核電工程項目智慧化安全管理方法研究

上海核工程研究設計院股份有限公司 趙 蕾

安全管理工作是核電工程項目開展的核心要求，要求項目設計與施工的全過程嚴格踐行《中華人民共和國核安全法》《建設工程安全生產管理條例》《中華人民共和國安全生產法》中的相關規定，嚴格落實核電工程項目的安全責任，保證工程實體安全與施工質量，保證施工人員的安全。核電工程建設技術要求高，投資巨大，參建單位及人員眾多，對工程安全的要求極高，在當前大數據技術快速發展的背景下，核電工程安全管理過程中可以有效利用更先進的方式加強安全管理，探索構建智慧化的安全管理方式，進一步保障核電工程建設施工安全。

1 核電工程施工安全管理內容

依據項目崗位與核電工程專業負責管理制度，核電工程項目施工中設置的崗位有腳手架工程師、調試安全工程師、消防、應急管理、培訓工程師、起重吊裝工程師、職業健康與環境管理等，智慧化安全管理內容包括構建HSE 管理體系、消防管理、HSE 設施及標識管理、危險源管理、高風險作業許可管理、安全投入管理、應急管理、HSE 培訓與授權、高風險作業管理、HSE 監督檢查、職業健康與環境保護等[1]。

要將安全管理貫徹于項目施工管理的全過程之中，包括項目論證、設計、建造、竣工、調試、運行等。通過信息技術手段的運用，構建智慧化安全管理方式，從信息收集、人、物、制度管理等多個角度開展安全管理工作。將核安全理念貫徹于各個部門與施工隊伍之中，對安全管理責任進行分層分級、網絡化落實，有效落實安全風險防控職責。實現對核工程項目施工環節安全風險因素的精準識別、合理分析與控制，構建標準化的施工作業流程，把握項目施工中的客觀規律，通過預防措施，及時消除安全隱患。核電工程安全隱患類型主要包括：文明施工、登高作業、個人防護、職業健康與環境、起重吊裝、危化品、墜落防護、施工用電、消防與動火、設備與工具、開挖作業、員工精神狀態、材料搬運、隔離閉鎖、受限空間等層面，要求加強對各項施工安全隱患的排查與處理[2]。

2 核電工程項目智慧化安全管理方法

核電工程項目智慧化安全管理方法主要結合核電工程硬件平臺、軟件架構、數據庫、用戶并發數量等情況，構建核電工程智慧安全平臺，平臺構建過程中需要考慮的因素有信息技術設備成本、產品型號、數據傳輸方式與路徑設備安全、網絡安全、設備可拓展性等。

核電工程智慧安全平臺架構設計主要包括以下模塊。

一是基礎架構層。利用物聯網、移動互聯技術優化現場管控為了促進對核電工程項目實時監控與數據采集，引入傳感器、攝像頭、RFID、定位終端等智慧設備，實現對項目施工實際情況的智慧感知與高效協同。

二是應用層。核電工程現場管理業務復雜，有多項施工工序，及大量的施工數據，在智慧安全管理過程中，如何對這些數據進行管理與處理成了一項重要的內容，要求服務器具有較強的計算能力與海量數據存儲能力。智慧工地平臺能夠實現對工程施工數據的實時收集與分析，基于大數據技術、虛擬現實技術，實現對工程施工現場數據的實時處理與分析，提供智慧服務，更為高效地完成數據收集與訪問，通過各個部門的協同工作，使得核電工程建造更高效、集約、靈活。

三是展示層。展示層基于工程項目安全管理的核心要求，通過大數據分析技術優化工程施工的綜合數據展示，更好地促進項目數據的智慧分析，為決策提供全面支持。在數據處理過程中構建可視化、數據化的安全管理方式，增強工程項目安全管理的精益化程度，已經成為當前核電工程項目現場安全管理的重要手段與方式[3]。

3 核電工程項目智慧化安全管理方法的運用

3.1 機械設備的智慧化安全管理

在放射源管理層面，構建放射源數據庫，涵蓋的數據內容包括規格型號、檢驗日期、名稱、所在單位、管理人員、進場日期等。將無源卡固定在放射源容器上，從而更好地定位放射源，并在GIS 地圖上予以體現，在信息中展示進入時間、停留時間、所屬單位。促進對探傷作業區域的人員預警，數據信息查詢條件設置為設備類型、單位、檢驗日期等。在特種設備、車輛管理層面，構建核電工程特種設備、車輛、放射源數據庫，體現該設備的規格型號、檢驗日期等。結合接收特種設備、車輛標簽信號，實時獲取特種設備、車輛位置移動數據，在地圖中顯示該設備運行位置。查看并檢測是否處于工作狀態，能夠獲得設備進入時間、停留時間等。可基于模式識別技術、視頻圖像處理技術、網絡通信等先進技術，利用固定測速抓拍一體機，抓拍項目車輛超速、違停、逆行等現象，優化車輛管理。

3.2 塔吊作業的智慧化安全管理

構建塔吊防碰撞系統，通過攝像機光圈、轉向、垂度調整、焦距、倍率等，實現塔機吊鉤自動跟蹤，結合專用視頻分析儀，采集吊鉤高度、塔吊吊臂運轉角度、小車位置等實時運行數據，結合防碰撞運算，控制輸出模塊電機。區域塔吊都安裝了監控系統，構建群塔防碰撞系統。基于物聯網技術，實現針對多塔機作業的安全防碰撞報警，包括碰撞提醒、限位提醒、風速報警等。針對交叉作業設置塔吊集群，構建吊鉤可視化系統，構成部分包括自動跟蹤視頻攝像機、工業網橋、充電裝置、大容量鋰電池、高度傳感器，提升自動跟蹤完成引導工作效率。

