智慧工地安全預(yù)知管理系統(tǒng)構(gòu)建

陳建飛 王華永 付曉寧

一、引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通訊手段的日益改善，智慧工地的概念已深入人心，借助于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)，目前建筑工地可較方便地實現(xiàn)人員考勤、車輛出入等信息記載。借助于計算機(jī)和傳感器等設(shè)備，建筑設(shè)備的運行狀態(tài)也可及時傳入管理系統(tǒng)，極大地方便了遠(yuǎn)程管理人員的信息查看和共享，著重對智慧工地的日常管理平臺等措施進(jìn)行了較為詳細(xì)和系統(tǒng)地討論，但是建筑工地的智能化趨勢要求管理人員既要對工地的過去、現(xiàn)在有著較為清晰的認(rèn)識，也要有效防控將來可能發(fā)生的風(fēng)險。

本文以構(gòu)建智慧工地安全預(yù)知管理系統(tǒng)為目標(biāo)，綜合考慮人員的日常勞動情況、設(shè)備的運行狀況和天氣的異常變化等，建立數(shù)學(xué)模型，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，對人員和設(shè)備的未來趨勢預(yù)測，使管理人員能夠?qū)ο乱徊娇赡馨l(fā)生的風(fēng)險做出相應(yīng)針對性預(yù)防措施，減少安全事故的發(fā)生。

二、人員基本信息采集

人員基本信息采集是做好智慧工地人員管理的第一步，在人員身份管理中，以參與施工工作人員的身份證號為唯一標(biāo)識碼，并將其它重要信息也記錄在管理系統(tǒng)當(dāng)中，其中包括勞動者的工種類型，所屬勞務(wù)公司名稱、年齡、性別、健康信息（血壓、既往病史、傳染病等），工種從業(yè)資格、緊急聯(lián)系人等。這些信息的調(diào)取都可通過與之綁定的安全帽RFID碼作為后面信息調(diào)取、查詢和修改的識別碼，該識別碼可以通過無接觸讀寫器在一定距離內(nèi)進(jìn)行解析，相關(guān)人員的其他個人信息可以通過這一方式被實時調(diào)取和查看。

三、人員日常安全行為記錄與預(yù)測

確保人員安全始終是建筑工地管理的重要任務(wù)。在施工現(xiàn)場，安全管理人員可以通過手持的RFID讀寫器，對施工參與人員的身份進(jìn)行識別，實時拍取違規(guī)照片同時對其違章違紀(jì)行為進(jìn)行描述，并即時傳輸至數(shù)據(jù)中心進(jìn)行記錄，形成“云端工人誠信檔案”，系統(tǒng)會對人員違規(guī)信息進(jìn)行分類統(tǒng)計，并發(fā)出預(yù)警提示。管理人員可通過平臺數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，對違規(guī)違紀(jì)人員采取有針對性的教育或個別談話，或根據(jù)其違規(guī)次數(shù)采取清退出場等措施，有效杜絕人的不安全行為引發(fā)的安全事故。同時根據(jù)分包單位人員流動、違規(guī)情況，可以判斷分包單位的安全管控水平，在企業(yè)后續(xù)招標(biāo)過程中作為選擇的參考依據(jù)。

另外，由于勞動人員的工作種類不同，工地可能需要對某些勞動人員的活動區(qū)域進(jìn)行限制，這可以結(jié)合信息化技術(shù)空間定位系統(tǒng)，對特殊人員的活動區(qū)域進(jìn)行限制，當(dāng)人員活動超出其限定區(qū)域或進(jìn)入禁止區(qū)域時，信息化系統(tǒng)能夠進(jìn)行及時報警，對該人員的活動進(jìn)行勸阻。

四、建立大型設(shè)備監(jiān)管平臺

隨著科技的發(fā)展，建筑工地為了提高施工效率，不斷引進(jìn)一些大型機(jī)械設(shè)備，常見的設(shè)備包括塔吊、電梯、爬架、升降機(jī)等。這些大型設(shè)備通常是以租賃的形式，甚至設(shè)備的操作者也是由租賃方提供，這在很大程度上增加了項目管理人員設(shè)備運營、維護(hù)的監(jiān)督難度。

管理缺位和設(shè)備日常維護(hù)不到位往往是導(dǎo)致重大安全事故的重要原因。因此，智慧工地安全預(yù)知管理系統(tǒng)必須將各種重要設(shè)備的日常運行狀態(tài)、保養(yǎng)維護(hù)、拆卸安裝、操作人員的工作狀態(tài)進(jìn)行記錄和監(jiān)管。一方面建立多方位設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，搜集和分析運行過程當(dāng)中的報警信息，并對設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)日期進(jìn)行嚴(yán)格登記，當(dāng)設(shè)備即將達(dá)到一個保養(yǎng)維護(hù)周期時，管理系統(tǒng)自動發(fā)出警報，提示管理人員督促設(shè)備運營人員做好保養(yǎng)。另外，引入人臉識別管理系統(tǒng)，對設(shè)備操作人員實行嚴(yán)格的資格審查，無資格人員不得進(jìn)行設(shè)備運行操作，通過信息化設(shè)備，提高塔式起重機(jī)監(jiān)管水平，有效避免事故發(fā)生；另一方面，將項目需求計劃、方案編審批、交底、設(shè)備進(jìn)場、安裝、檢測、巡檢、維保、拆除等每個過程清單化，建立大型設(shè)備全流程監(jiān)管平臺，依據(jù)安全責(zé)任清單，制定大型設(shè)備施工全過程的監(jiān)督流程，明確每個環(huán)節(jié)的責(zé)任人，責(zé)任人在施工過程中將相關(guān)影像資料及時上傳到平臺，形成大型設(shè)備安全管理數(shù)據(jù)庫。通過人的管理，實現(xiàn)塔式起重機(jī)全流程的可視化管理，確保每個過程都具有可追溯性，同時督促全員履職，從企業(yè)總部到項目基層，真正實現(xiàn)危大工程人人參與，齊抓共管。

