建筑結構施工安全智能化監測關鍵技術研究

摘 要：建筑施工安全是關乎人民生命財產安全的重要問題，近年來建筑施工安全事故頻發，引起了社會各界的廣泛關注。本文旨在剖析建筑施工安全的現狀及其存在的問題，探究智能化監測技術在該領域的應用潛力，并提出針對性的解決方案。通過深入解析建筑施工安全事故的特征，揭示其多樣性、復雜性與時段性，進而探討智能化、云計算、大數據等技術的融合應用，以期達到提高施工安全監測水平的目的。

關鍵詞：建筑結構；施工安全；智能化監測；技術文章編號：2095-4085（2025）02-0220-03

0 引言

建筑工程施工中，安全問題存在事故多樣化、原因復雜等特點。目前，很多企業在安全監測方面依然采用傳統人工監測的方法，效率低、效果差；而通過合理地應用智能化監測技術有助于突破傳統監測方法的限制，進而提高安全監測水平［1］。

1 建筑施工安全現狀及問題分析

1.1 建筑施工安全事故特點

建筑施工屬于高風險行業，安全風險因素多，一旦發生安全事故會對人們生命財產安全造成嚴重的威脅。為了更好地促進建筑施工安全，企業首先要明確建筑施工安全事故的特征。建筑施工安全事故有如下特征。

（1）事故種類的多樣化。在建筑施工中，可能會出現高處墜落、物體打擊、機械傷害、觸電及火災等各種事故。

（2）事故發生的原因比較復雜。建筑施工安全事故主要是由人員因素、物因和環境因素造成，如操作不當、設備故障和氣象條件。

（3）事故的發生具有時段性。建筑施工安全事故頻發于施工高峰期及惡劣天氣條件，往往釀成不可小覷的嚴重后果。這類事故不僅會導致人員傷亡、財產損失，還會對工程質量產生深遠的負面影響。

1.2 建筑施工安全現狀分析

建筑行業一直是安全事故多發的行業，盡管我國相關機構已經實施了多項安全管理措施，安全事故的發生率依然居高不下。究其原因，主要是因為施工現場環境的復雜性、施工環節多且專業性強，加上人員的綜合素質水平有待提高、流動性高等問題，均導致安全管理的難度加大。當前我國建筑很多施工現場安全管理基本上是依靠人工監督以及傳統的監測手段來實現，如定期檢查，安全教育等。盡管這些措施在一定程度上降低了事故風險，但仍然無法從根本上解決安全問題。所以，需要引進智能化的監測技術來提升安全管理水平。當前，智能化監測技術在建筑施工安全領域已取得初步成效，諸如智能安全帽、無人機巡查及傳感器等先進手段已在部分施工現場得到應用，實現了對作業環境的實時監測。然而，受限于技術成熟度及成本因素，智能化監測技術在施工現場的全面推廣尚需進一步完善與優化［2］。

1.3 建筑施工安全影響因素

當前影響建筑施工現場安全的因素較多，具體可以總結為人的因素、物的因素、環境因素、管理方法因素。

（1）人的因素。在建筑施工安全中，人是關鍵要素，但是也是引發安全事故的重要原因。在實踐中，一些施工人員安全意識淡薄，未充分認識到安全操作規程的意義，致使施工中違規操作時有發生。另外施工現場人員流動性較大、作業人員素質良莠不齊等也是造成安全事故發生的主要因素。

（2）物的因素。建筑施工中所用材料、設備和工具都有可能是安全事故發生的導火索。如設備老化、失效或使用不當等均會造成嚴重的安全事故。另外，施工現場安全防護設施不夠健全，比如安全網和防護欄的缺失均會是安全事故發生的潛在因素。

（3）環境因素。建筑施工環境錯綜復雜，天氣狀況和地理位置均會對施工安全構成影響。惡劣天氣可能導致施工暫停乃至安全事故，而施工現場周邊的交通與居民區環境同樣對施工安全至關重要。

