基于KanBIM與WSN的施工項(xiàng)目安全預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建研究

郭玉瑩，劉　　全　

（1.　上海電氣電站環(huán)保工程有限公司，上海　201108，E-mail：guoyuying1991@163.com；　2.　南京工業(yè)大學(xué)　經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江蘇　南京　211816）

基于KanBIM與WSN的施工項(xiàng)目安全預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建研究

郭玉瑩1，劉全2

（1.上海電氣電站環(huán)保工程有限公司，上海201108，E-mail：guoyuying1991@163.com；2.南京工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江蘇南京211816）

摘要：針對(duì)目前施工項(xiàng)目中安全管理方法落后，安全監(jiān)測(cè)過(guò)程及安全狀態(tài)無(wú)法可視化顯示、安全預(yù)警信息傳遞不及時(shí)及信息溝通不暢等問(wèn)題，提出了基于KanBIM與WSN的施工項(xiàng)目安全預(yù)警系統(tǒng)，包括KanBIM單元，WSN單元，信息協(xié)同單元，安全預(yù)警單元。系統(tǒng)中利用KanBIM制定施工項(xiàng)目的各階段計(jì)劃，利用WSN實(shí)時(shí)采集計(jì)劃中確定的監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，對(duì)獲取的全面信息進(jìn)行協(xié)同處理并在Kanban中可視化展示，一旦超出預(yù)警值則實(shí)時(shí)發(fā)出預(yù)警通知。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目各參與方之間安全信息的實(shí)時(shí)溝通與交流，同時(shí)顯著增強(qiáng)了安全預(yù)警效果，有助于實(shí)現(xiàn)建筑施工項(xiàng)目安全預(yù)警的實(shí)時(shí)化、可視化、信息化，對(duì)提升企業(yè)的安全管理水平具有一定意義。

關(guān)鍵詞：KanBIM；無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)；安全預(yù)警；可視化顯示

根據(jù)國(guó)際職業(yè)安全和健康協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，建筑行業(yè)在所有行業(yè)中的事故發(fā)生率一直居高不下，引發(fā)事故的主要原因有工人的不安全行為，施工現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境，缺乏科學(xué)有效的安全管理等，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)械操作不當(dāng)以及形成不安全的工作方法和工作程序［1］。傳統(tǒng)的安全管理方法，如事前工人安全培訓(xùn)和事中日常的安全例行檢查等方式已不能應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜變化、人員流動(dòng)性大的情況，因此，高效的安全監(jiān)控及預(yù)警在施工項(xiàng)目安全管理中起著十分重要的作用。

現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展及應(yīng)用為彌補(bǔ)傳統(tǒng)安全管理方法的不足提供了解決的思路。郭紅領(lǐng)等［2］集成BIM和PT技術(shù)構(gòu)建出工人不安全行為預(yù)警系統(tǒng)，有效預(yù)防現(xiàn)場(chǎng)事故的發(fā)生；Chae S等［3］利用RFID技術(shù)對(duì)重型裝備和工人設(shè)備進(jìn)行標(biāo)記，一旦有工人或機(jī)械設(shè)備進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，立即發(fā)出安全預(yù)警通知；仲青等［4］將BIM作為信息溝通和共享平臺(tái)，集成RFID技術(shù)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)人、材、機(jī)的安全信息，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)、高效的安全預(yù)警；Zainab Riza等［5］集成BIM與無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)（WSN）實(shí)時(shí)預(yù)警工人在局限空間施工中的不安全狀態(tài)。

以上研究多采用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）作為項(xiàng)目預(yù)警中安全信息溝通與交流的平臺(tái)，然而B(niǎo)IM中只包含與項(xiàng)目本身有關(guān)的信息，并沒(méi)有涉及與施工現(xiàn)場(chǎng)工作及工作流程相關(guān)的信息，與此同時(shí)，BIM無(wú)法在施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)變更后作為各參與方協(xié)商變更的平臺(tái)。因此，本文引入KanBIM概念［6］以彌補(bǔ)BIM的不足，并結(jié)合無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）技術(shù)的實(shí)時(shí)感知環(huán)境信息、有效半徑大、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建基于KanBIM與WSN的施工項(xiàng)目安全預(yù)警系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目安全預(yù)警的實(shí)時(shí)可視化和信息化。

1　系統(tǒng)支撐技術(shù)

