智慧工地在建筑工程安全管理中的優勢研究

王宇祥

（南京江寧區建設工程交易中心有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

隨著建筑工程項目的快速發展，建筑工程安全事故頻發，暴露出安全管理的短板。為此，應深入全面地引入智慧工地的理念，對當前建筑工程施工項目安全管理存在的問題進行分析，探討智慧工地在建筑工程安全管理中的應用措施，構建智慧工地安全管理系統，從人、機、料、法、環等不同維度加強建筑工程智慧工地安全管理工作，持續提高建筑項目安全管理的科學化水平，減少施工現場安全事故。

1 智慧工地概述

智慧工地以先進信息技術為支持和依托，如BIM技術、物聯網技術、信息傳輸與處理技術、智能分析技術等，在建筑工程參與者合理有效的溝通與協作下，有效地提升建筑施工生產作業效率。其特點如下：

（1）專業高效的項目管理。在智慧工地管理理念下，面向施工全過程實行監控、安全預警和防范，快速高效地獲取項目施工管理的各項信息，提高項目管理的效率。

（2）網絡化、數字化的項目管理。智慧工地借助于大數據處理平臺，促進各項工作之間的高效協同，形成虛擬空間與實體的映射關系，較好地實現建筑施工現場數據的鏈接和共享。

（3）在線智能化的項目管理。在智慧工地的理念和方法支持下，能夠實時采集建筑工程施工現場進度、人員、環境等基礎數據，通過對相關數據的在線智能分析、預測和處理，能夠及時察覺建筑工程施工的安全隱患，并對其進行快速高效的監管和防控。

（4）集成化的項目管理。在智慧工地安全管理理念之下，能夠對建筑工程各項資源進行優化配置和應用。并對各項管理軟、硬件進行集成，快速高效地將信息整合到智慧工地系統之中，提高建筑工程安全管理的高效與穩定性[1]。

2 建筑工程現場安全管理存在的問題

2.1 建筑施工安全管理需求

建筑施工安全管理是基于現代化管理的理念，開展建筑施工統籌管理工作，包括規章制度的編制與落實、施工作業環境的改善與優化等，較好地控制和減少建筑施工安全事故的數量，提高建筑施工的經濟效益和安全管理水平。同時，在建筑施工安全管理過程中，還要借助于多種信息化技術進行輔助管理，持續創新建筑施工安全管理模式，減輕建筑施工安全管理人員的勞動強度，提高建筑施工安全管理效率。

2.2 建筑施工安全管理存在的問題

（1）施工現場勞務用工管理水平偏低。施工現場勞務人員數量多且安全意識差，尤其農民工的數量較多且年齡較大，知識和專業技能相對缺乏，安全教育培訓也無法達到預期效果。當前施工現場勞務用工管理水平整體偏低，難以滿足建筑工程安全管理的需求。

（2）工地機械設備管理存在缺失。建筑工程施工的機械化程度普遍提高，而部分施工機械具有特殊性，存在相對隱蔽的機械設備安全隱患，監管難度較大。

（3）工地物資管理不到位。由于建筑工程的物資體量較大，物資的驗收環節不夠規范，現場缺乏有效監管，導致部分工地物資存在一定的安全隱患。

（4）工地信息管理存在缺失。由于施工管理人員缺乏足夠的信息化意識和能力，沒有充分結合建筑工地的實際施工需求，開展信息化安全管理，還主要是采用人工監督的方式進行工地安全管控。同時，由于不少建筑工地的安全監控系統不夠完善，相關人員也缺乏相應的信息化監管知識和技能，無法實現合理高效的工地信息化安全監督和管控。

3 智慧工地在建筑工程安全管理中的應用

某建筑工程總面積約6.7×104m2，建筑高度為20m，基礎埋深為7m，采用梁板式筏形基礎的框架支撐結構體系。該工程工期壓力大，施工場地小，現場加工棚等物料布置相對復雜，加之工程具有較多的特殊功能，專業隊伍的管理難度較大。考慮到傳統安全管理模式難以對施工人員、機械和環境進行有效管理，無法及時有效地排除安全隱患。為此，引入智慧工地的理念和模式，確保建筑工程現場安全[3]。

