施工現(xiàn)場安全傳感技術(shù)應(yīng)用前景分析

牛天勇　席東暉　李燕冉

摘要：工程項(xiàng)目安全管理問題是我國工程建設(shè)領(lǐng)域監(jiān)管的重要內(nèi)容?，F(xiàn)有安全管理體系下的安全事故數(shù)據(jù)表明因施工現(xiàn)場高處墜落等四種致因?qū)е碌陌踩鹿屎蛡鰯?shù)目較大，亟需借用新型安全管理手段來提高安全管理成效。本文描述了施工現(xiàn)場安全傳感技術(shù)的主要類別和應(yīng)用方向，并結(jié)合工程建設(shè)領(lǐng)域和現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展來分析安全傳感技術(shù)的應(yīng)用前景。最后，本文提出了施工現(xiàn)場安全傳感技術(shù)研究和應(yīng)用的相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：施工現(xiàn)場；工程項(xiàng)目；傳感技術(shù)；信息技術(shù)

一、引言

我國建筑業(yè)安全管理工作一直處于嚴(yán)抓、嚴(yán)防、嚴(yán)控的階段，但大量安全事故卻層出不窮，更不乏具有惡劣社會影響和大量人員傷亡的重大安全事故。因此，認(rèn)真分析工程項(xiàng)目安全管理工作的規(guī)律，準(zhǔn)確辨識和管理危險源，降低事故發(fā)生的概率和危害程度就成為當(dāng)前安全管理工作的重中之重。在各項(xiàng)工作中，安全預(yù)防是一項(xiàng)核心并且特殊的工作，需要投入大量資金、人力和物力，并且要不斷創(chuàng)新預(yù)防預(yù)警方法，提高安全管理效果。

二、工程項(xiàng)目安全管理的特點(diǎn)和趨勢

近十幾年，我國建筑業(yè)一直處于繁榮發(fā)展階段，各種專業(yè)和不同規(guī)模的建筑公司承擔(dān)著大量工業(yè)與民用建筑，以及基礎(chǔ)設(shè)施建筑的建設(shè)工作。隨著大量層數(shù)高、跨度大、技術(shù)復(fù)雜、工期成本和質(zhì)量目標(biāo)較高的工程的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的人員能力、管理及技術(shù)水平都需要得到改進(jìn)提升，以適應(yīng)復(fù)雜情況的出現(xiàn)。從安全管理的角度來講，要充分認(rèn)識安全管理的特點(diǎn)，把握安全管理和安全技術(shù)的發(fā)展趨勢，提高企業(yè)和項(xiàng)目部的整體安全管理水平。

（一）工程項(xiàng)目安全管理的特點(diǎn)

安全事故主要發(fā)生在施工現(xiàn)場，是在施工全過程中安全隱患不斷積累并被觸發(fā)的結(jié)果。因此，工程項(xiàng)目安全管理的地點(diǎn)較為集中。同時，工程項(xiàng)目安全管理還是一項(xiàng)綜合性的工作，它貫穿從項(xiàng)目勘察、建造到使用全壽命周期，并涉及組織、管理、技術(shù)、人員、機(jī)械、交通等多個方面。另外，工程項(xiàng)目安全管理的階段性較強(qiáng)，在不同的階段有不同的內(nèi)容和工作重點(diǎn)。歸根結(jié)底，工程項(xiàng)目安全管理工作是一項(xiàng)因果型的工作，事故的發(fā)生基本都有對應(yīng)的危險源和觸發(fā)條件。

（二）工程項(xiàng)目安全管理發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前的工程項(xiàng)目安全管理工作已經(jīng)有較為完善的安全生產(chǎn)法規(guī)，各企業(yè)也制定了詳細(xì)的安全管理制度和表格化管理流程。但大量有規(guī)律的安全事故數(shù)據(jù)表明當(dāng)前安全管理體系已經(jīng)遇到了管理效率瓶頸，其基本現(xiàn)狀表現(xiàn)有：項(xiàng)目安全投入程度不夠；從業(yè)人員安全觀念薄弱，安全知識匱乏；項(xiàng)目安全管理信息化技術(shù)研究和應(yīng)用程度較低；項(xiàng)目安全預(yù)案執(zhí)行力弱，危險源管理失控；項(xiàng)目安全管理的針對性研究較少等。