1.1KanBIM內(nèi)涵

KanBIM即使用了BIM的Kanban，它融合了精益建造（Lean Construction，LC）思想和BIM［7］，由程序、軟件和硬件組成，以支持施工現(xiàn)場(chǎng)精益工作流控制。KanBIM有助于短期工作的計(jì)劃及監(jiān)控，并通過(guò)在施工現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)大型全天候可觸控的、含有建筑模型的顯示屏，可視化顯示工作的狀態(tài)。

圖1　　KanBIM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖　

KanBIM原型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示［8］，系統(tǒng)的核心為生產(chǎn)、過(guò)程、狀態(tài)模型，其輸入端由BIM建模者及各參與方提供項(xiàng)目的相關(guān)信息，輸出端為用戶(hù)使用界面。由于 KanBIM是在最后計(jì)劃者體系（Last Planner System，LPS）下編制各階段計(jì)劃，因此用戶(hù)使用界面的功能是通過(guò)各階段計(jì)劃將對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目參與人員與工作流程連接，通知人員施工過(guò)程的狀態(tài)，同時(shí)允許人員可以在過(guò)程狀態(tài)中實(shí)施變更。

在KanBIM原型系統(tǒng)中，生產(chǎn)模型由BIM建模者從設(shè)計(jì)生產(chǎn)模型和建造模型中抽取豐富的信息數(shù)據(jù)而形成，同時(shí)，它是整個(gè)KanBIM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)，各方通過(guò)BIM平臺(tái)能夠傳遞項(xiàng)目信息并查看、修改數(shù)據(jù)信息；過(guò)程模型包含各種施工方法、工序生成目標(biāo)以及資源生成目標(biāo)；狀態(tài)模型包含了未來(lái)工作、當(dāng)前工作以及正在施工工作的狀態(tài)。因此，KanBIM系統(tǒng)不僅能夠可視化建筑模型，同時(shí)也能夠可視化施工項(xiàng)目的工作流程和工作狀態(tài)。

1.2無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)內(nèi)涵

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量廉價(jià)微型的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作的感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者［9］。借助于節(jié)點(diǎn)內(nèi)置的、形式多樣的感知模塊，可探測(cè)包括溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分以及移動(dòng)物體的大小、速度和方向等眾多需要監(jiān)測(cè)的物質(zhì)現(xiàn)象。

WSN包括傳感器節(jié)點(diǎn)（Sensor Node）、匯聚節(jié)點(diǎn)（Sink Node）和管理節(jié)點(diǎn)，在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)具有一定的感知、計(jì)算與無(wú)線(xiàn)通信能力，節(jié)點(diǎn)被任意部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，通過(guò)自組織形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作的方式收集數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)多跳的方式將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，最終借助互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星將數(shù)據(jù)信號(hào)送至管理節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)用戶(hù)可以通過(guò)管理節(jié)點(diǎn)查看、查詢(xún)、搜索相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理。

目前研究多將RFID技術(shù)用于施工項(xiàng)目的安全預(yù)警中，然而由于RFID抗干擾性較差，且有效距離一般小于10m，因此效果并不理想。而利用WSN技術(shù)可以形成高達(dá)100m有效半徑的監(jiān)測(cè)區(qū)域，從而能夠?qū)崟r(shí)、高效感知目標(biāo)信息。

KanBIM中的拉式流控制思想將進(jìn)度計(jì)劃層層分解，直至形成最小的日計(jì)劃單元，而每日計(jì)劃可以確定每日的工序安排，并結(jié)合WSN實(shí)時(shí)采集工序中監(jiān)測(cè)對(duì)象的安全信息，以工作流推動(dòng)信息協(xié)同流，最終在KanBIM中可視化顯示安全監(jiān)控過(guò)程及安全狀態(tài)。

2　基于KanBIM和WSN的施工項(xiàng)目安全預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)

施工項(xiàng)目安全預(yù)警系統(tǒng)由4個(gè)單元組成，分別為KanBIM單元、WSN單元、信息協(xié)同單元、安全預(yù)警單元，如圖2所示。

