智慧建造在建筑工程安全施工管理中的應用

1 引言

北京城市副中心工程建設是有序疏解非首都功能、 調整北京空間格局、推動京津冀協同發展的國家部署和戰略舉措，作為舉世矚目的市級重點工程， 存在規模體量大、 施工工期緊、參建單位多、勞動密集程度高、組織協調范圍廣、復雜交叉作業多、質量安全管控難度大等難點。隨著BIM、物聯網、大數據、人工智能、移動通信等技術的發展，應用智慧工地先進技術和管理手段加強施工現場安全監管[1]，及時發現和消除安全風險隱患，改變傳統粗放式建筑施工安全管理現狀，提升建筑施工安全監管水平和實效成為主流趨勢。

2 智慧建造在施工現場安全管理中的應用和實效

2.1 勞務人員實名管理精準化

1）加強人員管理是建筑施工安全管理的重要內容。 采用智慧工地信息系統可以實現對勞務人員的實名制管理。 運用數字化門禁、 虹膜人臉識別和無線通信等技術實現對施工現場信息采集和記錄，對每日現場人數、工種、勞務分包新進入人員的近14 d 情況實施統計，并建立檔案，包含個人年齡、工齡、技術水平、工作經驗、健康狀況等詳細情況。 勞務組成復雜，在勞務系統中包含作業人員的真實信息，所有信息供公安系統備查， 利用勞務系統實名管理保障勞務人員合法的人身和財務安全。 并可根據人員具體情況，進行現場崗位科學合理調配管理，最大化發揮勞動力資源的價值。

2）對操作危險性較大的特種機械設備、焊接等人員，建立特種作業人員信息庫，記錄特種作業人員資格證書、工作經驗等。 同時實現對特種作業人員工作能效的考核，授予其相關設備操作權限， 通過采用人臉或指紋識別方式啟動運行特種設備，加強對特種設備和人員的安全管理。

3）施工工人佩戴智能安全帽，通過在工人出入通道及各施工區域部署的識讀器對安全帽上的電子標簽進行射頻識別并讀取導入的人員身份信息和位置信息， 發送到現場終端管理平臺，進行數據處理，從而實現工人考勤記錄、區域定位、流動管理、崗位調整、危險預警等。 傳統安全帽只有減震和硬度要求， 起到最基本的外力沖擊防護作用。 而智能安全帽由MCU 控制器、雙目立體視覺系統、電場強度檢測模塊、預警模塊、指示燈、電腦終端協同而成，并與人員信息匹配錄入系統，實現智能識別和感應。 還有部分安全帽還可通過多電極電場梯度檢測，對帶電部位距離進行測量，為工人提供安全距離的自動判別和觸電風險預警功能。

4）副中心部分項目施工現場安裝了智能體檢機、智能健康一體機，全部項目在施工入口設置人體紅外線測溫儀等，對勞務人員進行定期體檢，每日監測體溫，體檢合格和體溫正常的勞務人員方可進場上崗， 發現體檢不合格或體溫異常的工人及時休息就醫。

2.2 安全教育體驗式培訓生動化

北京城市副中心工程安全體驗培訓中心， 成立于2016年，共有50 余項安全體驗培訓項目，涵蓋了建筑施工現場主要風險源。采用先進的虛擬現實和多維立體技術，配合VR、IR等設備，實景模擬高空墜落、物體打擊、觸電火災等危害，增強培訓體驗和效果。 部分項目施工現場也設置體驗式培訓教育基地，還將傳統的以說教為主的安全培訓，改為線上安全事故案例教育和刷身份證進行安全基礎題考核模式。 網絡培訓與虛擬現實體驗教育相結合， 豐富的網絡安全教育視頻與身臨其境的體驗場景相結合， 使安全教育培訓與施工現場結合更加緊密，更具有針對性和實效性，切實提高了施工人員的安全防護意識和全員安全責任感。

2.3 機械設備監測監控智能化

機械設備是施工現場安全管控重點，是物體打擊、高空墜落、機械碰撞、違規操作等安全事故風險源。 對塔吊、升降機、起重設備、卸料平臺、吊籃、外用電梯等安裝智能傳感器，實時監測設備的載重、幅度、傾角或回轉度，以及其運行環境因素等， 通過智慧平臺系統將傳感器傳回的數據進行機械設備工作狀態判斷，并在出現超載、碰撞、違規操作等危險前，發出警報或者執行設定操作指令，進行聲光報警、斷電、降速等[2]，確保施工現場機械設備運行安全。

