智能化安全防護棚在高墩施工中的應用與創新

摘要：為減小高墩施工建設中存在的安全風險，以某項目工程中高墩安全防護棚建設為工程背景，闡述智能化安全防護棚在高墩施工中的應用與創新。研究結果表明：智能化安全防護棚的實施，可使該項目在安全事故發生率大幅度降低，施工效率提高10%。同時可強化作業人員的安全意識，降低過程中因環境因素帶來的安全風險。

關鍵詞：高墩施工；智能化安全防護棚；安全管理；創新技術

0" "引言

隨著現代建筑行業的快速發展，高墩施工逐漸成為施工領域的重要組成部分。由于施工環境復雜、作業高度高、機械設備多、作業人員多，其安全管理顯得尤為重要[1-2]。傳統的安全防護措施往往存在不完善、不及時的問題，導致安全隱患頻繁發生[3]。為降低高墩施工中的安全風險，智能化安全防護棚應運而生[4-5]。

為減小高墩施工建設中存在的安全風險，本文基于實際工程對安全防護棚的需要，對智能化安全防護棚在高墩施工中的應用進行分析，并探討其創新技術及應用效果，為這一新興技術的具體應用提供可參考的施工經驗。

1" "工程背景

某公路項目工程路線總長度為16.32km。其中某橋梁左幅橋面的中心樁號為ZK15+167，橋全長為692m；右幅橋面的中心樁號為YK15+135、橋全長為672m。上部結構計劃采用PC連續箱型梁。下部為墩柱+橋臺+樁基礎組合結構，橋墩柱高度位于35m以上，該結構包括四節墩柱以及三個墩柱系梁。

設計防護棚架對施工安全進行保護，在保證棚架兩端需超出梁體兩側邊緣3.5m以上的原則上，設置防護棚架尺寸為20m×6.5m，其采用正搭式進行構建，棚架的最小凈空為6m。防護棚架側視圖如圖1所示。防護棚架現場施工如圖2所示。

2" "防護棚搭建施工工藝

2.1" "傳統防護棚搭建

2.1.1" "施工流程

安全防護結構材料結構形式為框架結構，安裝方式為立柱安裝，即將立柱固定在基礎上，根據設計高度調整立柱長度，確保其垂直。再進行橫桿與斜撐安裝，以增強防護棚的穩定性和抗風能力。同時根據設計要求安裝防護網或其他覆蓋材料，確保施工區域的安全性。高墩施工防護棚結構如圖3所示。

2.1.2" "傳統防護棚中高墩施工安全管理難點

高墩施工中存在的安全管理難點包括外部人員無防護措施隨意進入施工現場，小件物體掉落造成的物體打擊，施工點相對獨立分散災難監控與預警不及時等，這些安全管理難點是傳統安全防護棚不能夠解決的。

2.2" "智能化安全防護棚搭建

針對上述管理難點，建立智能化安全防護棚，主要搭建方法如下：

在橋梁梯籠、塔機底部制作安裝竹膠板+鋼板組成的軟硬雙層防護系統，對墜落范圍、安全通道進行全封閉，消除高空墜物打擊風險。

設置人臉識別、指紋鎖，組成出入管理系統，錄入培訓合格的作業人員、項目管理人員相關信息，從固定通道通過人臉識別、指紋開鎖進入現場。

設置紅外線感應語音提示器，組成風險預警提醒系統。作業人員進入工地、靠近臨邊、孔洞處，系統自動提示戴好安全防護用品、臨邊請勿靠近、遵守安全操作規程等內容，提高作業人員對安全的關注力和警惕性。

設置視頻攝像頭及AL抓拍系統，構成監控系統，識別作業人員是否存在違章行為，及時進行抓拍。設置聲光報警器、應急照明、逃生指示、應急電話組成應急疏散系統。一旦發生緊急情況，現場作業人員可通過手動報警按鈕，一鍵實現報警求救。

3" "智能化安全防護棚關鍵技術與創新技術

智能化安全防護棚核心目標是提高安全防護的智能化水平，增強人員和財產的保護能力。針對施工人員較多，且人員身份復雜，為準確核實相關工作人員身份，保證相關人員出入安全，利用現代人臉智能化識別技術，以及相關災害監控預警技術共同服務于高墩施工，確保施工安全。

3.1" "關鍵技術的應用

3.1.1" "現場監控預警技術

將物聯網（IoT）集成，通過傳感器和智能設備的集成，實現實時監測和數據采集，能夠及時發現潛在安全隱患。配裝自動化應急響應系統，一旦發生事故，該系統能夠自動啟動應急預案，例如報警、通知相關人員和緊急服務等。采用智能監控系統，配置高分辨率攝像頭和視頻分析技術，實時監控周圍環境，識別異常活動。

安裝環境傳感器以監測溫度、濕度、風速等。動態防護功能能夠根據外部環境變化自動調整防護措施。該工程施工中，若遇到當風速超過危險值現場吊裝工作仍在作業，智能化安全防護棚系統可以自動進行決策，啟動警報或關閉某些設施，對現場工作人員進行實時保護。