圖2　　安全預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖　

2.1KanBIM單元

KanBIM是在LPS體系下編制項(xiàng)目的各階段計(jì)劃，同時(shí)，它彌補(bǔ)了LPS無(wú)法實(shí)現(xiàn)日計(jì)劃和無(wú)法獲取過(guò)程狀態(tài)更新信息的不足，是對(duì)LPS體系思想的一種延伸。圖3為KanBIM工作流模型圖，項(xiàng)目流程開(kāi)始于主控計(jì)劃，主控計(jì)劃由業(yè)主和施工單位編制，該計(jì)劃是對(duì)項(xiàng)目的宏觀把控，需要確定里程碑事件；階段性計(jì)劃是主控計(jì)劃的分解，其內(nèi)容包括確定關(guān)鍵工作、編制具體進(jìn)度計(jì)劃和生產(chǎn)能力計(jì)劃，起到銜接主控計(jì)劃和前瞻計(jì)劃的作用，由施工單位編制，并報(bào)審業(yè)主和監(jiān)理；作為階段性計(jì)劃的細(xì)化，前瞻計(jì)劃包括確定工作順序和工作包大小約束分析，仍由施工單位負(fù)責(zé)編制并送監(jiān)理審核，以上3個(gè)階段計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)LPS一致，但都在KanBIM系統(tǒng)中的BIM中執(zhí)行。周工作計(jì)劃的主要任務(wù)是確定具體工作量和選擇最優(yōu)工作順序，此階段的安全管理體現(xiàn)在3個(gè)層面。

（1）施工單位的最后計(jì)劃者（Last Planner LP）需對(duì)編制的周計(jì)劃進(jìn)行詳細(xì)的約束分析，以確定該階段內(nèi)的工作量、工作順序、持續(xù)時(shí)間和協(xié)調(diào)供應(yīng)商的進(jìn)場(chǎng)時(shí)間。

（2）由于施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，人工檢查等方式無(wú)法實(shí)時(shí)反饋工作中監(jiān)測(cè)對(duì)象的安全狀態(tài)信息，因此由施工單位的班組長(zhǎng)和現(xiàn)場(chǎng)安全管理人員共同決定是否需要布設(shè)傳感器以實(shí)時(shí)采集信息。

（3）一旦需要布設(shè)無(wú)線(xiàn)傳感器，應(yīng)及時(shí)調(diào)整周工作計(jì)劃。

圖3　　KanBIM工作流模型圖　

KanBIM中流程的核心為日計(jì)劃，同時(shí)也是系統(tǒng)中的最小計(jì)劃。當(dāng)工作都按計(jì)劃進(jìn)行，由業(yè)主和監(jiān)理單位完成檢查后該工作就結(jié)束；若工作中出現(xiàn)了變更，施工單位需對(duì)變更提出解決方案并重新與供應(yīng)商確定供應(yīng)計(jì)劃，而業(yè)主、設(shè)計(jì)單位可通過(guò)KanBIM系統(tǒng)對(duì)變更方案提出改進(jìn)意見(jiàn)，待變更工作完成后由監(jiān)理審核，如變更后的工作仍不符合要求，需反饋到周計(jì)劃中進(jìn)行調(diào)整，重新協(xié)商直至通過(guò)審核為止。

2.2W SN單元

在施工現(xiàn)場(chǎng)，可能引發(fā)安全事故的重大危險(xiǎn)源如表1所示。施工單位的現(xiàn)場(chǎng)人員需在周計(jì)劃階段認(rèn)真分析施工現(xiàn)場(chǎng)的潛在危險(xiǎn)源，確定監(jiān)測(cè)對(duì)象和所需要的傳感器類(lèi)型，并在每日工作中采集感知信息，同時(shí)反饋到KanBIM中。目前可與BIM集成的傳感器類(lèi)型很多［5］，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的重大危險(xiǎn)源及控制要點(diǎn)，本文提出主要對(duì)移動(dòng)類(lèi)和非移動(dòng)類(lèi)兩類(lèi)監(jiān)測(cè)對(duì)象部署傳感器節(jié)點(diǎn)，如表2所示。

