基于大數(shù)據(jù)的城市空間設(shè)施建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)智能管理

(交通運(yùn)輸部交通運(yùn)輸行業(yè)BIM研發(fā)中心，深圳 518000)

1 城市空間設(shè)施建設(shè)內(nèi)涵

城市空間設(shè)施建設(shè)是城市建設(shè)的最基礎(chǔ)也是最復(fù)雜環(huán)節(jié)，包含了房屋建筑工程、交通基礎(chǔ)設(shè)施工程(含水務(wù)港口)、市政工程(含軌道)、通信工程、公益建筑設(shè)施等一系列與城市固定資產(chǎn)形成相關(guān)的工程活動(dòng)。

城市空間設(shè)施的特點(diǎn)體現(xiàn)在海、陸、空一體協(xié)同；地面上延伸高層建筑、地面交通與低層建筑、地面下軌道與管廊等交叉布局；橫向水系、港口、道路、園區(qū)錯(cuò)綜分布等方面。城市空間設(shè)施建設(shè)具有技術(shù)復(fù)雜性、環(huán)境多樣性、周期差異性、參與體多、管理難度高等特征。

2 城市空間建設(shè)的安全管理現(xiàn)狀

根據(jù)國(guó)務(wù)院安全生產(chǎn)委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[5]，2018年上半年全國(guó)建筑業(yè)共發(fā)生1732起事故，死亡1752人，同比分別上升7.8%和1.4%，事故總量連續(xù)9年排在工礦商貿(mào)事故第一位。值得一提的是部分地區(qū)和行業(yè)領(lǐng)域較大事故多發(fā)，高出墜落和坍塌是事故的主要類型。行業(yè)領(lǐng)域占比最大的是房屋建筑及市政工程，其次是交通建設(shè)工程、電力建設(shè)工程領(lǐng)域。在一般事故中，高出墜落占全部事故總數(shù)的45.1%。各類事故主要原因與安全管理意識(shí)薄弱、安全管理手段有限等相關(guān)。以深圳為例，根據(jù)深圳市安監(jiān)局發(fā)布的《2018年7月份全市安全生產(chǎn)形勢(shì)分析》文件[6]，深圳市2018年1-7月份建筑業(yè)領(lǐng)域共發(fā)生安全事故75起，死亡67人，同比分別上升82.93%和67.50%。城市空間設(shè)施建設(shè)的安全生產(chǎn)管理值得高度關(guān)注和警惕。

綜合來(lái)看，當(dāng)前城市空間建設(shè)安全管理存在以下問(wèn)題：

2.1 管理手段落后

管理手段是指安全管理的方法和工具。方法層面，當(dāng)前的安全管理方法依然十分傳統(tǒng)，對(duì)城市空間建設(shè)的安全管理依然采用安全專員、線下培訓(xùn)、安全手冊(cè)、安全監(jiān)督、安全巡查、安全整改等做法；工具層面，采用的工具一般為筆、紙張、office軟件等，部分項(xiàng)目安全管理采用了信息化協(xié)同OA進(jìn)行了輔助管理，但信息化水平偏低、使用頻率不高[7]，整體上與國(guó)家推行新一代信息技術(shù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)有很大差距，與人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等更是相去甚遠(yuǎn)[8]。

2.2 管理知識(shí)落后

當(dāng)前城市空間設(shè)施建設(shè)的主要知識(shí)體系圍繞在施工準(zhǔn)備、施工實(shí)施兩大階段，通過(guò)施工組織設(shè)計(jì)、施工安全專項(xiàng)方案、施工安全危險(xiǎn)源、施工安全監(jiān)理等傳統(tǒng)知識(shí)體系進(jìn)行管控，管控效率低，管控范圍小，對(duì)于安全事故的預(yù)判不足、處理不及時(shí)，缺少必要的應(yīng)急管理體系和應(yīng)對(duì)能力[9]。當(dāng)前國(guó)際上對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的安全管理已經(jīng)開始采用普遍的風(fēng)險(xiǎn)管理模式[10]，以風(fēng)險(xiǎn)管理主導(dǎo)項(xiàng)目安全管理，運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)管理理念進(jìn)行安全管控，從安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、預(yù)測(cè)、評(píng)估、處理、監(jiān)測(cè)等全過(guò)程入手，真正實(shí)現(xiàn)了“防患于未然”。

2.3 管理理念薄弱

通過(guò)專家座談和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，安全管理在當(dāng)前的各類項(xiàng)目建設(shè)中，排在項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度、質(zhì)量、費(fèi)用的后面。各參建主體因?yàn)榱?chǎng)不同，對(duì)于安全的關(guān)注度也不同，基本上各方對(duì)于安全管理的重視程度都不是第一位的，如表1：