（4）管理因素。建筑施工安全管理對保障施工安全具有重要意義。然而，在實際施工過程中，部分施工現場的安全管理仍面臨諸多挑戰。諸如安全管理人員配備不足、安全管理體系不健全以及安全培訓與教育不到位等問題，均可能成為引發安全事故的潛在誘因。

2 智能化監測技術類型、原理及方法

2.1 傳感器技術

傳感器技術在智能化監測技術中占據著核心地位，其是通過采集施工現場位移、應力和振動等多種信息來達到對建筑結構實時監控的目的。傳感器可安裝于建筑結構的各個關鍵部位，對結構健康數據進行實時采集，然后通過無線傳輸技術傳遞到監控中心。比如，智能化監測技術能夠實現建筑施工過程的實時監控，及時發現安全隱患。通過實時采集施工現場的位移、應力及振動等核心參數，并運用先進的數據分析技術進行深度處理與精準分析，能夠有效地識別出建筑結構的異常狀態，進而為事故預防工作提供堅實的信息保障。此外，智能化監測系統還具備預警潛在安全風險的能力，便于提前采取針對性的預防措施，有效規避事故的發生。

2.2 數據處理與分析技術

采集的原始數據中含有大量噪聲及冗余信息，若要從中提取出寶貴信息就必須對其進行加工與分析。數據處理以濾波、去噪和特征提取為主，數據分析涉及模式識別和故障診斷方法。智能化監測技術擁有較強的數據處理及分析能力，可以快速準確地處理及分析海量監測數據，并且能有效地改善數據質量，消除噪聲及冗余信息并提取有價值的特征。另外，利用模式識別、故障診斷等數據分析手段，還能對數據中存在的規律與趨勢進行深度挖掘，從而對施工安全起到更加有力的保護作用。借助上述技術，能夠高效地識別建筑結構中的異常情況，并為事故預防工作提供有力的數據支持［3］。

2.3 云計算與大數據技術

智能化監測技術會產生龐大的數據量，單一的計算資源難以應對這一挑戰。為此，技術人員可運用云計算與大數據技術，將數據存儲與計算任務靈活分配到多臺服務器上，以實現海量數據的快速處理與分析。智能化監測技術與云計算、大數據的結合，不僅使得海量數據得以快速處理與分析，通過優化任務分配，還能充分發掘計算資源的潛力，顯著提升數據處理的速度與效率。同時，數據挖掘技術的運用，能在繁復的數據中洞悉規律性信息，進而為施工安全提供更加堅實的支撐。

2.4 人工智能與機器學習技術

人工智能與機器學習技術同樣在智能化監測領域扮演著舉足輕重的角色。通過運用神經網絡和支持向量機等多種算法，能對建筑結構中的故障模式進行深入的學習和識別。該監測系統可通過對模型參數的持續優化實現較高的識別準確率，進而提升安全預警可靠性。例如，利用神經網絡和支持向量機等先進技術，系統能夠學習和識別建筑結構中的故障模式。該監測系統通過不斷優化模型參數，能夠實現較高的識別準確率，從而顯著提升安全預警的可靠性。這些高度智能化的算法展現出了強大的自適應能力，能夠靈活應對各種復雜的施工環境和工況，具備優異的適應性。

3 工程案例分析

為了更好的探究建筑結構施工過程中的安全智能化監控關鍵技術，本文以具體的工程項目為研究對象，分析智能化監測技術的應用要點。某學校建筑總用地面積約為54738.7m2，擬建總建筑面積為54866.09m2。傳統施工安全監測方法多靠人工現場檢查和經驗判斷，其效率較低，具有一定隱患。在科學技術不斷發展的今天，智能化監測技術已經逐步被運用到了建筑結構的施工安全方面。對建筑結構施工安全智能化監控關鍵技術進行研究，旨在提高施工安全監控工作的效率與準確性。下文將著重闡述監測數據的獲取和處理、結果分析和討論。