2.2.1覆蓋控制及節(jié)點(diǎn)部署

根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象選擇合適的傳感器類(lèi)型之后，需要考慮WSN中的覆蓋控制及節(jié)點(diǎn)部署問(wèn)題。覆蓋控制的目的是使網(wǎng)絡(luò)中的感知節(jié)點(diǎn)對(duì)被監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行有效覆蓋，不要形成覆蓋盲區(qū)或死區(qū)，確保對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)。在施工過(guò)程中，根據(jù)不同監(jiān)測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)，應(yīng)選擇對(duì)應(yīng)的覆蓋類(lèi)型（見(jiàn)圖4）。針對(duì)非移動(dòng)類(lèi)監(jiān)測(cè)對(duì)象（如基坑），可以進(jìn)行點(diǎn)覆蓋控制，如圖4（a）所示，這類(lèi)對(duì)象的監(jiān)測(cè)區(qū)域中布設(shè)了有限個(gè)離散的目標(biāo)點(diǎn)，因此只需對(duì)幾個(gè)特定的目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控，無(wú)須掌握全局信息。而對(duì)于移動(dòng)類(lèi)監(jiān)測(cè)對(duì)象（如人員、機(jī)械），應(yīng)當(dāng)進(jìn)行區(qū)域覆蓋控制，如圖4（b）所示，由于施工現(xiàn)場(chǎng)某一區(qū)域內(nèi)人員、機(jī)械發(fā)生無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，因此工作節(jié)點(diǎn)的傳感范圍應(yīng)完全覆蓋整個(gè)區(qū)域，即區(qū)域中任意一點(diǎn)至少被一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)覆蓋，從而保證目標(biāo)區(qū)域內(nèi)發(fā)生的任何事情都能夠被有效監(jiān)測(cè)，對(duì)于空間較為復(fù)雜的監(jiān)測(cè)區(qū)域，也可以采用三維區(qū)域覆蓋方式進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)。

表1　　重大危險(xiǎn)源及控制要點(diǎn)　

表2　　施工現(xiàn)場(chǎng)主要監(jiān)測(cè)對(duì)象　

圖4　　覆蓋方式　

由于傳感器節(jié)點(diǎn)的感知能力相對(duì)有限，常需要多個(gè)節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作才能完成對(duì)外界環(huán)境的信息采集，而施工現(xiàn)場(chǎng)被劃分為若干區(qū)域，因此可采用確定性部署方式，構(gòu)成規(guī)則的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場(chǎng)班組長(zhǎng)最大限度地獲取信息，同時(shí)也延長(zhǎng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的壽命。

2.2.2節(jié)點(diǎn)定位及目標(biāo)跟蹤

在WSN應(yīng)用中，傳感器節(jié)點(diǎn)所采集到的信息必須結(jié)合其在測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)的位置才具有價(jià)值，因此，在施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，只有知道傳感器節(jié)點(diǎn)的位置信息，才能準(zhǔn)備地獲知信息來(lái)源，現(xiàn)場(chǎng)人員才能夠快速確定危險(xiǎn)源。KanBIM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的核心基礎(chǔ)即為BIM模型，因而可以將現(xiàn)場(chǎng)部署的若干節(jié)點(diǎn)在 BIM模型中進(jìn)行標(biāo)注，并配上必要的編號(hào)、位置、感知功能等信息。

WSN節(jié)點(diǎn)自身具有體積小、價(jià)格低、采用無(wú)線(xiàn)通信方式的特點(diǎn)，以及傳感器網(wǎng)絡(luò)具有部署靈活、自組織性、魯棒性、隱蔽性等特點(diǎn)，使得WSN非常適合于移動(dòng)目標(biāo)的跟蹤［10，11］。由于目標(biāo)（現(xiàn)場(chǎng)人員、施工機(jī)械）運(yùn)動(dòng)軌跡沒(méi)有規(guī)律，而且目標(biāo)還可能作加速或者減速運(yùn)動(dòng)，因此本文利用信息驅(qū)動(dòng)的協(xié)作跟蹤方法，使得傳感器節(jié)點(diǎn)能夠通過(guò)交換局部信息來(lái)選擇合適的節(jié)點(diǎn)檢測(cè)目標(biāo)并傳遞信息。圖5為信息驅(qū)動(dòng)下的協(xié)作跟蹤示意圖，圖中Q為匯聚節(jié)點(diǎn)。當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入傳感器區(qū)域時(shí)，離目標(biāo)最近的節(jié)點(diǎn)a獲得目標(biāo)位置的初始值，隨著目標(biāo)的移動(dòng)，節(jié)點(diǎn)a負(fù)責(zé)喚醒并將現(xiàn)有的跟蹤信息值傳遞給下一個(gè)跟蹤節(jié)點(diǎn)b，b用同樣標(biāo)準(zhǔn)傳遞給下一個(gè)跟蹤節(jié)點(diǎn)c，不斷重復(fù)，同時(shí)，每隔一段時(shí)間就將目標(biāo)的位置信息返回到匯聚節(jié)點(diǎn)，最終用戶(hù)就可以查詢(xún)目標(biāo)跟蹤信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)目標(biāo)的位置狀態(tài)。