（三）工程項(xiàng)目安全管理趨勢

隨著工程建設(shè)領(lǐng)域管理和技術(shù)的發(fā)展，工程建設(shè)領(lǐng)域的時代特征和發(fā)展趨勢逐步明顯。在這個背景下，工程項(xiàng)目的安全管理將在人員管理、系統(tǒng)化數(shù)據(jù)管理、法制化管理、信息化管理等方面齊頭并進(jìn)，提高安全管理層次。具體來說，工程項(xiàng)目安全管理的趨勢可以描述為安全管理系統(tǒng)化；安全科技應(yīng)用普遍化；安全從業(yè)培訓(xùn)規(guī)范化；安全管理法制化；安全投入固定化等等。

三、施工現(xiàn)場安全傳感技術(shù)的類別和應(yīng)用范圍

施工現(xiàn)場是工程項(xiàng)目安全管理的重點(diǎn)區(qū)域，主要工作就是危險源管理、施工過程安全監(jiān)控、施工人員交底與培訓(xùn)等等。在這個過程中需要處理大量的數(shù)據(jù)和信息，而有效的數(shù)據(jù)和信息是保證施工現(xiàn)場安全的重要內(nèi)容。施工現(xiàn)場安全數(shù)據(jù)和信息的獲得一方面是通過人為觀測、檢查等方式來獲得的，另一方面是通過技術(shù)的手段來獲取的。安全傳感技術(shù)是由傳感器、數(shù)據(jù)傳輸方式和信息處理識別等構(gòu)成的，是獲取安全數(shù)據(jù)和信息的重要方式。其中，傳感器是傳感技術(shù)中的核心內(nèi)容，本文依據(jù)傳感器的類別來區(qū)分安全傳感技術(shù)如下。

（一）環(huán)境感應(yīng)型

工程項(xiàng)目安全事故的發(fā)生主要原因歸結(jié)為人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境的不安全因素和管理缺失，其中人的不安全行為一方面是意識或?qū)I(yè)知識不夠而導(dǎo)致的，另一方面是由于環(huán)境的不安全因素導(dǎo)致的。施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多變，土方溫度傳感器、空氣溫濕度傳感器、雨量傳感器、光照傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器等環(huán)境感應(yīng)型傳感器都可以及時獲取施工環(huán)境突變狀態(tài)，并轉(zhuǎn)換為人出現(xiàn)不安全行為的警示數(shù)據(jù)。

（二）位移應(yīng)變型

隨著進(jìn)度的推進(jìn)，部分施工部位也有位移和應(yīng)變等方面的技術(shù)要求，來測量位移、力、力矩、壓力、加速度、重量等數(shù)據(jù)。位移傳感器和應(yīng)變傳感器的數(shù)據(jù)獲取和傳輸、識別、處理將使工程項(xiàng)目管理方及時獲取受控部位的安全狀態(tài)，以及后續(xù)管理和技術(shù)措施。

（三）智能交互型

施工現(xiàn)場的交叉作業(yè)和立體施工使人、機(jī)械設(shè)備等呈現(xiàn)移動狀態(tài)，避免碰撞、臨邊越界、孔洞墜落等就成為安全管控的重點(diǎn)。事實(shí)上，高空墜落和物體打擊都是工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場的常見傷亡致因，且比例較高。智能交互型傳感器主要包含位置傳感器、距離傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、觸覺傳感器等，可以進(jìn)行即時的、動態(tài)的數(shù)據(jù)交換，確保施工安全。目前常見的安全質(zhì)量視頻監(jiān)控技術(shù)就屬于智能交互型傳感技術(shù)。

傳感器是傳感技術(shù)的核心，與之相配合的是數(shù)據(jù)傳輸和信息識別處理技術(shù)。目前數(shù)據(jù)傳輸主要包含有線和無線兩種方式，且隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展在時效性和準(zhǔn)確性上大幅提高。信息識別及處理技術(shù)是以電子信號識別及處理、安全管理大數(shù)據(jù)庫建設(shè)、信息系統(tǒng)建設(shè)等為核心的，可以起到自動報警、數(shù)據(jù)記錄、即時監(jiān)測、事故快速反應(yīng)等功能。

四、施工現(xiàn)場安全傳感技術(shù)的應(yīng)用前景

本文根據(jù)我國2008～2012年的工程建設(shè)安全事故進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和歸類分析，繪制出五年間各類事故致因?qū)е碌氖鹿始皞鰯?shù)目，詳見下圖。從圖中可以看出，消除高處墜落、起重傷害、坍塌、物體打擊等四類事故的數(shù)目將可以大幅降低傷亡數(shù)據(jù)。而這四類事故僅靠傳統(tǒng)的管理和技術(shù)手段已無法進(jìn)行優(yōu)化控制，亟需依靠現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)等進(jìn)行管理升級。