3.3 環境監測的智慧化安全管理

為了促進施工作業活動的順利開展，需加強對施工環境的有效監測，并構建預警管理平臺。噪聲、溫度、濕度、風速、PM2.5、PM10、PM1.0、TSP 等指標是環境監測的重要內容之一，通過無線傳感器技術的運用，構建環境監測系統，設置核電工程現場揚塵、噪聲監測數據的警戒值。通過智慧終端促進施工現場的環境質量監控。促進有害氣體監測，加強對揚塵監測設備揚塵、PM2.5數據的監測。加強氣象監測，包括施工地溫度、風速現場空氣濕度等，以報表、圖表方式予以呈現，若風速超6級，停止動火作業、登高作業、吊裝作業等工作。加強噪聲監測，包括施工現場各噪聲監測設備噪聲。核電工程施工見圖1。

圖1 核電工程施工圖

3.4 安全監管的智慧化安全管理

對預制車間、施工區域、主要道路配置配備拾音器的攝像頭，實現對項目日常管理的遠程監督。建立視頻監控管理平臺，實現對施工活動的遠程監控，構建數據存儲集中管理中心。利用AI 算法、技術方法、24h 視頻監控方式，促進對前端視頻圖像數據的收集與分析，主動識別不安全因素，并推送至預警平臺，構建基于視頻監控與圖像識別技術的AI 圖像識別方式，構建安全帶識別、起火點識別、安全帽識別、人車分流識別、防護眼鏡識別、高風險區域入侵識別、反光背心識別等多種管理方式，24h 監督識別違規行為。基于網絡通信TCP/IP 協議，利用數字IP 網絡廣播，將系統與預警平臺對接，實現共纜傳輸，利用播報AI 圖像識別違規提醒信息，促進施工活動的調整與規范。

3.5 攝像頭與定位系統聯動優化施工作業

在施工作業活動中，可結合攝像頭識別與定位技術，監控判斷作業執行的有效性，判斷是否滿足相應行為權限，利用作業許可系統識別作業的違章行為，包括腳手架作業、鋼結構安裝作業、加班許可、焊接作業、氣割作業、打磨作業、電氣設備運行情況、起重設備安裝維修情況、土石方開挖作業等的開展情況。通過視頻系統實現對危險施工工序的全程監控，預設違規點，例如未正確佩戴安全護具等，一旦出現違規，會提醒管理人員及時督促現場作業人員整改。加強對動火、腳手架、動土作業的規范管理，確定施工時間、地點，聯合運用人員定位系統與視頻監控，根據抓取的圖片和視頻，由預警平臺推送相關告警信息。通過人員佩戴定位終端分析工作區累計時長，向預警平臺推送信息，提醒疲勞作業。

4 核電工程項目智慧化安全管理方法的評價

需加強智慧安全管理系統的評價，評價內容包括人員信息、行為管控、培訓教育、機械信息、機械監測、環境數據、信息預警、作業許可、施工監控、隱患排查、風險預警等，由核電建設工程項目相關參與方共同進行，包括監理方、總包方、業主方、施工單位人員等，核電工程智慧安全管理平臺運行效果的等級如下：非常好：≥80%；良好：60%～80%（不含80%）；一般：40%～60%（不含60%）；較差：20%～40%（不含40%）；非常差：＜20%。通過各方人員的綜合評估之后，該核工程智慧平臺的綜合得分為93.5%，表明綜合評分非常好，在促進工程順利施工方面的綜合效果較為顯著。

智慧平臺構建了一種安全防護網，利用信息技術的加持，增強現場人員施工作業的規范性，顯著提升了監管功效。為現場人員構建積分制管理機制，加強推進班組評比建設，促進各項規章制度的執行，增強了施工人員的安全意識。安全管理人員發放定位卡，提升監督人員到位率，開展VR 安全教育，通過體驗教育方式，提升作業人員的安全意識，綜合運用效果較為顯著。在機械管理活動中，構建了全時段、全天候自動檢測機制，革新了被動站粧式管理方法，在園區主要道路中違章超速現象明顯減少，對違章行為起到了一定的約束與規范效果。利用塔吊防碰撞系統避免碰撞事件，提升了吊裝作業安全管理水平，放射源管理活動中，結合人員定位能更好地觀測探傷作業區域，降低施工安全風險。在環境監測作業活動中，實時監測施工現場的運行數據，一旦監測到超過閾值，則自動啟動報警，若遇惡劣天氣則自動暫停起重作業、高處作業，更好地保證了施工現場作業的安全性。在安全監管活動中，利用施工現場視頻監控系統監控施工現場實際運行情況，及時發現施工活動中的各類安全隱患。利用AI 識別系統實現智慧化違規識別，結合關聯廣播系統實現違章識別和語音糾正。促進班組量化管理，進行各班組任意時間段內隱患整改信息的精準統計，實時掌握班組安全管理狀態，利用隱患排查App 完成隱患檢查單的在線閉環處理，提升安全施工的監管效率。利用預警平臺，將各類風險信息通知安全管理人員，提升對安全事件的防范意識。

隨著當前“萬物互聯”“互聯網＋”等理念的不斷發展，當前我國核電工程建設過程中不斷加強核安全管理，探索構建智慧化管理方式，利用智慧安全管理平臺，加強對工程施工現場的安全管理與控制，基于大數據技術、虛擬現實技術，實現對工程施工數據的實時分析，增強工程項目安全管理精益化程度，構建放射源數據庫與塔吊防碰撞系統，結合防碰撞運算，控制輸出模塊電機，加強氣象監測，實現對項目日常管理的遠程監督。利用AI 算法、技術方法識別不安全因素，由此構建全方位的核電工程智慧安全管理體系，為核電工程的安全施工提供智慧化安全管理支持。