智能化技術在污水處理工程施工安全管理中的應用

楊旭

（中鐵上海工程局集團市政環保工程有限公司）

1 工程概況

某污水處理工程擴建（五期）工程位于武漢市沌口經濟開發區沌口路與芳林路交叉口西南側，現狀規模35萬m3/d，其中，一期工程設計規模10萬m3/d，二期工程設計規模10 萬m3/d，三期升級改造工程設計規模25 萬m3/d，四期工程設計規模15 萬m3/d，本污水廠規劃遠期2035年總規模60萬m3/d，本次擴建10 萬m3/d，建成后達到45 萬m3/d，服務范圍包括整個漢陽地區、黃金口工業園區、蔡甸城關鎮以及中法生態城地區等，總服務面積180平方公里，服務人口160 萬。工程包括設備采購及安裝、土建工程、基坑支護、工藝管線、自控及電氣、廠區管網、道路、景觀綠化等，涉及專業多，安全風險較大，需要探索創新安全管理模式，以求獲得更好的安全管理效益。

2 智能化技術在污水處理工程施工安全管理中的應用

2.1 人員管理

2.1.1 需求分析

由于現場施工人員綜合素質參差不齊，安全意識比較薄弱，需要加強紙質版安全教育模式，降低理解難度，提供更真實的體驗，提高施工人員的安全認識水平，避免因主觀意識薄弱導致不安全行為。除了思想教育工作，本工程施工現場比較復雜涉及多個專業施工，需要加強施工人員行為監控，能夠全面掌握現場施工人員的進出情況、分布情況以及安全防護設施佩戴情況，避免因登記不嚴格導致人員隨意進出，同時，要加強危險區域監督管理，依靠人力資源很難做到全面、實時、準確地管控效果，需要通過工人行動軌跡判斷危險程度，避免誤闖入引發安全事故。

2.1.2 智能化技術應用

1）教育培訓

為確保教育培訓率100%，做好現場作業人員卡控，更好完善培訓資料和信息化管理，項目配備安全教育培訓多媒體工具箱，采用動漫視頻、在線答題等多媒體形式，直觀生動，極大提高了工人的學習熱情，可完成指紋錄入、身份識別、個人信息建檔、考核、閱卷以及培訓效果評價等一系列環節，同時，多媒體工具箱為每個參加培訓人員生成包含個人培訓信息的二維碼，可粘貼于安全帽后部，大幅提升項目安全教育培訓效果，有效確保了安全教育培訓全覆蓋。項目配備了智慧工地大數據中心，在VR安全體驗區，體驗者通過VR 眼鏡，可以直觀地體驗典型安全事故，通過虛擬現實環境，“親歷”安全事件，評估潛在安全風險，并尋求正確的預防措施，從而起到警示教育，增強安全防范意識。采用最新VR 技術，突破時空限制，體驗內容豐富，可以個性化定制，使安全體驗與教育相結合，全面夯實安全思想基礎[1]。

2）行為監控

為了避免無關人員隨意進出，需要加強施工現場的封閉管理。建立實名制通道，安裝人臉識別系統，現場人員必須錄入身份證信息，采集人臉數據，所有出入人員必須走實名制通道，經過人臉核驗無誤后才能放行。根據施工現場情況，合理劃分危險區域，在安全帽內設置Lora模塊，這種模塊具有定位功能，能夠實時采集人員位置信息，可以查看工人所處位置和運動軌跡，如果進入危險區域或者行動軌跡存在安全隱患，那么會自動發布預警，提醒管理人員核對相關信息，及時將危險區域人員撤離，尤其在管網施工階段，進行有限空間作業時，能實時掌握作業人員位置。另外，為預防因疲勞過度引發的安全事故，需要加強工作時長監控，通過實名制通道、現場監控、定位模塊，可以統計分析出相關人員的工作時長，控制作業時間，防止疲勞施工。

2.2 設備管理

2.2.1 需求分析

施工現場設備化作業較多，施工設備的安全運轉是施工安全管理的重難點，大部分設備都是人工操作的，對操作人員的技術水平和應變能力要求較高，如果存在違規操作問題，將會造成嚴重后果。采用傳統的設備監管方法，難以實現全面監管、提前預警的效果，需要通過智能化技術應用，輔助操作人員進行精準操控。比如，在塔吊施工時，如何避免超載、碰撞成為關鍵所在，需要通過載重數據采集，判斷分析出是否出現超載情況，并提醒操作人員采取相應處理措施。升降機也是工程建設常用的特種設備，用于輸送人員和物料，在實際施工過程中，可能會出現超速、超載、傾斜、防墜裝置故障、門鎖失效等安全隱患，容易引發重大安全事故，所以，也要提高升降機安全管理的智能化水平[2]。