五、氣象和地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測和報警

建筑工地人員常處于露天、高空或者隧道、地下等作業(yè)環(huán)境，容易受到高低溫、滲水塌方、泥石流、地震等惡劣天氣和地質(zhì)災(zāi)害的影響，引發(fā)安全事故。在構(gòu)建安全管理系統(tǒng)時要充分考慮這些因素，運用傳感器將風(fēng)速、溫度、降雨、滲漏水等數(shù)據(jù)及時傳進(jìn)管理系統(tǒng)，并結(jié)合適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型對這些數(shù)據(jù)的演變趨勢，進(jìn)行時間序列上的分析和預(yù)測，運用統(tǒng)計學(xué)、數(shù)學(xué)、大數(shù)據(jù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等模型技術(shù)，對將要出現(xiàn)的極端天氣或者地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行及時報警，提醒管理人員及時做好場地人員的設(shè)備停止運行、人員撤離等安全措施，當(dāng)人員撤離警報發(fā)出后，管理人員要及時關(guān)注通過RFID讀寫器閘機(jī)記錄進(jìn)出場地人員情況，尋找和督促未撤離人員及時離開，做到人員零傷亡。

六、施工進(jìn)度和材料、資金使用監(jiān)管

項目進(jìn)度計劃管理，在項目管理中有著非常重要的決定性地位。在智慧工地的管理系統(tǒng)中，應(yīng)該事先按階段錄入工程進(jìn)展計劃，后期的實際工程進(jìn)展情況和相應(yīng)的資金使用應(yīng)及時傳入智慧管理系統(tǒng)。當(dāng)工程進(jìn)展和資金使用明顯與計劃偏離較大時，智慧管理系統(tǒng)應(yīng)該能夠及時提醒有關(guān)人員進(jìn)行現(xiàn)場查看，科學(xué)合理推進(jìn)工程施工進(jìn)度和現(xiàn)場過量剩余物資的及時使用，并對資金使用用途進(jìn)行及時監(jiān)管和追查。管理人員看到工程施工和計劃明顯不符合時，應(yīng)分析其背后延工原因，反向查驗是否有安全管理和施工質(zhì)量重大問題，從而提高施工的安全管理水平。

七、后期的數(shù)學(xué)模型分析

前面我們通過一些管理系統(tǒng)主要對人員、設(shè)備和天氣、施工進(jìn)度等情況進(jìn)行及時的數(shù)據(jù)采集和簡單預(yù)測，但是智慧工地更應(yīng)該突出安全預(yù)知的效果，需要對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷的分析和推理，結(jié)合統(tǒng)計學(xué)上聚類和相關(guān)性分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等知識建立一套相對完善的管理系統(tǒng)。對項目管理者提出具有統(tǒng)計學(xué)意義上的大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，以期做好重點防范措施，并盡量做好全面防護(hù)，最大可能降低安全事故的發(fā)生率。由于工地施工情況的復(fù)雜性、數(shù)據(jù)的多樣性，而系統(tǒng)本身由于受到數(shù)據(jù)采集的局限性，也不可能做到全面的智能化，管理人員的責(zé)任心和較強的管理、業(yè)務(wù)技能，勞動者的規(guī)范操作應(yīng)貫穿項目始終，確保人員和設(shè)備安全。

八、結(jié)語

通過智慧工地安全預(yù)知管理系統(tǒng)構(gòu)建，研發(fā)一套高水平的智能化安全管理系統(tǒng)軟件，形成一套高效采集、分析集成系統(tǒng)，解決信息孤島的問題，利用人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)手段，建立智能化安全數(shù)據(jù)模型，分析不同施工階段安全風(fēng)險隱患的發(fā)展趨勢，提前預(yù)測現(xiàn)場安全風(fēng)險隱患，事先控制。全面實現(xiàn)“了解”工地過去的安全問題，“清楚”工地的安全現(xiàn)狀，“預(yù)知”工地未來可能發(fā)生的安全風(fēng)險隱患，對已發(fā)生或可能發(fā)生的各類問題，有科學(xué)的決策和應(yīng)對方案等“智慧工地”發(fā)展目標(biāo)，由傳統(tǒng)的被動防護(hù)向主動防護(hù)轉(zhuǎn)變，全面落實“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的安全方針，進(jìn)而提高作業(yè)現(xiàn)場的安全管理能力，達(dá)到安全“智慧工地”建設(shè)的高級階段。