3.1.2" "人臉識別技術

結合人臉識別技術，確保只允許授權人員進入防護棚。基于移動端信息系統，現場工作人員可以通過手機應用程序實時查看監控畫面、接收通知。

高墩施工前，將現場管理人員、工人等身份信息、通訊信息錄入驗證系統和信息系統，在人員進入防護棚時區別工作人員與非工作人員，且在某處發生危險時可以通過通訊告知現場工作人員，進而在保障了入場人員身份確定、消息的及時傳達，提高了人員作業安全性以及施工效率。

3.1.3" "節能環保技術

采用綠色建筑材料和可再生能源系統等節能環保技術。此次工程針對防護棚中用電設備電力來源采用太陽能發電系統，可為防護棚提供清潔能源，以響應國家低碳經濟政策。

3.2" "創新技術應用

3.2.1" "物聯網技術

物聯網技術為智能化安全防護棚的實現提供了技術支持。通過傳感器及其物聯網技術，能夠實現對環境、設備和人員的全面監控。同時，云計算技術的應用，使得數據存儲和分析變得更加便捷。

在項目中對施工環境中煙塵濃度、危險氣體，施工設備是否正常運行，人員施工是否符合規范要求進行了實時監控，及時規避了設備漏電危險和施工人員施工順序操作的不規范，保證生命財產安全。

3.2.2" "無人機監測技術

結合無人機的引入可以實現對高墩施工現狀的空中監控。無人機配備高清攝像頭和傳感器，能夠實時獲取施工質量和安全狀況，及時上報數據，為管理決策提供依據。

例如，在掛籃拆除過程中，該項目運用了無人機對掛籃底模、側模拆除下放的平衡狀態進行實時監測，動態進行調整，進而使下放物體保持平衡，讓吊裝設備均勻受力，確保拆除過程安全。掛籃拆除中無人機監控如圖4所示。

3.2.3" "大數據分析技術

智能化安全防護棚能夠對收集到的各種數據進行深入分析。例如，對施工危險因素及其發生頻率、作業人員的工作狀態等進行監控，可以收集施工中的遇到的電氣火災、惡劣天氣、工人違規操作、機械設備故障和高空墜物等危險數據，并對應采取相應的安全防護措施，為今后高墩施工中智能化安全防護棚的方案設計和優化在數據及技術方面提供支持。

3.2.4" "人工智能技術

智能化技術的應用，使得安全防護棚的監測系統能夠不斷學習和提升識別能力。例如，基于深度學習的模式識別可以在監測過程中識別異常情況，提高預警精度。

在本工程項目施工中，在火災方面，深度學習卷積神經網絡CNN算法，可以從視頻監控數據中自動提取圖像特征，識別火災的火焰和煙霧，有效區分正常場景和火災場景，實時識別現場火災發生。在漏電方面，漏電故障通常會在電流信號中產生異常波動，通過實時監測電流傳感器的數據，深度學習卷積神經網絡CNN模型可以分析電流波形并識別出漏電模式。

4" "智能化安全防護棚效果

4.1" "提升安全性

智能安全防護棚通過集成監測系統，可以實時監測施工現場，減少事故發生率。在本工程中，共施工249個墩柱，其中135個使用智能化安全防護棚，未發生安全事件。另114個墩柱使用傳統防護棚，經統計發生4起安全事故或險性事件。未使用智能化安全防護棚的高墩施工發生事故概率為3.5％。由此可見，智能化安全防護棚的使用可以有效避免事故的發生。

4.2" "提高施工效率

通過智能化管理，施工現場的物料、人員調度更加合理，工人可以在更安全的環境中工作，減少因環境不安全而導致的停工時間。如根據本工程施工統計資料，在墩柱施工中，使用智能化安全防護棚的墩身每循環平均施工時間為72h，未使用智能化安全防護棚的墩身每循環施工時間平均為80h，施工效能提高約10%。

4.3" "實現智能監控與管理

通過數字化管理平臺，施工企業可以實時獲取施工進度、人員出勤、物資使用情況等數據。根據監控設施捕捉設備運用和施工前線狀況，發現相對于之前需專人看守，提高了人員利用率，且對保障設備安全上具有一定作用。

4.4" "可監測火災、漏電事故發生

根據實時對該項目的監測，共檢測出項目危險火源、漏電等潛在危害5起，有效的避免了事故發生。

5" "結束語

為減小和優化高墩施工建設中存在的安全風險和管理難題，本文以某項目工程中高墩安全防護棚建設為工程背景，闡述智能化安全防護棚在高墩施工中的應用與創新。研究結果表明：

通過智能化安全防護棚的實施，該項目在橋梁高墩施工中安全事故發生率上可以很大程度降低，施工效率提高了10%。應用智能化安全防護棚，有效控制進入高墩作業區域的人員，對作業環境實施監測，降低過程中因環境因素帶來的安全風險，如檢測出項目危險火源、漏電等潛在危害5起。

同時強化了作業人員的安全意識，提升了現場的管控力度和應急救援工作的效率，極大地保障了施工人員的人身安全。通過該棚架的設置，展現了項目安全創新實力，提高了現場標準化形象，也展現了企業的安全管理實力。

參考文獻

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