傳感技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)一起被稱為現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱。當(dāng)前我國現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展迅猛，傳感技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用力度逐步加大，依托于現(xiàn)代信息技術(shù)的新型管理模式正在多個行業(yè)快速推進(jìn)。建筑行業(yè)作為傳統(tǒng)性較強(qiáng)、技術(shù)含量復(fù)雜、從業(yè)人員多、危險源多變的國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，迫切需要加強(qiáng)現(xiàn)代信息技術(shù)的研究和應(yīng)用實(shí)施。

首先，從技術(shù)上來看，以傳感技術(shù)為主的現(xiàn)代信息技術(shù)已經(jīng)能夠解決工程項(xiàng)目安全管理所需信息和數(shù)據(jù)的需求；其次，從上圖所示數(shù)據(jù)分析來看，安全傳感技術(shù)的應(yīng)用空間廣闊，能在項(xiàng)目施工階段的多個環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)施；再次，隨著綠色建筑、智能建筑、BIM建造、建筑工業(yè)化的推進(jìn)，建筑業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)、信息化、智能化、現(xiàn)代通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的需求越來越迫切；最后，大量接受現(xiàn)代信息技術(shù)教育和實(shí)踐的高素質(zhì)人才快速融入建筑業(yè)企業(yè)和相關(guān)管理部門，為現(xiàn)代信息技術(shù)的研究、推廣和應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。綜合來看，安全傳感技術(shù)具備很好的實(shí)施背景和技術(shù)積累，可以為工程項(xiàng)目的安全管理工作提供更多支持，應(yīng)用前景廣闊。

在安全傳感技術(shù)的研發(fā)和實(shí)施過程中要爭取幾個方面的保障。一是行業(yè)主管部門的政策和資金支持，將其納入規(guī)定的安全投入成本范疇，避免因較低利潤導(dǎo)致的投入缺失。二是行業(yè)內(nèi)研究型企業(yè)和科研院所、高校等要加強(qiáng)對工程項(xiàng)目傳感技術(shù)的研發(fā)和實(shí)施模式探索，以系統(tǒng)化的解決方案來提供支持。三是工程項(xiàng)目各參與方等要積極推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，搭建信息共享平臺，加強(qiáng)信息、數(shù)據(jù)的傳輸與處理。四是行業(yè)內(nèi)從業(yè)人員的教育與培訓(xùn)要強(qiáng)化對現(xiàn)代信息技術(shù)、專業(yè)軟件等信息化能力的知識普及和技能訓(xùn)練。最后，還要積極學(xué)習(xí)國外建筑業(yè)及國內(nèi)其他行業(yè)的傳感技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，避免過度依賴單一技術(shù)（比如施工現(xiàn)場的視頻監(jiān)控系統(tǒng)）來實(shí)現(xiàn)安全管理工作。

五、結(jié)語

抓好工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場的安全管理工作是保證行業(yè)秩序、企業(yè)運(yùn)營的重要內(nèi)容。安全傳感技術(shù)內(nèi)容豐富，可以很好的解決現(xiàn)有安全管理體系面臨的安全監(jiān)控、安全預(yù)警和信息處理等難題。安全傳感技術(shù)的研究和應(yīng)用是建筑業(yè)現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用的一部分內(nèi)容，發(fā)展前景廣闊，但在其發(fā)展過程中要尤為注意觀念轉(zhuǎn)變、政策支持、技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)等關(guān)鍵工作?？傊┕がF(xiàn)場安全傳感技術(shù)將為成功的工程項(xiàng)目管理提供更多保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.工程質(zhì)量安全監(jiān)管事故快報系統(tǒng)[EB/OL].http：//www.mohurd.gov.cn/，2013-01-20.

[2]朱雅娜，王藝瑋，宋雨霏，牛天勇.工程項(xiàng)目安全管理發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析[J].時代金融，2013（03）.

[3]牛天勇.基于PHA-LEC法的建筑工程項(xiàng)目安全評價問題研究[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2012（07）.

[4]楊俊平，馬坤.淺析我國建筑施工安全中五大類事故的原因[J].科技風(fēng)，2011（10）.

[5]李曉東，孫悅.2010年我國房屋市政工程生產(chǎn)安全事故分析[J].土木工程學(xué)報，2011（S1）.

*本文受北京市大學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng)業(yè)行動計劃“基于物聯(lián)網(wǎng)的工程項(xiàng)目安全管理模式研究”項(xiàng)目資助。

（作者單位：北方工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院）