大型工程項(xiàng)目施工動(dòng)火作業(yè)智能化管理應(yīng)用研究

唐 明

海洋石油工程股份有限公司 天津 300461

在大型施工項(xiàng)目中，動(dòng)火作業(yè)較為常見(jiàn)，在實(shí)際施工中風(fēng)險(xiǎn)較大，容易引發(fā)安全事故，是現(xiàn)階段企業(yè)管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。動(dòng)火作業(yè)的開(kāi)展，會(huì)提供點(diǎn)火源，在具備可燃物、助燃物的條件下可能導(dǎo)致火災(zāi)等事故的發(fā)生。從近年來(lái)各企業(yè)執(zhí)行的特殊作業(yè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，動(dòng)火作業(yè)占比高達(dá)46.7%。對(duì)于處于易燃易爆區(qū)域的大型工作項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，動(dòng)火作業(yè)是安全防范的關(guān)鍵。良好的安全管理方式能夠最大程度上避免動(dòng)火作業(yè)產(chǎn)生的次生傷害，為工程項(xiàng)目的順利實(shí)施提供保障。

近年工程規(guī)模越來(lái)越大，工程難度越來(lái)越高，施工現(xiàn)場(chǎng)安全條件復(fù)雜多變，管理人員緊缺，管理難度較大。隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展，如何采用現(xiàn)代化信息技術(shù)為大型工程項(xiàng)目施工過(guò)程提供安全管理，特別是動(dòng)火管理提供技術(shù)支撐和智能化應(yīng)用，是目前工程行業(yè)有待深入探索的問(wèn)題。

1 動(dòng)火作業(yè)管理的重要性

動(dòng)火作業(yè)是能直接或間接產(chǎn)生明火的工藝設(shè)置以外的非常規(guī)作業(yè)，如使用電焊、氣焊（割）、噴燈、電鉆和砂輪等進(jìn)行可能產(chǎn)生火焰、火花和熾熱表面的非常規(guī)作業(yè)[1]。

大型工程項(xiàng)目施工過(guò)程中，一旦發(fā)生動(dòng)火作業(yè)，將會(huì)嚴(yán)重威脅施工人員的生命安全，并可能帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，造成惡劣的社會(huì)影響。為最大程度避免上述現(xiàn)象的出現(xiàn)，國(guó)家有關(guān)部門(mén)出臺(tái)了多項(xiàng)措施，從作業(yè)分級(jí)、許可證審批、安全交底、動(dòng)火分析、資格審查、風(fēng)險(xiǎn)甄別及風(fēng)險(xiǎn)防范等方面對(duì)動(dòng)火作業(yè)進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定，以期降低事故發(fā)生率。根據(jù)作業(yè)危險(xiǎn)程度，在工程項(xiàng)目施工中常將其分為特殊、一級(jí)和二級(jí)動(dòng)火作業(yè)三大類(lèi)。根據(jù)規(guī)范，施工企業(yè)在開(kāi)展作業(yè)前，必須辦理《作業(yè)證》，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)態(tài)作業(yè)管理。根據(jù)要求，企業(yè)必須在《作業(yè)證》允許范圍內(nèi)作業(yè)，禁止擴(kuò)大范圍使用，不得隨意轉(zhuǎn)讓。

2 存在的問(wèn)題

動(dòng)火作業(yè)應(yīng)用范圍較大，工程項(xiàng)目中的切割、搗震、焊接等作業(yè)都離不開(kāi)火，非常容易導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)的可燃物燃燒，進(jìn)而釀成火災(zāi)事故。通常情況下，施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，用電設(shè)備種類(lèi)多樣，可燃、易燃物料繁多，如果缺乏有效的現(xiàn)場(chǎng)安全管理，容易導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)失火問(wèn)題。在實(shí)際管理中，多基于紙質(zhì)動(dòng)火作業(yè)證，采用人工巡查監(jiān)管等方式開(kāi)展作業(yè)管理工作?？v觀多年來(lái)的管理實(shí)踐可以看出，這種管理方式盡管取得了一定的防范效果，但是仍然存在管理效率低、人工監(jiān)管難度大、事故隱患多、存在冒險(xiǎn)作業(yè)行為等諸多問(wèn)題，制約了工程項(xiàng)目動(dòng)火作業(yè)的安全運(yùn)行。