2.4 深基坑和高支模監測系統

1）深基坑智能監測系統應用。 在作業現場安裝傳感器等智能設備，采用錨桿應力監測基坑周圍穩定狀況等，將監測數據上傳至監測平臺，進行動態分析和及時預警處理，確保基坑作業的安全穩定性。 基坑監測分析系統主要如下內容：（1）利用數據服務器和計算服務器組建基坑風險管理系統硬件平臺；（2）將收集到的基坑風險信息上傳至風險管理平臺；（3）將基坑相關變形信息上傳至數據服務器；（4）將當前基坑與歷史基坑信息比對，得出分析結果；（5）將基坑相關風險信息通過三維模型進行展示；（6）判斷當前基坑收集到的數據是否出現異常，之后對相關數據進行推送，顯示基坑大數據技術的利用效果等。

2）高支模智能監測系統應用。 高支模作業施工難度大、作業風險等級高，除了高支模施工方案，現場采用高支模智能監測系統輔助施工作業， 主要是在模板或支撐桿上加裝傳感器，采集實時壓力、位移等數據傳輸至平臺，對數據進行監測和分析，及時預警和采取措施，提高高風險支護模架作業安全系數。

2.5 安全巡視檢查高效化

副中心多個項目建立了基于BIM+ 物聯網等先進技術的智慧管理平臺，平臺包含安全生產智能化管控系統模塊，此系統集成智能安全帽、智能閘機、塔吊碰撞檢測系統、深基坑監測、高支模監測、智能環境檢測等，實現對施工現場人機料法環的監測和管控，從而變傳統安全管理的被動“監督檢查”為主動的“監控檢查”。 通過各類攝像頭、XR 或AI 眼鏡、各類傳感器等智能設備， 實現自動捕捉現場的違章作業和安全風險隱患等。 將施工現場常出現的18 大類安全問題及風險隱患納入BIM 系統，搭建危險源數據庫和隱患清單等，采取自動識別智慧管理系統，通過BIM 數據決策系統給予識別和預警[3]。通過現場傳感器數據及時與風險隱患數據庫比對， 自動記錄并生成表單，安全員照此督促整改、檢查和復查。 部分項目創建了工程施工安全管理App， 并與基于BIM 的智慧平臺關聯，將安全日常檢查項目編入手機端App，現場檢查勾選檢查項目，并上傳檢查記錄單等，實現快速查找和有序記錄施工現場安全問題。 實現了對施工現場安全事中管控和事后督查，部分實現施工現場遠程巡視，較傳統的人工現場巡視檢查，易出現巡視覆蓋不到位、巡視頻次跟不上，風險隱患判斷不專業不準確等問題，基于BIM 的智慧管理平臺和智能監測系統提升了施工安全巡視檢查效率。

2.6 安全法規工程資料區塊鏈管理精細化

采用區塊鏈技術將現場作業人員每日進場掃碼信息和體溫監測信息，將安全技術標準、法律法規、規范性文件資料，將工程文件、各階段施工組織方案、現場檢查照片、安全例會記錄、安全隱患排查記錄，將農民工工資發放臺賬等多項資料進行封存，形成可追溯的電子化區塊資料，確保工程項目資料安全真實齊全可靠[4]。

2.7 施工現場綠色施工環境檢測智能化

施工現場設置揚塵在線視頻監測設備，PM2.5、PM10、TSP等空氣顆粒物檢測設備，實時采集現場環境參數。 安裝溫濕度等氣象參數檢測設備，以及噪聲智能化監測設備。 電焊施工現場使用移動式焊接煙塵凈化器，部分項目使用焊接機器人。 部分項目使用噴涂機器人和貼磚機器人， 代替人力提高效率的同時，有效減少含有害物質的涂料和粘膠對人體健康影響。 部分項目使用機器狗等設備對現場危險區域或有限空間進行實測實量和環境檢測。 設置自動噴淋系統，灑水降塵在線監測與霧炮聯動系統等。 現場出入口設置高壓洗車臺、運渣車自動清洗設施或循環水強制自動洗車棚等， 采用新能源掃地車和非道路移動機械。 施工現場開展建筑垃圾減量化管理，部分項目現場有再生資源化處置設備。

2.8 生活區節能減排管理智能化

副中心行政辦公區工程集中設置生活區， 區內由多個項目的13 家施工單位組建，生活區的安全管理責任重大。 生活區采用智慧化物業管理，實行封閉式集中管理，使用裝配式臨建房77 棟，不符合安全要求的彩鋼板房全部拆除。 生活區內設置門衛室、食堂、盥洗設施、淋浴間、洗衣房、晾衣區以及突發事件緊急隔離區等。 安裝無線智能煙感報警和電氣火災監控報警設備， 在日常消防應急演練中檢測智能火災預警和智能消防系統反應靈敏度，減少生活區消防安全隱患。 嚴格按要求進行垃圾分類。采用智能節水節電系統管理。生活區內設置智慧燈桿、太陽能路燈、太陽能景觀燈等。 生活區進出口設置車輛號牌自動識別設施。 生活區15 個食堂均設置煙油自動凈化設備， 污水經隔油處理安全達標。 食品食材進行可追溯管理，留樣區智能動態管理，采用光盤行動二維碼等方式踐行節約。

3 結語