3.1 建筑工程施工現場安全管理平臺架構分析

基于智慧工地理念的建筑工程施工現場管理平臺架構如圖1 所示。

圖1 智慧工地安全管理架構

（1）前端感知層。主要包括視頻監控、RFID、定位設備、紅外線、無人機等，通過各類智能元件和傳感器獲取建筑工程施工現場的各類數據，施工現場作業人員和管理人員穿戴具有智能標簽的安全帽，實時采集和記錄現場人員狀態，對人員行進路線進行實時追蹤，避免人員靠近危險區域，并進行預警提示，及時發現施工現場存在的安全隱患，實現高效的安全管理。同時，在各類傳感器技術的應用和智慧工地理念下對機械設備監測管理，能夠及時發現存在的安全隱患，如違規作業、超載、安裝零件不牢固等，最大程度減少安全事故發生的幾率。并基于智慧工地的理念開展鄰邊區域安全管理，根據系統預設的警戒信息，自動檢測警戒區域內的運動目標及其行為；并提出安全警告，以避免人員的不安全行為和物的不安全狀態。另外，還可以利用智慧工地的理念，使用施工現場視頻監控，在視頻、傳感器的輔助下，實施現場視頻安全監控和管理，及時察覺死角部位、危險區域存在的安全隱患，從源頭上加強安全管控。

（2）平臺層。該層主要進行建筑工程現場施工安全相關信息的流通。包括支撐層、數據層和基礎層三部分，其中：支撐層主要進行建筑工程現場施工數據的融合、分析、處理和管理，根據實際需求提供接口、視頻、存儲、GIS 等相關服務。數據層則主要采集建筑工程現場安全管理相關數據，包括視頻、機械設備、人員等數據。基礎層則為現場安全管理提供所需的基礎環境和網絡環境，實現建筑工程工地現場安全管理信息的互聯共通。

（3）應用層。現場安全管理人員利用移動智能終端APP 進行管理，實時采集和記錄施工現場基本數據和圖片信息，將其上傳至系統之中，減少人工記錄，避免現場施工信息遲滯的問題。同時，結合實際管理需求，利用智慧工地安全管理應用平臺，進行智能監控、數據分析、綜合考評、配置維護等管理工作，實時把握現場施工人員、機械設備、環境的運行狀態，為施工現場安全管理提供支持[5]。

3.2 建筑工程智慧工地模塊設計與應用

為了提升建筑工程項目現場安全管理效率，加強施工現場源頭安全隱患的管控，應當引入智慧工地的理念和模式，構建科學完善的建筑工程智慧工地安全管理系統。具體包括以下幾個部分：

（1）人員管理模塊。建筑工程智慧工地人員管理，主要登記和存儲現場施工作業人員的具體信息，通過人臉識別技術檢測工地施工作業人員，并在BIM 技術的關聯應用下，實現工地位置的可視化，實時獲悉工地作業人員的所在區域位置和活動軌跡，在智慧工地管理平臺和工地視頻監控系統的聯動下，實時監測工地作業人員的施工行為和狀態。項目管理人員要做好工地人員的考勤管理，核實進入施工現場的勞務工人具體信息，對施工作業人員的出入記錄進行統計，切實保障勞務人員的合法權益。還要做好對施工現場作業人員的安全教育和培訓，運用智慧工地技術和方法，加強對工地現場作業人員的入場教育、班前教育、特殊工種專項教育，并通過網絡進行安全教育培訓、在線提問、考核。同時，可以采用直觀形象的數字教育箱等新穎教學方式，讓現場工地人員真切地感受到安全教育相關內容，并在VR 頭盔的嵌入式體驗中，理解工地作業不同場景的安全知識和技能，增強工地作業人員的行為管控，避免疏忽大意而導致的安全事故。另外，還要進行勞務作業人員的檔案管理，全面覆蓋勞務作業人員的職業履歷、施工資質、職業技能等。

（2）物資采購管理模塊。基于智慧工地的建筑工程安全管理系統，在互聯網技術的支持下，實現對現場工地物料的全方位管理和控制。在信息化系統與BIM 平臺聯動的前提下，自動生成工地物資需求量清單，并以此制定工地物資采購計劃，確保物資進場的及時性和準確性。還可以利用電子標識的方式，實時把握工地物資采購的物流狀態信息；在物資進入工地之后，要做好物資驗收管理，物資驗收管理人員可以利用移動APP 對現場工地物資進行快速準確地盤點，避免人工物資驗收的無謂損耗。另外，還要做好工地物資的現場管理和監控，要嚴格依照工地施工平面進行物資存放；并設置電子顯示標示牌，進行物料信息的實時更新，利用信息化平臺進行物資材料數據的實時反饋、統計分析、成本核算，確保工地物資現場管理的有序性和安全性。