3.1 監測數據采集與處理

建筑結構施工安全監測已逐漸向智能化方向發展，并形成了集多種學科精髓于一體的復雜而又巨大的系統工程。在這一過程中，必不可少的就是硬件和軟件的同步進行，二者共同組成施工安全智能監控的基石。根據該工程實際情況，技術人員采取的是創新性監測技術方案，該方案是將光柵纖維傳感器、壓電材料傳感器等技術與攝影及視頻測量技術相結合（見圖1），具有智能化監測領域各種技術協同配合、綜合應用的特點。

智能建造的核心是實行準確的信息監控，借助先進的攝像傳感器、門禁技術以及環境監測設備（如溫濕度傳感器），對建筑工地的人員、設備、材料、施工方法以及環境等關鍵要素進行全天候實時追蹤與監管。該工藝在促進作業效率、降低人工勞動強度的同時，質量、安全等風險明顯降低。在該工程中，技術人員對施工安全智能化監測進行了綜合建設，其全方位施工安全智能化監測內容（見圖2）。

在當代建筑工地安全監管領域，智能化監測系統的構建需從設備層面實現全面自動化，數據處理層面達到智能化水平，而算法層面則需邁向智慧化新高度。本工程項目巧妙融合了先進的BIM技術、高效的軟件工具、物聯網技術以及尖端的數據庫管理系統。這些技術整合了包含幾何、空間、物理屬性、經濟成本及物流管理等在內的多維度施工安全信息，借助高精度的數據采集與傳輸設備、計算機輔助操作平臺及物聯網設施（見圖3），共同構筑起智能化施工安全監測體系。該系統通過物聯網精密接口與高效的數據庫管理，確保了信息的實時精準流通。計算機輔助設備的運用不僅大幅提升了運行效率，還有效降低了人為錯誤的風險。整套系統的精心設計與實際應用，彰顯了工程安全監管向智能化轉型的堅定步伐，標志著建筑行業安全管理邁入了一個全新的發展階段［4］。

3.2 結果分析與討論

在進行建筑結構施工安全監控智能化研究時，深入分析與探討所得資料是必不可少的環節。在該工程中，技術人員通過使用智能化監測系統，保證了工程安全施工，最終未發生重大安全事故。可見，通過合理應用安全智能化監測技術，可以提高安全管理效果。

（1）對監測數據做統計分析，主要有描述性統計以及相關性分析。通過上述分析可對數據分布特征及相關性特征有一個初步認識，并為后續分析探討提供依據。

（2）本文采用BIM技術、傳感器技術等相結合的方法，分析監測數據，從而明確隱藏在數據當中的信息。安全管理人員利用這些技術可以在數據上找出規律與趨勢，進而對施工安全進行預警與預報。

（3）根據工程背景及實際情況對監測結果進行案例分析與探討，能夠深刻認識到監測結果所具有的現實意義，并從監測結果中找出存在的問題與不足，便于為之后的研究與完善奠定基礎。

4 結語

綜上所述，建筑施工安全問題是一個復雜而關鍵的議題。隨著建筑行業的快速發展，施工安全事故頻發，給人們的生命與財產安全帶來了巨大挑戰。建筑施工安全事故具有多樣化、復雜性與時段性并存的特征。針對建筑施工安全存在的諸多問題，本文從人的因素、物的因素、環境因素及管理因素四大維度進行了細致分析，揭示了安全意識淡薄、人員素質不高、設備老化、惡劣天氣條件以及安全管理體系不健全等關鍵致因。鑒于此，引進智能化監測技術，提升安全管理效能，已成為破解建筑施工安全難題的關鍵所在。

參考文獻：

［1］鐘天杰，孫劍，葉建新，等.基于區塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監測系統的研究與實踐［J］.工程質量，2022，40（5）：74-78.

［2］李笑林，楊璐，許鎮，等.建筑結構安全智能化監測研究現狀及展望［J］.土木工程與管理學報，2021，38（5）：152-164.

［3］袁兵，曾如財，易麗蓉，等.智能監測系統在歷史文化建筑結構安全監測中的應用［J］.重慶建筑，2020，19（12）：5-7.

［4］張陽.建筑結構施工安全智能化監測關鍵技術研究［D］.大連：大連理工大學，2020.