信息化技術在水利水電工程安全管理中的應用

徐海軍

西北水利水電工程有限責任公司 陜西 西安 710100

引言

我國水利水電工程行業發展迅速，在未來相當長一段時間內處于工程穩步建設時期，然而，近年來水利水電工程行業施工安全事故頻發。從表面上看，大多數安全事故是人為操作不當或機械設備損壞造成的，但從根源上看，大多數安全事故是由于安全管理方面存在問題所產生的。水利水電工程施工與其他土建工程施工一樣，主要原材料為混凝土及鋼筋等，施工機具及施工工藝流程基本一致[1]。當然，水利水電工程施工也有一定的特殊性，比如水利水電工程通常體量較大，工程所在場地往往占地較廣；水利水電工程施工工期較長，其受自然環境影響大；水利水電工程通常需要投入更多的人力及施工機具，分布較零散。正是由于水利水電工程施工的特殊性，給施工安全管理帶來了挑戰。

1 水利水電工程施工特點

水利水電工程項目在施工中極易受到各種因素的影響，比如人為、自然災害等方面。一般情況下，水利水電工程施工所處都是在山區以及河谷地帶，自然條件惡劣，增加了水利水電施工的建設難度。由于水利水電工程施工的整體質量和當地的地形、氣候等有著直接的聯系。因此，水利水電工程施工技術方面要求很高，同時開展作業的專業性很強，施工周期長，同時難度很大[2]。另外，施工項目的周期較長，由于環境和氣候等不確定因素的影響，給水利水電施工增加了危險系數，例如，高空吊裝作業、水下作業等都是施工中常見的項目，施工的安全就無法得到確保。另外由于夏季會爆發山體滑坡、泥石流等自然災害，會給安全施工造成了極大的影響。

2 水利水電工程安全管理中現存問題

2.1 工作環境復雜

水利水電工程是我國一項基礎工程項目，有許多水利水電工程都是在交通不便利的偏遠地區進行，復雜的施工環境直接影響了水利水電工程建設質量，導致工程施工過程中存在很大的安全隱患，例如，自然環境條件較差的區域，地質、氣候的變化容易引發泥石流等災害，造成安全事故的發生。此外，水利水電工程施工現場有許多大型機械設備，需要加強施工現場管理，以避免不必要的安全事故發生。

2.2 巡檢維護工作欠缺

目前，日常巡檢工作，并不在建設單位的重點考察范圍內，大部分巡檢工作都具有形式主義的弊端，并沒有結合水利水電工程的實際需要，這也就進一步埋下了隱患和風險。而且很多管理人員在檢查的過程中抱有僥幸心理，他們并沒有認真地落實自己的任務，隨意性和盲目性較大，忽視數據的收集與整合，即便是在后期施工作業的時候，也沒有把數據及時交給施工人員，信息無法得到有效的利用，施工人員缺乏有力的參考和指導，這也就無法保證項目自身的安全和可靠。

2.3 施工現場監理缺少規范化管理，管理人員素質有待提升

水利水電工程施工階段現場監理工作是對水利水電工程項目立項到工程完工全過程的監理，在水利水電工程施工過程中，如果施工階段現場監理工作沒有規范化的管理，很容易引發一系列的安全問題[3]。目前我國在水利水電工程施工投資環節和勘察設計環節中實行的監理并不成熟，需要相關部門進行探索。現在施行的現場監理規范只限于施工階段監理工作，包含工程施工準備階段、實施階段以及保修階段的現場監理，由于施工現場大部分管理人員缺乏專業水準，自身素質不過硬，業務能力不夠精湛，現場監管和檢測工作人員沒有經過專門的系統培訓，對水利水電工程施工中安全管理工作缺少責任心，缺乏職業道德，這些必然會影響施工進度和作業質量，甚至還會引起嚴重事故，對水利水電工程施工安全監管工作造成極大的影響。

3 信息化技術在水利水電工程安全管理中的應用

3.1 物聯網的應用

平臺利用物聯網感知設備，構建水利水電工程監測感知網絡，通過信息傳感裝置接收并通過網絡發送至數據庫，在后端對接收到的數據進行處理及分析，經過分析處理后的信息發布至平臺展示，若出現異常信息則會上報至相關負責人。目前平臺利用物聯網構建的功能模塊有水雨情監測、大壩安全監測、流量監測、水質監測、氣溫監測、無人機智能巡檢數據等；通過集成netty框架，建立統一接收平臺，為數據分析與業務應用提供數據基礎，做到數據“可知”。基于BIM+GIS技術，對水利水電工程實時運行動態進行展示，直觀反映工程的運行狀態，做到數據“可視”。

3.2 BIM技術的應用

3.2.1 建立BIM模型。為了確保水利水電工程的安全實施，就要對其中存在的安全管理問題予以充分的重視，尤其是要對風險較高的施工項目進行重點的管理，提高項目實施過程中安全隱患的排查力度，并制定相應的預防控制措施，避免安全事故的發生[4]。通過采用BIM技術所構建的水利水電工程安全模型，在項目實施前，技術人員就能對施工現場進行全方位的檢測，有助于及時發現其中存在的安全隱患，并采取有效的應對措施，進而大大降低安全事故率，為水利水電工程的順利實施建立良好的基礎。BIM技術還能用于施工全過程的跟蹤記錄，能夠對各種隱患進行系統全面的排查，并將問題及時發送至后臺的技術人員，進而有助于將問題的影響范圍限制在合理的范圍內，避免對施工活動的安全進行造成影響。