（1）效率低下。事前需要填寫(xiě)動(dòng)火作業(yè)證，然后找相關(guān)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查分析和確認(rèn)簽字，流程繁瑣，一般會(huì)占用8h 的有效工作時(shí)間，極大影響了大型施工項(xiàng)目的整體工作效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）監(jiān)管困難。采用紙質(zhì)作業(yè)單管理模型，負(fù)責(zé)審批簽字的人員很難記清楚哪些區(qū)域辦理了動(dòng)火作業(yè)證，哪些區(qū)域的動(dòng)火作業(yè)證還在有效期。這種管理模式增加了現(xiàn)場(chǎng)安全檢查的困難，存在監(jiān)管盲區(qū)，給大型施工項(xiàng)目施工作業(yè)帶來(lái)了一定的安全隱患。

（3）存在冒險(xiǎn)行為。由于動(dòng)火作業(yè)證辦理繁瑣，加之人工監(jiān)管困難，在面對(duì)短時(shí)間、涉及范圍小的動(dòng)火作業(yè)時(shí)，容易產(chǎn)生施工人員冒險(xiǎn)作業(yè)行為，增加安全隱患，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)事故的發(fā)生。

（4）事故隱患多。在開(kāi)展安全作業(yè)管理的過(guò)程中，如果出現(xiàn)人為失誤，將會(huì)帶來(lái)潛在的安全隱患，甚至誘發(fā)安全事故。?

3 動(dòng)火作業(yè)智能化管理應(yīng)用

為了提高大型施工項(xiàng)目動(dòng)火作業(yè)的工作效率，實(shí)現(xiàn)全流程的規(guī)范化、信息化管理，開(kāi)展動(dòng)火作業(yè)智能化管理應(yīng)用迫在眉睫?？梢哉f(shuō)，設(shè)計(jì)智能化動(dòng)火作業(yè)管理系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)和應(yīng)用價(jià)值。

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

平臺(tái)采用云化、微服務(wù)技術(shù)、分層設(shè)計(jì)路線(xiàn)。分層設(shè)計(jì)有利于提升系統(tǒng)的整體靈活性，為系統(tǒng)后續(xù)的擴(kuò)展提供架構(gòu)基礎(chǔ)。主要分為展現(xiàn)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、業(yè)務(wù)支撐層、數(shù)據(jù)資源層和數(shù)據(jù)接入層，如圖1 所示。

圖1 動(dòng)火作業(yè)智能化管理平臺(tái)架構(gòu)

3.2 網(wǎng)格化管理

網(wǎng)格化管理目前已在綜合治安、社區(qū)服務(wù)、應(yīng)急等眾多領(lǐng)域得到成熟應(yīng)用?；诖笮凸こ添?xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)管理的復(fù)雜性和多變性，充分利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、地理信息技術(shù)和網(wǎng)格化管理模式已經(jīng)勢(shì)在必行。

網(wǎng)格化管理是在原有日常管理工作的基礎(chǔ)上，依托統(tǒng)一的智慧工地管理平臺(tái)，將工程項(xiàng)目全域按一定的標(biāo)準(zhǔn)劃分成單元網(wǎng)格，通過(guò)加強(qiáng)對(duì)單元格中部件和事件的巡查，建立監(jiān)督和處置相分離的主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處置的工程動(dòng)態(tài)管理的一種方式，從而實(shí)現(xiàn)安全管理的程序化、精細(xì)化和長(zhǎng)效化。