2.3信息協(xié)同單元

系統(tǒng)中信息協(xié)同體現(xiàn)在如下3個(gè)方面：

（1）在KanBIM中，項(xiàng)目各參與方基于BIM平臺(tái)協(xié)同工作，在線(xiàn)溝通和協(xié)商變更問(wèn)題，同時(shí)，利用現(xiàn)場(chǎng) Kanban可實(shí)時(shí)查看項(xiàng)目工作過(guò)程及安全狀態(tài)信息。

圖5　　協(xié)作目標(biāo)跟蹤示意圖　

（2）在WSN中，往往有多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)同時(shí)感知到目標(biāo)，而不同位置、不同類(lèi)型的傳感器，其感知范圍、感知精度、感知的屬性類(lèi)別等都不盡相同，因此需要對(duì)多源的目標(biāo)信息進(jìn)行有效融合，從多個(gè)節(jié)點(diǎn)的協(xié)同中獲取需要的信息，進(jìn)行協(xié)同信息的感知和處理。

（3）獲取的全面信息可在Kanban中以工作狀態(tài)圖標(biāo)形式協(xié)同展示（見(jiàn)表3），并實(shí)時(shí)更新，從而使各參與方全面掌握工作信息。

表3　　工作狀態(tài)圖標(biāo)　

2.4安全預(yù)警單元

在安全預(yù)警單元中，施工單位的LP班組長(zhǎng)通過(guò)Kanban執(zhí)行工作任務(wù)，如圖6所示。在工作正式開(kāi)始之前，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員部署相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)，然后班組長(zhǎng)選定工作，點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，使工作狀態(tài)處于進(jìn)行中，一旦在施工過(guò)程中監(jiān)測(cè)到安全隱患，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)顯示其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，與此同時(shí)，任務(wù)被中止，直到安全問(wèn)題得到解決，重新點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，使工作繼續(xù)進(jìn)行，直至順利完成。

圖6　　工作執(zhí)行狀態(tài)圖　

在圖6中，工作開(kāi)始前應(yīng)設(shè)定預(yù)警值。針對(duì)表1中移動(dòng)類(lèi)監(jiān)測(cè)對(duì)象，班組長(zhǎng)應(yīng)利用WSN實(shí)時(shí)獲取對(duì)象的位置信息，并根據(jù)工作具體情況和特點(diǎn)合理設(shè)定預(yù)警值，如當(dāng)工人處于距施工機(jī)械1m范圍內(nèi)為重要危險(xiǎn)區(qū)域，對(duì)應(yīng)為高風(fēng)險(xiǎn)，處于距施工機(jī)械1～3m范圍內(nèi)為較危險(xiǎn)區(qū)域，對(duì)應(yīng)為中等風(fēng)險(xiǎn)，處于距施工機(jī)械3～5m范圍內(nèi)為一般危險(xiǎn)區(qū)域，對(duì)應(yīng)為低風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)非移動(dòng)類(lèi)監(jiān)測(cè)對(duì)象，施工單位現(xiàn)場(chǎng)人員可以根據(jù)相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范預(yù)先設(shè)定預(yù)警值，然后，通過(guò)WSN獲取目標(biāo)精確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由此確定安全問(wèn)題對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

此外，不同風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)有不同的應(yīng)對(duì)措施，當(dāng)為低風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)班組長(zhǎng)應(yīng)及時(shí)通過(guò)Kanban與負(fù)責(zé)解決安全問(wèn)題的人員直接在線(xiàn)溝通；當(dāng)為中等風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，班組長(zhǎng)應(yīng)與安全管理人員溝通，共同查看BIM模型中危險(xiǎn)源位置，并協(xié)商制定解決措施；當(dāng)為高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，班組長(zhǎng)、安全管理人員應(yīng)共同請(qǐng)示施工單位項(xiàng)目經(jīng)理，并由班組長(zhǎng)在KanBIM中實(shí)時(shí)發(fā)布安全問(wèn)題信息，以便項(xiàng)目各參與方在線(xiàn)溝通和交流，快速制定應(yīng)對(duì)措施，以確保工程的順利進(jìn)行。

