大型工程項目施工動火作業智能化管理應用研究

唐 明

海洋石油工程股份有限公司 天津 300461

在大型施工項目中，動火作業較為常見，在實際施工中風險較大，容易引發安全事故，是現階段企業管理的重點和難點。動火作業的開展，會提供點火源，在具備可燃物、助燃物的條件下可能導致火災等事故的發生。從近年來各企業執行的特殊作業統計結果來看，動火作業占比高達46.7%。對于處于易燃易爆區域的大型工作項目來說，動火作業是安全防范的關鍵。良好的安全管理方式能夠最大程度上避免動火作業產生的次生傷害，為工程項目的順利實施提供保障。

近年工程規模越來越大，工程難度越來越高，施工現場安全條件復雜多變，管理人員緊缺，管理難度較大。隨著物聯網、人工智能、大數據、云計算等技術的發展，如何采用現代化信息技術為大型工程項目施工過程提供安全管理，特別是動火管理提供技術支撐和智能化應用，是目前工程行業有待深入探索的問題。

1 動火作業管理的重要性

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

大型工程項目施工過程中，一旦發生動火作業，將會嚴重威脅施工人員的生命安全，并可能帶來嚴重的經濟財產損失，造成惡劣的社會影響。為最大程度避免上述現象的出現，國家有關部門出臺了多項措施，從作業分級、許可證審批、安全交底、動火分析、資格審查、風險甄別及風險防范等方面對動火作業進行了嚴格的規定，以期降低事故發生率。根據作業危險程度，在工程項目施工中常將其分為特殊、一級和二級動火作業三大類。根據規范，施工企業在開展作業前，必須辦理《作業證》，在此基礎上進行動態作業管理。根據要求，企業必須在《作業證》允許范圍內作業，禁止擴大范圍使用，不得隨意轉讓。

2 存在的問題

動火作業應用范圍較大，工程項目中的切割、搗震、焊接等作業都離不開火，非常容易導致施工現場的可燃物燃燒，進而釀成火災事故。通常情況下，施工現場環境復雜，用電設備種類多樣，可燃、易燃物料繁多，如果缺乏有效的現場安全管理，容易導致施工現場出現失火問題。在實際管理中，多基于紙質動火作業證，采用人工巡查監管等方式開展作業管理工作。縱觀多年來的管理實踐可以看出，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、人工監管難度大、事故隱患多、存在冒險作業行為等諸多問題，制約了工程項目動火作業的安全運行。

（1）效率低下。事前需要填寫動火作業證，然后找相關人員進行現場勘查分析和確認簽字，流程繁瑣，一般會占用8h 的有效工作時間，極大影響了大型施工項目的整體工作效率和企業的經濟效益。

（2）監管困難。采用紙質作業單管理模型，負責審批簽字的人員很難記清楚哪些區域辦理了動火作業證，哪些區域的動火作業證還在有效期。這種管理模式增加了現場安全檢查的困難，存在監管盲區，給大型施工項目施工作業帶來了一定的安全隱患。

（3）存在冒險行為。由于動火作業證辦理繁瑣，加之人工監管困難，在面對短時間、涉及范圍小的動火作業時，容易產生施工人員冒險作業行為，增加安全隱患，嚴重者會導致生產事故的發生。

（4）事故隱患多。在開展安全作業管理的過程中，如果出現人為失誤，將會帶來潛在的安全隱患，甚至誘發安全事故。?

3 動火作業智能化管理應用

為了提高大型施工項目動火作業的工作效率，實現全流程的規范化、信息化管理，開展動火作業智能化管理應用迫在眉睫。可以說，設計智能化動火作業管理系統具有重要的現實和應用價值。

3.1 系統架構

平臺采用云化、微服務技術、分層設計路線。分層設計有利于提升系統的整體靈活性，為系統后續的擴展提供架構基礎。主要分為展現層、業務應用層、業務支撐層、數據資源層和數據接入層，如圖1 所示。

圖1 動火作業智能化管理平臺架構

3.2 網格化管理

網格化管理目前已在綜合治安、社區服務、應急等眾多領域得到成熟應用。基于大型工程項目施工現場管理的復雜性和多變性，充分利用互聯網信息技術、地理信息技術和網格化管理模式已經勢在必行。

網格化管理是在原有日常管理工作的基礎上，依托統一的智慧工地管理平臺，將工程項目全域按一定的標準劃分成單元網格，通過加強對單元格中部件和事件的巡查，建立監督和處置相分離的主動發現、及時處置的工程動態管理的一種方式，從而實現安全管理的程序化、精細化和長效化。

利用GIS 電子地圖及其服務支撐，建立工程項目施工現場GIS 地圖，在GIS 地圖上建立工程項目的基礎建筑、設施、道路、區域。并利用GIS 將工程項目施工現場劃分成不同的網格，與安全生產管理、視頻監控相結合，為大型工程項目施工現場網格化管理提供基礎支撐。