3.2.2 在工程施工結構與場地分析中的應用。水利水電工程作為一項綜合性的系統工程，其整個實施過程非常煩瑣，會涉及大量的影響因素，如果沒有采取有效的控制措施，就可能導致各種安全事故的發生。因此，在進行水利水電工程的設計過程中，除了需要重點關注整個工程的結構設計工作，還要對施工現場的地勢風貌和氣候環境予以充分的考慮。通過BIM技術所提供的原始數據庫能夠對整個施工過程進行全面的把控，為安全施工提供可靠保障，其在工程施工結構與場地分析中的具體應用如下所示。

3.2.2.1 識別危險因素，劃分危險區域。BIM技術將安全管理工作信息進行全面的數據化處理，并對重要的數據信息機進行相應的整合，構建水利水電工程的施工模型，有助于發現施工中存在的各種危險因素，并制定有針對性的改善控制措施，將其影響限制在合理的范圍內。同時，BIM技術還能對危險因素進行科學合理的區域劃分，能夠將危險性較大和影響范圍較廣的危險因素與普通的施工問題進行有效的區分，這就為安全管理人員的監管工作提供了便利。BIM技術采用不同的顏色符號表征不同的危險等級，安全管理人員就能采取相應的應對措施，對危險性較高的問題在第一時間進行處理，而一般性的問題可以按照正常流程處理。

3.2.2.2 優化管理。通過BIM技術能夠對整個水利水電工程進行建筑信息的有效集成，從工程的設計、施工、運行直至拆除等整個壽命周期，將其所收集的各種信息匯集于三維模型信息數據庫中，并在此基礎上對水利水電工程的后期工作提供相應的數據信息以及相關材料[5]。在進行管理優化的過程中，BIM技術還能夠對水利水電工程的整個施工現場進行全方位的模擬，設計人員就能結合模擬數據對設計工作進行優化，管理人員則能夠結合施工現場情況制定相應的管理措施，對各種危險因素進行有效的控制，避免安全事故的發生，確保水利水電工程的安全實施。

3.2.3 基于BIM技術的安全檢查過程。將BIM技術應用于水利水電工程的安全檢查工作中，可以分為以下幾步：

3.2.3.1 在施工前，需要結合現場的實際情況，制定滿足安全施工要求的相關管理制度和標準規范，不僅需要對施工現場的安全管理需求進行系統全面的分析，并且還要考慮BIM技術的適配性，為BIM模型自動檢查功能的順利實現提供必要的保障，進而就能結合施工現場的要求制定科學合理的安全管理措施[6]。

3.2.3.2 模型構建，構建水利水電工程的三維立體模型，通過信息化技術，將所獲取的現場數據信息進行信息化處理，并構建相應的工程數據信息庫，進而為模型的順利構建提供重要的基礎信息。

3.2.3.3 漏洞檢測，借助所構建的工程模型，對各項施工工作進行全面的檢測，明確其中存在的漏洞，并進行準確的記錄。

3.2.3.4 檢查工作總結，對上述漏洞檢測結果和發現的其他問題進行匯總整理，并編制相應的檢查報告，可以結合現場的需求，選擇檢查表和可視化安全防護設備兩種不同的報告形式，進而對現場存在的安全隱患進行客觀真實地反饋。

3.2.3.5 結合施工現場要求制定有針對性的安全管理措施，在確保安全管理工作全面開展的基礎上，盡可能降低成本和工作量。為了在安全管理工作中最大限度發揮BIM技術的優勢，就要在工程實施前構建相應的BIM模型，還要對其進行全方位的檢查和設定相應的控制指標，并且還要進行一定程度的操作模擬，確保模型能夠與現場的實際情況相匹配[7]。在傳統的安全評估過程中，通常是由多位安全專家構成的專家組完成相應工作，雖然其能夠發揮一定的作用，但是，仍舊存在較多的問題，例如，工作效率低、評估成本高以及無法進行全方位的準確評估等。通過將BIM技術有效地應用于安全評估工作中，有助于提高評估工作效率和評估準確性。同時，BIM技術還能隨著工程的進行，對現場安全工作的實際情況進行系統全面的分析，并構建施工安全評估指標體系，在符合相關規定的前提下分析問題，為后續安全工作的開展提供科學合理的指導。

3.3 大數據和人工智能的應用

平臺利用大數據和人工智能等技術，建立水利水電工程管理決策指揮中心，實時掌握工程運行狀態，通過感知技術對水利水電工程進行數據采集，采用實時數據及離線數據處理技術對掌握的大量數據信息進行專業化處理，處理后的數據形成的結果在平臺展示，并可用于預警分析[8]。目前，平臺利用大數據和人工智能構建的功能模塊有引入圖像識別功能，實現視頻讀取電子水尺水位、維修養護前后圖像對比、漂浮物入侵檢測等功能；融合運用物聯網感知數據、現場巡查數據，結合專業預測分析模型、專家系統，依據事件發生發展的規律，對事件發展的趨勢、影響范圍、進一步可能引發的衍生事件等進行綜合分析，做到工程管理應急事件“可預測”。新技術的應用大大降低了人工作業量，有力地保證了工程安全，做到工程運行管理狀態“可控”，為工程的綜合效益最大化提供了技術支撐。

4 結束語

水利水電是農業的命脈，更是國家的命脈。由于全球氣候變化，可用淡水資源越來越緊缺，未來世界爭奪最激烈的資源，將是淡水資源。我國幅員遼闊，水資源分布極不均勻。科學管理和調控現有水資源，對國民經濟發展具有極其重要的作用。建設一套科學、可靠、完善、實用的水利水電信息化系統，能從根本上解決目前水資源粗放式管理的現狀，做到精細化、合理化調配水資源，最大限度提高供水效率，為國民經濟發展做出貢獻。