表1 各方對(duì)工程建設(shè)安全管理重視程度的排名

排名業(yè)主監(jiān)理施工質(zhì)量213安全324進(jìn)度131費(fèi)用442環(huán)保555

安全管理的重要地位短時(shí)間內(nèi)無(wú)法提升到第一位的程度，但是我們需要注意這種觀念的對(duì)我們進(jìn)行城市項(xiàng)目建設(shè)的影響。既然無(wú)法在理念上進(jìn)行徹底改觀，那就從管理模式上不斷提升管理水平。

2.4 管理能力不足

管理能力不足體現(xiàn)在管理組織不健全、管理人員素質(zhì)不高、管理技術(shù)落后三個(gè)方面。項(xiàng)目建設(shè)必須有專門的安全管理人員，但是對(duì)于政府投資項(xiàng)目，由于業(yè)主管理力量的不足，安全管理專員往往缺失；在監(jiān)理方面，過(guò)于注重對(duì)于總監(jiān)的能力要求，而對(duì)安全監(jiān)理的素質(zhì)要求重視程度不夠，導(dǎo)致實(shí)際履約的安全監(jiān)理能力低下，不足以支撐技術(shù)復(fù)雜和安全風(fēng)險(xiǎn)較高項(xiàng)目的安全管理[3]。最后，由于參見各方對(duì)于安全管理的重視程度不足，導(dǎo)致對(duì)于安全管理的技術(shù)積累不足，不成體系，即便是部分企業(yè)建立了安全管理技術(shù)體系，但是往往也缺少對(duì)特定項(xiàng)目的合理匹配。

2.5 管理決策支持不足

對(duì)于重大安全事故和安全風(fēng)險(xiǎn)因素，當(dāng)前的管理體系缺少了必要的決策支持。大部分安全管理的信息掌握在施工一線，掌握在專家手里，無(wú)法有效傳達(dá)到業(yè)主決策方。安全管理的決策存在典型的信息不對(duì)等、信息數(shù)據(jù)不足、信息傳遞渠道不通等問(wèn)題。

3 安全風(fēng)險(xiǎn)大數(shù)據(jù)智能管理

3.1 內(nèi)涵介紹

安全風(fēng)險(xiǎn)大數(shù)據(jù)智能管理，是指在建立安全風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)的基礎(chǔ)上，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)采用大數(shù)據(jù)采集、更新、分析、統(tǒng)計(jì)、展示等技術(shù)，達(dá)到在線決策、移動(dòng)管理、自動(dòng)推送等智能化服務(wù)目標(biāo)[11]。

3.2 建立風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)

在云技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)爬蟲等技術(shù)的支持下[12]，原來(lái)分散于網(wǎng)絡(luò)、線下的大量風(fēng)險(xiǎn)事故案例、風(fēng)險(xiǎn)源、風(fēng)險(xiǎn)清單等可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的建庫(kù)處理，形成安全風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)庫(kù)內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)的分類、標(biāo)簽化、數(shù)字化表達(dá)，實(shí)現(xiàn)信息的智能化存儲(chǔ)、調(diào)用。風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯如圖1。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)智能管理模型

在建立風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)帶有標(biāo)簽的風(fēng)險(xiǎn)事故、風(fēng)險(xiǎn)源、風(fēng)險(xiǎn)因素等的匹配，就可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的智能管理。

其核心流程是“待進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析的對(duì)象→對(duì)象的標(biāo)簽化→輸入風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)→風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)自動(dòng)運(yùn)算匹配→風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)輸出結(jié)果→獲得風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)、案例、預(yù)案和風(fēng)險(xiǎn)清單→修改后形成特定項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理文件→風(fēng)險(xiǎn)文件執(zhí)行反饋的PDCA循環(huán)→新的風(fēng)險(xiǎn)管理和案例入庫(kù)”。其中特別需要說(shuō)明的是待進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析的對(duì)象的標(biāo)簽化是要滿足風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)標(biāo)簽化標(biāo)準(zhǔn)的，新的風(fēng)險(xiǎn)案例和風(fēng)險(xiǎn)管理入庫(kù)需要滿足現(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)險(xiǎn)智能管理模型的邏輯如圖2。

風(fēng)險(xiǎn)智能管理模型能根據(jù)輸入的對(duì)象特征快速輸出風(fēng)險(xiǎn)管理預(yù)案，提高了風(fēng)險(xiǎn)管理的效率。其風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)內(nèi)豐富的案例和知識(shí)，相當(dāng)于諸多行業(yè)專家共同服務(wù)于單一對(duì)象。風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)的智能管理能自我學(xué)習(xí)、自我更新、自我進(jìn)階，不斷滿足用戶對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)管理場(chǎng)景的需求。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯

圖2 風(fēng)險(xiǎn)智能管理模型的邏輯

3.4 智能風(fēng)險(xiǎn)管理的場(chǎng)景

(1)基于時(shí)間周期的風(fēng)險(xiǎn)自動(dòng)預(yù)警和歷史案例、信息推送

城市空間設(shè)施建設(shè)具有典型的周期性，例如氣候和定期檢查。每年度在夏季臺(tái)風(fēng)季節(jié)，智能風(fēng)險(xiǎn)管理能自動(dòng)向用戶推送歷年臺(tái)風(fēng)影響下的城市建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)事故案例、風(fēng)險(xiǎn)注意事項(xiàng)、風(fēng)險(xiǎn)因素、風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)方案等[13]；城市月度、季度的質(zhì)量安全檢查、實(shí)測(cè)實(shí)量等，智能風(fēng)險(xiǎn)管理能按照時(shí)間要求和檢查要求自動(dòng)、提前向施工、監(jiān)理單位推送安全風(fēng)險(xiǎn)管理注意事項(xiàng)。

(2)基于特定事件的安全管理預(yù)案生成

基于特定的安全事故，智能風(fēng)險(xiǎn)管理能根據(jù)安全事故的描述，通過(guò)獲取關(guān)鍵字，匹配已存儲(chǔ)在風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)中的各類風(fēng)險(xiǎn)事件和對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案，為決策者提供大量的信息支持。同時(shí)如果是對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施發(fā)生的安全事故，智能風(fēng)險(xiǎn)管理能自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，提醒相關(guān)管理單位第一時(shí)間啟動(dòng)應(yīng)急方案。

(3)基于網(wǎng)絡(luò)信息的云抓捕

智能風(fēng)險(xiǎn)管理能在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用爬蟲技術(shù)和智能識(shí)別技術(shù)自動(dòng)讀取、抓取實(shí)時(shí)發(fā)生的安全事故，自動(dòng)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)報(bào)道中的關(guān)鍵詞，形成對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事故的解析、標(biāo)簽化存儲(chǔ)和對(duì)用戶的實(shí)施推送。

(4)自動(dòng)更新的安全風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)

基于智能算法的安全風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)通過(guò)三個(gè)方式不斷更新自己的“大腦”信息，豐富庫(kù)存數(shù)據(jù)，提高智慧服務(wù)能力。一是網(wǎng)絡(luò)信息的不斷獲取，通過(guò)迭代式的網(wǎng)絡(luò)爬蟲、信息篩選、標(biāo)簽分類等手段，不斷從網(wǎng)絡(luò)上獲取大量的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，形成標(biāo)準(zhǔn)化的安全風(fēng)險(xiǎn)大數(shù)據(jù)；二是通過(guò)用戶對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)的不斷使用，間接的輔助安全風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)完成了實(shí)施安全管理和案例的更新、增量；三是采用人工手段，自動(dòng)錄入安全風(fēng)險(xiǎn)信息，保證安全風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)各類數(shù)據(jù)的完整覆蓋，避免重要信息在技術(shù)不成熟情況下的錯(cuò)漏。

(5)基于安全風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用

在安全風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)的不斷進(jìn)化和完善中，能存儲(chǔ)大量的標(biāo)準(zhǔn)化的安全風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)這時(shí)候就體現(xiàn)出其獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。大數(shù)據(jù)是一種基于大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，挖掘常規(guī)數(shù)據(jù)量所不具有價(jià)值的技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)是一種更高層次的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和應(yīng)用。以安全風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)為核心的大數(shù)據(jù)應(yīng)用有三個(gè)最基本的方向，一是尋找安全事故的時(shí)空分布、發(fā)生原因、發(fā)生特點(diǎn)等共性，從而為政策制定和管理決策提供數(shù)據(jù)支持；二是通過(guò)海量案例的篩選，提供專家級(jí)的安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案；三是通過(guò)基于大數(shù)據(jù)的安全風(fēng)險(xiǎn)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全市乃至全國(guó)范圍內(nèi)建設(shè)工程共用的商業(yè)化信息平臺(tái)，創(chuàng)造安全管理新的商業(yè)化模式。

4 基于大數(shù)據(jù)的城市安全風(fēng)險(xiǎn)智能管理平臺(tái)建設(shè)

以安全風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)為平臺(tái)內(nèi)涵，以安全風(fēng)險(xiǎn)的智能管理模型為內(nèi)核，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的城市安全風(fēng)險(xiǎn)智能管理平臺(tái)[14]，是城市空間建設(shè)安全管理的必然之路。