利用GIS 電子地圖及其服務(wù)支撐，建立工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)GIS 地圖，在GIS 地圖上建立工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)建筑、設(shè)施、道路、區(qū)域。并利用GIS 將工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)劃分成不同的網(wǎng)格，與安全生產(chǎn)管理、視頻監(jiān)控相結(jié)合，為大型工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)格化管理提供基礎(chǔ)支撐。

3.3 全域視頻監(jiān)控

在現(xiàn)代信息通信技術(shù)快速發(fā)展的背景下，充分應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信、視頻處理、監(jiān)控等技術(shù)，不斷提升工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全措施進(jìn)行實(shí)施檢測(cè)，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患。通常情況下，全域視頻監(jiān)控包括前端監(jiān)控設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸和監(jiān)控中心三部分[2]。

（1）前端監(jiān)控設(shè)備主要為高清紅外熱成像攝像機(jī)等設(shè)備。充分利用監(jiān)控設(shè)備對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，通過(guò)可視化的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控及時(shí)發(fā)展安全隱患，采用多樣化的報(bào)警方式通知管理人員。此外，通過(guò)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)歷史數(shù)據(jù)可查化。

（2）工地現(xiàn)場(chǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)采用有線(xiàn)傳輸和無(wú)線(xiàn)傳輸相結(jié)合的方式。有線(xiàn)傳輸雖然信號(hào)傳輸比較穩(wěn)定，但是容易受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境限制，比如塔吊的升級(jí)會(huì)對(duì)網(wǎng)線(xiàn)的長(zhǎng)度有所要求，這樣容易損壞網(wǎng)線(xiàn)；無(wú)線(xiàn)傳輸能適應(yīng)工地現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的環(huán)境，避免因?yàn)榫W(wǎng)線(xiàn)的損壞而影響傳輸?shù)膯?wèn)題。

（3）監(jiān)控中心主要是各種類(lèi)型的管理平臺(tái)，比如數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)模塊、存儲(chǔ)管理服務(wù)模塊和報(bào)警服務(wù)模塊等。

3.4 作業(yè)票數(shù)字化管理

傳統(tǒng)意義上的紙質(zhì)作業(yè)證管理效率較低，在實(shí)際中需要申請(qǐng)人、監(jiān)管人等管理人員反復(fù)簽字，與當(dāng)前智能化管理理念相悖。實(shí)現(xiàn)作業(yè)許可的信息化、智能化和移動(dòng)化管理是大型工程項(xiàng)目施工企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的方向[3]。作業(yè)票數(shù)字化管理方式能夠智能識(shí)別并分析施工現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患，在此基礎(chǔ)上自動(dòng)化調(diào)度、協(xié)調(diào)相關(guān)作業(yè)，這不僅提升了作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化程度，而且有效降低了事故風(fēng)險(xiǎn)。

施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)票數(shù)字化管理開(kāi)發(fā)工作包括Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)、微信小程序應(yīng)用開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)票填寫(xiě)、作業(yè)票網(wǎng)格選擇、作業(yè)票風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)、作業(yè)票審核、作業(yè)票簽發(fā)、作業(yè)票施工方案關(guān)聯(lián)、作業(yè)票監(jiān)理簽字、工作負(fù)責(zé)人變更、作業(yè)票作廢、作業(yè)票終結(jié)、作業(yè)票電子簽名、作業(yè)票模板維護(hù)、作業(yè)票統(tǒng)計(jì)分析、作業(yè)票查詢(xún)、作業(yè)票下載打印等功能。

（1）移動(dòng)辦票：基于移動(dòng)設(shè)備高效率地完成作業(yè)會(huì)簽管理流程，這種掌上辦票方式能夠有效減少?gòu)U票。

（2）網(wǎng)格化管理：填寫(xiě)作業(yè)票時(shí)，人工選擇作業(yè)區(qū)域單元，與視頻監(jiān)控區(qū)域劃分網(wǎng)格相對(duì)應(yīng)。

