國內(nèi)建筑施工安全管理信息化研究

林海龍 蘇 航 劉貽華 中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100007

隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)迅猛發(fā)展，為解決安全管理難題提供了有力抓手，借助信息手段提高現(xiàn)有安全管理水平已成為業(yè)內(nèi)共識(shí)和必然趨勢(shì)。宋修德等人進(jìn)行了相關(guān)領(lǐng)域的安全管理信息化研發(fā)工作，并相繼獲得了一定的成果和進(jìn)展。此外，國內(nèi)多家安全技術(shù)服務(wù)企業(yè)也開發(fā)并商業(yè)化應(yīng)用了部分安全管理信息化系統(tǒng)。目前，已有科研工作者撰文對(duì)當(dāng)前安全管理信息化的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)。其中，王秉分析了Web of Science 的安全管理信息系統(tǒng)研究文獻(xiàn)，總結(jié)了國外的研究進(jìn)展。曲福根等分析了建筑施工安全管理信息系統(tǒng)研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)。但分析國內(nèi)相關(guān)研究文獻(xiàn)，總結(jié)國內(nèi)建筑施工安全管理信息化研究進(jìn)展的文章很少。鑒于此，筆者在研究國內(nèi)文獻(xiàn)基礎(chǔ)之上，綜述分析了國內(nèi)建筑施工安全管理信息化最新研究進(jìn)展，供讀者參考和借鑒。

1 建筑施工安全管理信息化的意義

筆者通過檢索知網(wǎng)和萬方網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，搜集到包括碩、博學(xué)位論文、期刊論文及專利在內(nèi)的建筑施工安全管理信息系統(tǒng)典型文獻(xiàn)共百余篇。部分文獻(xiàn)論述了安全管理信息化的必要性及優(yōu)勢(shì)，筆者總結(jié)了8 個(gè)方面優(yōu)勢(shì)和益處，見下表1。

2 建筑施工安全管理信息化應(yīng)用內(nèi)容

早在2000 年，清華大學(xué)土木系與中建一局四公司就開始合作開發(fā)了《建筑安全管理信息系統(tǒng)》。近年來，隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)飛速發(fā)展，越來越多組織和科研工作者投入到建筑施工安全管理信息化的研發(fā)和應(yīng)用中。建筑施工安全管理信息化系統(tǒng)按系統(tǒng)開發(fā)功能的全面性可分為專業(yè)型信息化系統(tǒng)和綜合型信息化系統(tǒng)。例如專門用于隱患排查、培訓(xùn)教育或機(jī)械監(jiān)控等專一管理內(nèi)容或功能的系統(tǒng)屬于專業(yè)型信息系統(tǒng)，而綜合型系統(tǒng)包括多項(xiàng)管理內(nèi)容或功能的信息系統(tǒng)。

安全管理信息化的優(yōu)勢(shì)和益處

2.1 專業(yè)型安全管理信息化系統(tǒng)

一些組織和科研工作者針對(duì)某一安全問題嘗試或開發(fā)相應(yīng)的專業(yè)型安全管理信息化系統(tǒng)，主要包括智能個(gè)體防護(hù)用品、安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及預(yù)警系統(tǒng)、隱患排查治理系統(tǒng)、安全教育培訓(xùn)系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)許可系統(tǒng)、安全監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)和建筑機(jī)器人等。

智能個(gè)體防護(hù)用品個(gè)體防護(hù)用品，尤其是安全帽、安全帶，與安全網(wǎng)一起被稱為建筑業(yè)“安全三寶”，是建筑行業(yè)不可或缺的安全裝備，也是建筑安全的最基本要求。近年來，安全帽和安全帶的智能化和信息化方面有了長(zhǎng)足發(fā)展。隨著科技發(fā)展及智能安全帽、安全帶產(chǎn)品日趨成熟及推廣使用，必將大大提高施工安全管理的可靠性以及對(duì)施工作業(yè)人員的安全保障能力。