（3）機械設備管理模塊。基于智慧工地的建筑安全管理模塊，還要注重機械設備的管理，要對入場的工程機械設備建立設備臺帳，準確完整地記錄設備名稱、類型、租賃單位、備案狀態等，明確機械設備檔案管理職責，確保機械設備檔案信息的完整性與安全性。還可以將設備監控系統安裝于機械設備適當部位，實時監測機械設備的運行狀態，并進行故障預警，有效管控機械設備運行的安全風險。另外，還要加強機械設備的維護和保養管理，確保機械設備維護保養信息的實時查詢和可追溯性。以施工電梯管理為例，可以利用人臉識別技術進行作業人員的驗證和識別，通過高清顯示屏實時獲悉電梯運行狀況，并對電梯異常運行情況，進行及時預警和提示，確保施工電梯使用的安全性。在施工塔吊的施工管理過程中，可以利用人臉識別技術進行作業人員的驗證和識別，實時監控塔吊的作業運行狀態，獲悉相關數據，包括重量、起重力矩、起升高度、幅度、回轉角度、風速、倍率等，并通過系統優化配置的方式，實現精準高效的群塔作業，避免塔吊大臂之間的相互沖突和碰撞，減少和規避因盲吊而引發的安全事故。

（4）施工環境管理模塊。考慮到建筑工程施工現場極易生成揚塵和噪音，因此，要重點關注施工現場環境的管理，可以利用信息化平臺或APP 實時查詢施工現場環境狀況，對于環境超標，要進行針對性的治理，如手工或自動進行現場噴淋控制，有效提高施工現場環境的安全。

（5）過程控制管理模塊。該模塊主要包括以下方面的內容:①遠程可視化監控。利用遠程可視化監控設備對現場作業過程、操作規范、安全防護、危險源狀態、問題整改等進行可視化監控，及時發現施工作業過程存在的安全隱患，并進行及時辨識、控制和消除。②危險源辨識與管控。利用BIM 技術的動態模擬方式，還原施工作業現場的真實狀況，辨識施工現場危險因素及危險區域，進行針對性的管理和控制。③施工方案及工藝管理。在智慧工地安全管理系統的應用下，進行施工方案、施工工藝、施工技術的模擬、校驗和優化，識別其中存在的安全隱患，并進行工程評定、在線審批和專家論證。④應急管理。基于智慧工地理念的建筑安全管理，要做好突發情況的應急響應和處置，實時監測施工現場作業的各類危險源，第一時間啟動應急響應并作出指揮決策[5]。

（6）安全協同管理模塊。運用信息化技術實施安全協同管理，通過智慧工地安全管理系統進行信息傳輸、鏈接和共享，加強業主方、施工方、監理方、設計方、分包方之間的聯系。安全管理人員要做好質量安全巡檢管理，利用信息化平臺實時追蹤安全管理處置過程及結果，對于存在的安全作業隱患，要進行及時整改和信息反饋。最后要做好工地施工信息的共享和檔案管理，確保現場作業信息實時上傳、瀏覽和修改。

（7）現場監測預警模塊。利用互聯網和BIM 技術互聯的方式對智慧工地進行現場安全監測和預警。主要包括以下方面的內容：①作業環境監測。利用監測信息化系統，實時采集和監測自然環境及施工現場環境相關信息，進行在線信息傳輸、本地顯示和危險預警。②現場安全防護監測。系統對施工作業區域的圍墻、安全護欄、安全網等安全防護措施設施，進行監測和管理，并在危險區域設置安全防護設施及警示標識。③風險交互監測。當作業人員與施工區域或設備運行軌跡出現交叉時會自動提出警示，幫助作業人員及時發現危險并迅速撤離。④危大工程現場監測。對于基坑工程、模板工程、腳手架工程及其他危大工程而言，可以利用系統中的傳感器等裝置進行實時監測、傳輸和警示，及時發現圍護結構出現的位移、傾斜、沉降等安全風險；重點部位支撐構件變形及位移風險等。⑤危險作業現場監測。對于建筑工地中的受限空間作業、爆破作業、高空作業、吊裝作業等危險作業場所，系統要進行自動實時監測和預警[6]。

4 結束語

智慧工地安全管理系統為建筑工程項目安全管理提供了有力的支撐。管理者應結合當前建筑工程安全管理的迫切需求，全面分析建筑工程安全管理存在的問題，引入智慧工地理念和創新模式，運用互聯網技術進行建筑工程安全管理與監控，針對建筑工程的“人、機、料、法、環”等要素，構建智慧工地安全管理系統，實現建筑工程安全管理數據的互通和共享，較好地提升建筑工程安全管理水平。后續還要深入了解各類智能化監控技術及設備的安全閾值及邊界，并進一步擴充智慧工地安全管理的知識管理、安全信息數據管理相關內容，注重各方責任主體的協同與配合，推進智慧工地安全管理的創新。