2.2.2 智能化技術應用

地下箱體4 臺塔吊安裝了安全監控管理系統，該系統集互聯網技術、傳感器技術、嵌入式技術、數據采集存儲技術、數據庫技術等高科技應用技術為一體，能夠實現多方實時監管、區域防碰撞、群塔防碰撞、防傾翻、防超載、實時告警、實時數據無線上傳及記錄、實時視頻、精準吊裝、吊鉤可視化等功能。通過安裝位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、傾角傳感器等設備，通過綜合算法，監測塔吊的運行情況，將監測數據傳輸到智能安全管理系統中，如果發現數據超限，會立即啟動報警，通知現場管理人員和塔吊司機停止作業，立即整改，司機可通過顯示屏觀察吊裝物及四周環境，避免操作盲區，提高工作效率，保障操作安全。為了保證安全照明條件，需要在塔吊上安裝亮度傳感器，如果亮度數據低于設定值，會自動打開燈光，創造良好的安全施工環境。在塔吊與卸料平臺安裝載重傳感器，能夠實時記錄重量數據，當超過警戒值時，也會啟動報警，采取相關的處理措施。建立塔機防碰撞安全監測系統，遵循低塔讓高塔、后塔讓先塔、動塔讓靜塔、客塔讓主塔等基本原則，準確標定塔機坐標及角度后，無須控制器即可實現多臺塔機的自動連接組網功能，設置防碰撞區域，當吊臂進入危險區域后，可及時報警，全面監控塔群施工，防止塔群間碰撞，保證區域防碰撞設置安全、有效。構建施工升降機安全監控管理系統，結合無線通信、互聯網、AI、大數據等技術應用，能夠實現升降機運行狀態的實時監測，有效預防危險動作。該系統主要包括前端狀態識別模塊、駕駛員管理模塊、人數識別模塊、遠程視頻監控模塊等，其中，前端狀態識別模塊安裝在升降機內部，能夠實時監測升降機的載重、高度、速度、傾角、防墜裝置狀態、門鎖狀態等技術參數，當發生危險狀況時，可以通過語音提醒和截斷控制進行預警干預。駕駛員管理模塊裝配利用了人臉識別技術，識別駕駛人員的身份信息，在獲得相應權限的情況下才能進行操作，防止違規作業。人數識別模塊利用AI算法，可以智能識別升降機中的載乘人數，并與載重數據進行對比分析，實現超載檢測預警。遠程視頻監控模塊可以通過無線網絡將視頻數據上傳到云端平臺，實現遠程實時監控。另外，升降機安全監控管理系統能夠與BIM模型結合應用，在全面評估運行狀態的同時，實現準確定位的效果，方便在故障報警的第一時間組織維修工作。

2.3 過程管理

2.3.1 需求分析

施工過程安全管理與施工方案、施工工藝、施工監測、施工巡查等方面密切相關。如果施工方案不合理，可能會產生不同專業之間的施工矛盾，從而引發安全事故，同時，影響施工質量、進度、成本等其他目標的實現效果，所以，必須不斷優化施工方案，采取合適工藝技術，減少不同專業施工沖突，合理調配管理資源，實現更好地協調施工管理。加強施工過程實時監測，及時發現安全隱患，避免影響范圍的擴大，強化現場巡查管理，針對施工細節進行重點監控，檢查施工工藝做法是否符合安全性要求，結合智能化技術應用，自動識別施工安全隱患，彌補人工巡查管理存在的不足之處。對于深基坑、腳手架、高大模板等危險性較大的分部分項工程施工，需要加大重點環節的安全管控力度，盡可能降低事故發生概率[3]。

2.3.2 智能化技術應用

利用BIM 技術建立三維模型，解決不同專業分類的空間矛盾和沖突，通過施工模擬，優化施工方案，在安全技術交底時，可以結合BIM模型、VR、AR等技術應用，將安全管理重難點可視化呈現，同時，讓施工人員能夠以第一視角感受現場環境，查找危險源，采取有效的危險處置措施。加強危險等級較高的分部分項工程施工監控，構建各種智能化系統，有利于實現更好的安全管理效果。安裝基坑安全監測系統，主要包括智能感知系統、智能采集系統、監測云平臺，其中，感知系統負責感知被監測對象結構參數，采集儀對感知數據進行采樣分析，并實時上傳到云平臺，云平臺負責數據在服務器存儲、顯示、預警、數據分析等功能，實時監控基坑施工安全。構建模板智能化監測系統，加強對典型位置支撐構件的應變監測、支撐模板的位移監測、支撐模板的變形監測，通過安裝變形、位移、受力傳感器，采集實時數據，經過系統對比分析后，如果監測值超過安全閾值，就會觸發現場警報，同樣，應用腳手架智能化監測系統，針對傾斜、沉降進行實時監測，將位移傳感器安裝在關鍵節點，發生異常情況時，能夠及時響應。建立AI隱患識別系統，通過給攝像頭配置AI算法，智能監管人的不安全行為、物的不安全狀態，發現隱患后立即報警，報警信號同步推送至管理員，同時形成抓拍臺賬，保存于系統后臺數據庫。在現場巡查時，通過智能手機拍攝安全隱患照片，并上傳到安全管理系統中，推送給指定班組進行限時整改，實現安全隱患閉環管理[4]。

3 結語

綜上所述，污水處理工程具有其自身特點，涉及的施工專業較多，存在的安全風險相對較高，對施工安全管理提出了較高要求。針對以往管理過程中存在的問題，需要運用智能化技術，突破現有管理模式的束縛，增強全體人員安全意識，減少施工設備違規操作，加強施工過程實時監控，構筑全方位、立體化的施工安全管理網絡。