此減少建筑企業經濟損失，并有效緩解當前國內建造業遭受新冠肺炎疫情的沖擊，為國內建造業應對新冠肺炎疫情提供新的解決思路。

1 施工現場疫情防控監測系統開發

本研究基于定位追蹤技術和大數據信息統計技術，所開發的施工現場疫情防控監測系統，可實時監測施工現場所有人員的位置信息，并在各人員與他人相距小于一米時進行提示，并在系統數據庫中記錄此次接觸的詳細信息，包括人員及其密切接觸者的位置、時間、個人信息等，每條接觸信息將保留14 天。因此，在施工現場爆發疫情時，該系統能夠快速顯示確診者14 天行動軌跡，并準確鎖定其密切接觸者，為施工現場進行流行病學調查提供有效的技術支撐。

1.1 施工現場疫情防控監測系統結構設計

1.1.1 系統數據庫

該系統數據庫由空間數據庫和屬性數據庫構成。空間數據庫主要存儲各類矢量數據、地理數據和柵格數據，其中，矢量數據和柵格數據之間可以進行轉換，從而更精準存儲施工現場全部人員地理位置信息。屬性數據庫負責存儲施工現場全部人員個人信息和確診病例的病例信息、密切接觸者信息及隔離區信息等（圖1）。當施工現場出現確診者后，該系統可從空間數據庫中讀取確診者及密切接觸者（距離在1米內）14 天內位置信息，并從屬性數據庫中獲取上述人員的數據信息，從而在客戶端生成密切接觸者名單以及施工區域風險等級劃分圖。

圖1 施工現場疫情防控監測系統數據庫設計圖

1.1.2 定位追蹤技術

該系統客戶端采用 GPS、LBS 和WIFI等功能相結合，對進入施工現場所有人員進行快速且精準定位，用以獲取施工現場所有人員14 天內實際行動軌跡，并結合施工現場疫情防控監測系統數據庫，以準確獲取施工現場確診者的所有密切接觸者名單。

1.1.3 計算機服務器架構

由于施工現場參與人員眾多，因此，整個系統數據庫的安全非常重要。該系統采用B/S 架構（Browser/Server）以保證使用者和系統數據庫之間安全可靠傳輸。相對于傳統的C/S 架構（Client/Server），B/S 架構不需要專門網絡硬件環境，通過廣域網，使實現項目管理人員異地遠程獲取數據。

1.2 施工現場疫情防控監測系統功能設計

1.2.1 施工現場人員信息采集及健康檢測

第一，施工現場人員的個人基本信息錄入，如姓名、身份證號碼、籍貫、緊急聯系人、既往病史、過敏史等信息。在施工現場出現確診者后，其個人信息會直接傳送到確診者所在的隔離點或救治點。第二，施工現場人員的地理位置信息采集，以及與其密切接觸（距離小于1 米）的人員信息記錄。在施工現場出現確診者后，該系統可導出確診者14 天內行動軌跡及密切接觸者名單，并自動上報“中國疾病預防控制信息系統”。第三，施工現場所有人員體溫信息檢測及核酸檢測報告記錄，在施工現場出現體溫異常人員后，可第一時間采取相關處理流程。

1.2.2 施工現場人員行動軌跡記錄

該系統以GPS、LBS 和WIFI 等技術作為支持，對施工現場內所有人員行動軌跡予以記錄，記錄信息可保存14 天。在施工現場出現確診者后，該系統可顯示確診者及其密切接觸者14 天內行動地點和行動區域，并結合GIS 平臺，對確診者和密切接觸者的行動軌跡實施可視化，以此形成確診者14 天內行動軌跡圖和密切接觸者拓撲網絡。主要具體操作過程為：第一，將確診者基本信息輸入該系統，從空間數據庫中調取其14 天內所有行動軌跡點的數據集。第二，將該數據集與地圖層予以結合，并在數據跟蹤層予以標識。第三，將標識后所有相鄰的點予以連接，識別14 天內與該確診者行動軌跡重疊的密切接觸者，據此形成密切接觸者拓撲網絡，整個流程圖如圖2所示。