（3）標(biāo)準(zhǔn)票樣：根據(jù)國(guó)家和行業(yè)相關(guān)規(guī)范，內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)化票證，實(shí)現(xiàn)高效完成標(biāo)準(zhǔn)票證的制作。

（4）風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)：為精準(zhǔn)識(shí)別作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)及后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)分析提供強(qiáng)大的技術(shù)保障。

（5）打印留存：簽批過(guò)程全程電子化，簽批完成后打印成紙質(zhì)文件進(jìn)行線(xiàn)下簽字存檔。

3.5 動(dòng)火作業(yè)智能監(jiān)控

在大型工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)，作業(yè)面積廣、施工人員眾多、建筑物及管網(wǎng)復(fù)雜、使用大型機(jī)械設(shè)備設(shè)施較多、多點(diǎn)位同時(shí)施工交叉，施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)火作業(yè)大部分為電焊、氣焊、砂輪切合等，具有火光面積小、遠(yuǎn)距離難以發(fā)現(xiàn)的特點(diǎn)。若采用現(xiàn)有的人工巡查或普通攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)控的方法，很難發(fā)現(xiàn)哪些區(qū)域有動(dòng)火作業(yè)、哪些是合規(guī)動(dòng)火、哪些區(qū)域是違規(guī)動(dòng)火[4]。

紅外熱攝像機(jī)等探測(cè)器能夠?qū)⑷搜鄄荒茏R(shí)別的表面溫度分布轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)的熱圖像，因此被用作有效的防火報(bào)警設(shè)備。用紅外熱成像攝像機(jī)可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些施工區(qū)域的動(dòng)火點(diǎn)，通過(guò)將每個(gè)紅外熱成像攝像機(jī)監(jiān)控范圍和施工現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)格結(jié)合，從而智能準(zhǔn)確地判定動(dòng)火作業(yè)的地點(diǎn)和范圍。判定動(dòng)火作業(yè)的地點(diǎn)和范圍后，系統(tǒng)可智能地與作業(yè)票數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，來(lái)確定哪些是合規(guī)動(dòng)火、哪些區(qū)域是違規(guī)動(dòng)火。

通過(guò)在預(yù)制站部署的熱成像攝像機(jī)進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，全天24h 對(duì)動(dòng)火作業(yè)區(qū)域內(nèi)的視頻監(jiān)控畫(huà)面進(jìn)行智能分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)制站區(qū)域是否有動(dòng)火作業(yè)。系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)到有動(dòng)火作業(yè)時(shí)，自動(dòng)與系統(tǒng)內(nèi)此區(qū)域的作業(yè)票進(jìn)行比對(duì)。如果此區(qū)域沒(méi)有相應(yīng)危險(xiǎn)作業(yè)的作業(yè)票或作業(yè)票不在有效期，那么系統(tǒng)將自動(dòng)彈出報(bào)警，并通過(guò)移動(dòng)端提醒相關(guān)網(wǎng)格范圍的安全管理負(fù)責(zé)人，做到早知道、早預(yù)防。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，應(yīng)用視頻識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)算法可對(duì)動(dòng)火作業(yè)、進(jìn)入受限空間作業(yè)、臨時(shí)用電作業(yè)、高處作業(yè)、斷路作業(yè)、破土作業(yè)、吊裝作業(yè)和盲板抽堵作業(yè)等八大危險(xiǎn)作業(yè)進(jìn)行智能化管理，實(shí)現(xiàn)大型工程項(xiàng)目施工過(guò)程各類(lèi)違章行為的智能識(shí)別與實(shí)時(shí)預(yù)警，使違規(guī)行為由事后追溯轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑邦A(yù)警、事中控制，創(chuàng)新企業(yè)安全管理方法，提高員工安全意識(shí)和“反三違”“保安全”的自覺(jué)性、主動(dòng)性，為大型工程項(xiàng)目施工安全管理決策提供科學(xué)支撐。