安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及預(yù)警系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是安全管理的基礎(chǔ)和關(guān)鍵工作。因此，許多科研工作者致力于研究和開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、評(píng)價(jià)及預(yù)警系統(tǒng)，便于加強(qiáng)事前管控，避免安全事故發(fā)生。從資料看，現(xiàn)有研究主要集中于施工現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)源識(shí)別、評(píng)價(jià)及預(yù)警系統(tǒng)研究，亦有設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和施工現(xiàn)場(chǎng)安全評(píng)價(jià)方面的研究。危險(xiǎn)源識(shí)別與評(píng)價(jià)研究主要基于BIM 和數(shù)據(jù)庫技術(shù)識(shí)別獲取危險(xiǎn)源信息，與數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則對(duì)比分析后，給出危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)結(jié)果。而預(yù)警系統(tǒng)則是基于安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別結(jié)果，對(duì)重點(diǎn)防范部位或區(qū)域設(shè)置的人員定位及預(yù)警信息系統(tǒng)，可有效提高施工現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)測(cè)和預(yù)警水平。

安全監(jiān)察及隱患排查系統(tǒng)監(jiān)督檢查是安全管理的重要工作任務(wù)，是防止事故發(fā)生的重要手段，亦成為信息化研發(fā)的熱點(diǎn)。監(jiān)督檢查信息系統(tǒng)包括政府安監(jiān)部門現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)、企業(yè)隱患排查系統(tǒng)以及政府與企業(yè)共用的隱患排查系統(tǒng)。手持終端隱患排查系統(tǒng)應(yīng)用需要良好的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和適當(dāng)通訊資費(fèi)的投入，否則將影響其應(yīng)用效果。

現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)許可系統(tǒng)作業(yè)許可是控制非常規(guī)作業(yè)和危險(xiǎn)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，保障作業(yè)安全的重要管理手段，在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)存在漏簽、代簽、改簽以及填寫不規(guī)范等問題，研發(fā)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)許可系統(tǒng)可有效解決上述問題。例如高學(xué)濱等介紹了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)許可系統(tǒng)研發(fā)及企業(yè)應(yīng)用情況，結(jié)果表明現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)許可系統(tǒng)可最大限度實(shí)現(xiàn)作業(yè)許可管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，有效提高作業(yè)許可管理水平，應(yīng)用效果明顯。

教育培訓(xùn)信息系統(tǒng)安全教育是增強(qiáng)員工安全意識(shí)、提高安全技術(shù)素質(zhì)的重要途徑，是防止事故發(fā)生、保證安全生產(chǎn)的重要措施，是保障企業(yè)安全管理的重要基礎(chǔ)。近年來，隨著信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，采用VR、AR、仿真和BIM 等技術(shù)開發(fā)動(dòng)漫或演示類視頻，將施工技術(shù)方案、安全技術(shù)交底及培訓(xùn)知識(shí)和內(nèi)容有效傳遞給參培人員，使得安全培訓(xùn)更加直觀、生動(dòng)，可以提高安全培訓(xùn)的效率和效果，筑牢安全生產(chǎn)管理工作基礎(chǔ)。而開發(fā)具有崗位針對(duì)性的信息化教育培訓(xùn)產(chǎn)品將是未來發(fā)展的重要方向之一。