4.1 平臺(tái)組成

平臺(tái)架構(gòu)自下而上包括數(shù)據(jù)層[15]、基礎(chǔ)設(shè)施層、邏輯算法層、平臺(tái)功能層、應(yīng)用層和開放應(yīng)用層六個(gè)層級(jí)。其中

(1)數(shù)據(jù)層。包括初始數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)三個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)源，數(shù)據(jù)層對(duì)應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。初始數(shù)據(jù)可分別由網(wǎng)絡(luò)資料爬取、現(xiàn)行風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)、風(fēng)險(xiǎn)歷史記錄三個(gè)渠道獲得。

(2)基礎(chǔ)設(shè)施層。包括計(jì)算硬件和計(jì)算系統(tǒng)技術(shù)兩大模塊，可以分別從云到端來(lái)描述。端包含移動(dòng)端、PC操作端、物聯(lián)網(wǎng)端，云主要是云技術(shù)的應(yīng)用?；A(chǔ)設(shè)施層包含了平臺(tái)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、ICT技術(shù)、云技術(shù)等的應(yīng)用

(3)邏輯算法層。邏輯算法是安全風(fēng)險(xiǎn)管理模型智能化的核心，是該平臺(tái)數(shù)據(jù)層不斷更新、迭代，服務(wù)于用戶的關(guān)鍵。新一代人工智能的邏輯算法包含深度學(xué)習(xí)、類腦算法、知識(shí)圖譜、智能匹配等。

(4)平臺(tái)功能層。平臺(tái)功能層是基于軟件CS/BS架構(gòu)的基本用戶操作層，主要功能包括安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案、風(fēng)險(xiǎn)組織、風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)庫(kù)、系統(tǒng)管理等模塊。

(5)應(yīng)用層。應(yīng)用層是支持管理者決策的關(guān)鍵層，通過(guò)統(tǒng)一的大屏管理，顯示城市空間設(shè)施建設(shè)的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)事故和處理情況，也給出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警點(diǎn)，方便管理者進(jìn)行預(yù)警接受、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判、緊急動(dòng)員、下達(dá)預(yù)案等。

(6)開放應(yīng)用層。最后是開放應(yīng)用層，基于大數(shù)據(jù)的安全風(fēng)險(xiǎn)智能管理同樣融合了對(duì)公眾服務(wù)的能力，能提供必要的對(duì)公信息，實(shí)現(xiàn)信息共享；同時(shí)接入住建、交委、轄區(qū)局等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息互通。

平臺(tái)的架構(gòu)體系如圖3。

圖3 基于大數(shù)據(jù)的城市安全風(fēng)險(xiǎn)智能管理平臺(tái)架構(gòu)

4.2 平臺(tái)數(shù)據(jù)流

數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)邏輯是作為大數(shù)據(jù)平臺(tái)的支撐。安全風(fēng)險(xiǎn)智能管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)流從物(物聯(lián)網(wǎng))、網(wǎng)(網(wǎng)絡(luò)爬取)、人工(手動(dòng)錄入)、自動(dòng)化(自動(dòng)更新)四個(gè)源渠道而來(lái)，經(jīng)過(guò)內(nèi)置智能算法，最終送達(dá)管理者和公眾。數(shù)據(jù)邏輯包括了數(shù)據(jù)采集、存取、標(biāo)注、分析、展示、互通等一系列過(guò)程。

5 展望與小結(jié)

城市建設(shè)的未來(lái)，一定是空間基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化(BIM技術(shù)的應(yīng)用)[16]；城市建設(shè)管理的未來(lái)，一定是基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的平臺(tái)化智能管理。在復(fù)雜的未來(lái)城市建設(shè)管理中，必須要應(yīng)用新的管理理念和管理方式，風(fēng)險(xiǎn)管理理論、信息技術(shù)手段是最佳組合之一。其中，安全風(fēng)險(xiǎn)大數(shù)據(jù)庫(kù)是平臺(tái)的生產(chǎn)資料，物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)等新技術(shù)是生產(chǎn)力，安全風(fēng)險(xiǎn)智能管理平臺(tái)是生產(chǎn)關(guān)系，基于大數(shù)據(jù)的安全風(fēng)險(xiǎn)智能管理將革新傳統(tǒng)城市空間設(shè)施建設(shè)安全管理的模式，也會(huì)創(chuàng)造新的管理價(jià)值，尤其是對(duì)于安全管理的決策機(jī)制、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警>

和預(yù)案應(yīng)急機(jī)制起到重大創(chuàng)新作用。