圖2 確診者行動軌跡和密切接觸者拓撲網絡形成流程圖

1.2.3 施工現場疫情風險等級劃分

為提高施工現場疫情防控工作的科學性和精確性，該系統基于確診者14 天行動軌跡圖和密切接觸者拓撲網絡，結合施工現場各區域人口規模、密度等數據，分析施工現場各區域新增及累計確診病例數量，以及聚集性疫情發生情況，以施工現場各區域人口密度和密切接觸者人數作為疫情風險等級（包括低風險、中風險和高風險）劃分依據，據此劃分施工現場各區域風險等級，制定差異化精準防控方案，對特殊場所和重點人群實施強化防控措施，從而實現疫情分區、分級、分類、動態化的精準防控。

2 施工現場疫情防控監測系統應用

2.1 疫情傳播過程分析

該系統以某大學校園內兩個改造工程為應用對象，通過模擬施工現場某位人員為確診者，運用施工現場疫情防控監測系統，形成確診者14 天行動軌跡圖（圖3）和密切接觸者拓撲關系網（圖4），據此，精準獲取施工現場疫情傳播的動態演化過程。該系統的實施，可在施工現場出現首例確診者后，及時鎖定所有密切接觸者，盡早切斷傳播鏈，以控制疫情在施工現場的進一步擴散。

圖3 某大學校園內改造工程中確診者14 天行動軌跡圖

圖4 某大學校園內改造工程中密切接觸者拓撲網絡

2.2 疫情風險演化過程分析

依據該大學校園內標志性建筑，該系統將其劃分為39 個區域，通過分別模擬兩個改造工程（分別位于校園南區和北區）施工現場內某位人員為確診者，運用施工現場疫情防控監測系統，形成各確診者14天行動軌跡圖和密切接觸者拓撲關系網，結合GIS 技術，獲取該大學校園內各區域疫情風險動態演化過程圖（圖5，6）。其中，對于各區域疫情風險等級的劃分，依據國家疫情風險等級劃分標準，參考中國東部地區人口密度，將校園內疫情低風險地區設定為該區域內沒有新增確診病例，將校園內疫情中風險地區設定為該區域內累計1 名確診病例，將校園內疫情高風險地區設定為該區域內累計2 名及以上確診病例。上述兩種模擬結果顯示，在同一個大學校園內，由于各施工現場人員的14 天行動軌跡和密切接觸者拓撲關系完全不同，導致不同施工區域出現確診者后，各施工區域疫情風險等級存在顯著性差異，從而形成具有巨大差異的疫情風險動態演化過程。

圖5 疫情風險動態演化過程圖（南區改造工程員工為確診者）

因此，在施工現場爆發疫情時，運用項目施工現場疫情監測系統，各施工現場可根據建設項目規模、施工現場人員密度等自身特點，科學、合理的對各區域疫情風險等級進行劃分，以獲取施工現場各區域疫情風險動態演化過程，可實現不同區域疫情的分級管理和精準防控，以有效避免整個項目被迫停工而產生的巨大經濟和社會效益損失。同時，基于各區域不同的疫情風險等級，實施相應的醫療應急資源優化配置，為施工現場疫情防控指明方向。

3 結論

在全球抗擊新冠肺炎疫情的背景下，建筑業受到前所未有的沖擊，致使建設項目在施工階段產生無法估量的重大經濟損失。本研究從有效防控新冠肺炎疫情角度出發，以開發建設項目施工現場疫情監測系統、劃分施工區域風險等級為創新點，對國內建筑業有效解決公共衛生問題提供創新性指導思路。本研究具體結論如下：

（1）實現施工現場所有人員14 天行動軌跡和密切接觸者的精準定位，在施工現場爆發新冠肺炎疫情后，為流行病學調查快速且準確鎖定傳染源，及時隔離密切接觸者、精準切斷傳播途徑提供技術支撐。

（2）實現施工現場各區域疫情風險等級劃分及動態演化過程可視化，為施工現場疫情精準防控指明方向，避免在大型建設項目施工過程中爆發疫情，所導致整個項目被迫停工而產生的巨大經濟和社會效益損失。

在我國當前疫情防控背景下，本研究成果可為建筑業有效應對新冠肺炎疫情提供新的解決思路，以此減少施工現場爆發新冠肺炎疫情可能造成的巨大經濟損失，減小公共衛生突發事件給建設項目帶來的風險。

圖6 疫情風險動態演化過程圖（北區改造工程員工為確診者）