3.3 全域視頻監控

在現代信息通信技術快速發展的背景下，充分應用網絡通信、視頻處理、監控等技術，不斷提升工程項目施工現場的安全管理，對現場安全措施進行實施檢測，第一時間發現潛在的安全隱患。通常情況下，全域視頻監控包括前端監控設備、網絡傳輸和監控中心三部分[2]。

（1）前端監控設備主要為高清紅外熱成像攝像機等設備。充分利用監控設備對施工現場進行實施監控，通過可視化的現場監控及時發展安全隱患，采用多樣化的報警方式通知管理人員。此外，通過數據采集存儲，能夠實現歷史數據可查化。

（2）工地現場的傳輸網絡采用有線傳輸和無線傳輸相結合的方式。有線傳輸雖然信號傳輸比較穩定，但是容易受現場環境限制，比如塔吊的升級會對網線的長度有所要求，這樣容易損壞網線；無線傳輸能適應工地現場復雜的環境，避免因為網線的損壞而影響傳輸的問題。

（3）監控中心主要是各種類型的管理平臺，比如數據庫服務模塊、存儲管理服務模塊和報警服務模塊等。

3.4 作業票數字化管理

傳統意義上的紙質作業證管理效率較低，在實際中需要申請人、監管人等管理人員反復簽字，與當前智能化管理理念相悖。實現作業許可的信息化、智能化和移動化管理是大型工程項目施工企業數字化轉型的方向[3]。作業票數字化管理方式能夠智能識別并分析施工現場的安全隱患，在此基礎上自動化調度、協調相關作業，這不僅提升了作業標準化程度，而且有效降低了事故風險。

施工作業現場作業票數字化管理開發工作包括Web應用開發、微信小程序應用開發，實現作業票填寫、作業票網格選擇、作業票風險關聯、作業票審核、作業票簽發、作業票施工方案關聯、作業票監理簽字、工作負責人變更、作業票作廢、作業票終結、作業票電子簽名、作業票模板維護、作業票統計分析、作業票查詢、作業票下載打印等功能。

（1）移動辦票：基于移動設備高效率地完成作業會簽管理流程，這種掌上辦票方式能夠有效減少廢票。

（2）網格化管理：填寫作業票時，人工選擇作業區域單元，與視頻監控區域劃分網格相對應。

（3）標準票樣：根據國家和行業相關規范，內置標準化票證，實現高效完成標準票證的制作。

（4）風險庫：為精準識別作業風險及后續風險分析提供強大的技術保障。

（5）打印留存：簽批過程全程電子化，簽批完成后打印成紙質文件進行線下簽字存檔。

3.5 動火作業智能監控

在大型工程項目施工現場，作業面積廣、施工人員眾多、建筑物及管網復雜、使用大型機械設備設施較多、多點位同時施工交叉，施工現場動火作業大部分為電焊、氣焊、砂輪切合等，具有火光面積小、遠距離難以發現的特點。若采用現有的人工巡查或普通攝像機進行監控的方法，很難發現哪些區域有動火作業、哪些是合規動火、哪些區域是違規動火[4]。

紅外熱攝像機等探測器能夠將人眼不能識別的表面溫度分布轉換為可見的熱圖像，因此被用作有效的防火報警設備。用紅外熱成像攝像機可以快速有效地發現這些施工區域的動火點，通過將每個紅外熱成像攝像機監控范圍和施工現場網格結合，從而智能準確地判定動火作業的地點和范圍。判定動火作業的地點和范圍后，系統可智能地與作業票數據庫中的數據進行對比分析，來確定哪些是合規動火、哪些區域是違規動火。

通過在預制站部署的熱成像攝像機進行實際驗證，全天24h 對動火作業區域內的視頻監控畫面進行智能分析，實時監測預制站區域是否有動火作業。系統智能監測到有動火作業時，自動與系統內此區域的作業票進行比對。如果此區域沒有相應危險作業的作業票或作業票不在有效期，那么系統將自動彈出報警，并通過移動端提醒相關網格范圍的安全管理負責人，做到早知道、早預防。

4 結語

隨著技術的不斷進步和完善，應用視頻識別和機器學習算法可對動火作業、進入受限空間作業、臨時用電作業、高處作業、斷路作業、破土作業、吊裝作業和盲板抽堵作業等八大危險作業進行智能化管理，實現大型工程項目施工過程各類違章行為的智能識別與實時預警，使違規行為由事后追溯轉變為事前預警、事中控制，創新企業安全管理方法，提高員工安全意識和“反三違”“保安全”的自覺性、主動性，為大型工程項目施工安全管理決策提供科學支撐。