3　安全預(yù)警系統(tǒng)的工作流程

施工項(xiàng)目安全預(yù)警系統(tǒng)的工作流程如圖 7所示。首先，施工單位的最后計(jì)劃者（一般為現(xiàn)場(chǎng)班組長(zhǎng)）以及項(xiàng)目的其他參與各方通過(guò)用戶(hù)界面進(jìn)入KanBIM單元，全面構(gòu)建生產(chǎn)、過(guò)程、狀態(tài)模型，然后利用程序接口將 KanBIM與安全預(yù)警系統(tǒng)相連，形成的推拉結(jié)合工作流有助于制定工作計(jì)劃并確定現(xiàn)場(chǎng)所需要傳感器類(lèi)型，之后現(xiàn)場(chǎng)人員部署傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)感知和協(xié)同處理監(jiān)控對(duì)象的信息。施工現(xiàn)場(chǎng)的班組長(zhǎng)一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患，應(yīng)當(dāng)立即在KanBIM中發(fā)出停止工作的通知，同時(shí)在BIM模型當(dāng)中的對(duì)應(yīng)區(qū)域可視化顯示風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，使各參與方隨時(shí)了解工作安全狀態(tài)，并及時(shí)消除安全隱患。

由于施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化，以及項(xiàng)目發(fā)生變更等情況，使得節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)感知到的信息和BIM模型中的信息持續(xù)得到補(bǔ)充和更新，最終建立施工項(xiàng)目的安全信息數(shù)據(jù)庫(kù)，為企業(yè)項(xiàng)目的安全監(jiān)控及預(yù)警提供完整的數(shù)據(jù)支持，同時(shí)，為建筑行業(yè)的安全管理和決策提供依據(jù)。

施工項(xiàng)目安全預(yù)警系統(tǒng)涵蓋了從信息的獲取到信息的加工處理，到最終協(xié)同應(yīng)用的全過(guò)程，以工作流推動(dòng)信息協(xié)同流，有助于實(shí)現(xiàn)施工項(xiàng)目高效、全面的安全預(yù)警。

圖7　　安全預(yù)警系統(tǒng)流程圖　

4　結(jié)語(yǔ)

本文提出的基于KanBIM和WSN的施工項(xiàng)目安全預(yù)警系統(tǒng)，旨在彌補(bǔ)目前施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理中的不足，能夠可視化顯示安全監(jiān)控過(guò)程及安全狀態(tài)，實(shí)時(shí)獲取和傳遞監(jiān)測(cè)對(duì)象信息，使各方能夠在線(xiàn)溝通和交流項(xiàng)目安全信息，及時(shí)制定應(yīng)對(duì)措施，從而降低現(xiàn)場(chǎng)事故的發(fā)生率，充分實(shí)現(xiàn)施工項(xiàng)目安全預(yù)警的實(shí)時(shí)可視化。同時(shí)，最終建立的項(xiàng)目安全數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)提高企業(yè)的安全管理水平和建筑業(yè)信息化程度具有一定的借鑒意義。

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中圖分類(lèi)號(hào)：TU714

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-8859（2016）03-127-06

DOI：10.13991/j.cnki.jem.2016.03.022

作者簡(jiǎn)介：

郭玉瑩（1991-），女，碩士研究生，研究方向：項(xiàng)目管理；

劉全（1990-），男，碩士研究生，研究方向：項(xiàng)目管理。

收稿日期：2016-03-26.

Establishment of a Safety Warning System for Construction Project Based on KanBIM and WSN

GUO Yu-ying1，LIU Quan2
（1.Shanghai Electric Power Generation Environment Protection Engineering Co.Ltd.，Shanghai201108，China，E-mail：guoyuying1991@163.com；2.School of Econom ics&Management，Nanjing Tech University，Nanjing211816，China）

Abstract：According to the current situation of construction project that the method of safety management is backward，the level of visualization of safety monitoring process and safety status is not high and the safety warning information utilized by project participants is seldom.Therefore，this paper introduces a safety warning system for construction project based on KanBIM and WSN，including KanBIM cell，WSN cell，information synergy cell，safety warning cell.First，KanBIM can make stage plan，then getting the information of monitoring objects by WSN technology.Secondly，conducting the information and visually displaying the information of safety statue of task on the Kanban.Finally，once exceeding the w arning values，the system must send out w arning notifications.The proposed system will contribute to timely communicating and sharing the safety information across the participants can improve the safety warning effectiveness.It w ill also improve the level of safety management for construction enterprise.

Keywords：KanBIM；WSN；safety warning；visualization display