安全監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)開展安全監(jiān)控可以及時(shí)（隨時(shí)）掌握、發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象和可能危及安全的不良因素，并及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的穩(wěn)定性和安全性進(jìn)行評(píng)估，及時(shí)預(yù)警、發(fā)現(xiàn)事故隱患，及時(shí)進(jìn)行整改，可有效減少事故隱患，預(yù)防和控制安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。因此，安全監(jiān)控及預(yù)警信息系統(tǒng)已成為研發(fā)重點(diǎn)。目前，安全監(jiān)控及預(yù)警信息系統(tǒng)主要包括工程車輛運(yùn)輸監(jiān)控信息系統(tǒng)、工程機(jī)械安全監(jiān)控信息系統(tǒng)、人員定位及預(yù)警信息系統(tǒng)、高支模安全監(jiān)控信息系統(tǒng)、深基坑安全監(jiān)控信息系統(tǒng)、腳手架安全監(jiān)控信息系統(tǒng)、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。安全監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)簡(jiǎn)述如下：①車輛運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用已比較普遍，不僅具有優(yōu)化資源配置、提高管理效率、節(jié)約成本等經(jīng)濟(jì)效益，還能提高道路交通安全性。而工程車輛運(yùn)輸監(jiān)控信息系統(tǒng)的研發(fā)也已取得較大進(jìn)展，已開發(fā)出多種系統(tǒng)和產(chǎn)品。②工程機(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)是安全監(jiān)控信息化研究的熱點(diǎn)之一，主要集中于TBM、盾構(gòu)機(jī)、架橋機(jī)、起重機(jī)械等大型工程機(jī)械設(shè)備上，尤其是施工現(xiàn)場(chǎng)常用的起重機(jī)械。塔吊等起重機(jī)械是建筑領(lǐng)域使用最為廣泛的大型機(jī)械和特種設(shè)備，如果管理不當(dāng)，因事故所導(dǎo)致的人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失也是非常慘烈的。隨著物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)的發(fā)展，起重作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的小型化、可視化、智能化將是今后研發(fā)的重要方向。③人員定位系統(tǒng)結(jié)合電子圍欄技術(shù)，可實(shí)時(shí)精確定位施工現(xiàn)場(chǎng)工作人員，使考勤及安全生產(chǎn)管理更加快捷和高效，也能為事故救援及調(diào)查提供可靠信息和證據(jù)，已成為信息化研究的熱點(diǎn)之一。④高大空間模板支撐體系（簡(jiǎn)稱高支模）廣泛應(yīng)用于各類建筑施工的基礎(chǔ)保障設(shè)施，具有復(fù)雜性、突發(fā)性及高危性的特點(diǎn)，管理不善極易導(dǎo)致高支模坍塌事故。⑤深基坑施工周邊環(huán)境及地質(zhì)條件復(fù)雜、不確定因素多、施工條件差、施工技術(shù)復(fù)雜。探索深基坑安全監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)研發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)信息共享、快速分析、高效決策和及時(shí)預(yù)警等功能，可提高監(jiān)測(cè)效率、水平和預(yù)警能力。⑥腳手架工程是我國建筑工程中危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程之一，在施工現(xiàn)場(chǎng)使用頻繁，如安全管理不當(dāng)，極易發(fā)生坍塌事故而造成人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，一些科研工作者嘗試研發(fā)腳手架安全監(jiān)控系統(tǒng)，通過對(duì)腳手架的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警提高安全管理水平，減少事故發(fā)生。國內(nèi)早在2012 年就提出了采用RFID技術(shù)對(duì)腳手架安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警方案，近年來隨著BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)發(fā)展，將新技術(shù)應(yīng)用到腳手架安全監(jiān)控中，構(gòu)建腳手架安全監(jiān)控信息系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)信息共享、快速分析、高效決策和及時(shí)預(yù)警等功能，可提高監(jiān)測(cè)效率、水平和預(yù)警能力。

建筑機(jī)器人隨著機(jī)器人工業(yè)快速的發(fā)展，人們將機(jī)器人技術(shù)引入建筑行業(yè)，以期通過機(jī)器替代或協(xié)助人類的方式，應(yīng)對(duì)較差的工作環(huán)境和危險(xiǎn)的工作，解決老齡化社會(huì)帶來的人力資源日益短缺問題，提高工作效率，降低發(fā)生安全事故的可能性，保障施工人員安全，提升建筑工作品質(zhì)。因此，建筑機(jī)器人已成為研發(fā)熱點(diǎn)。我國在建筑機(jī)器人領(lǐng)域的研究起步較晚，目前為數(shù)不多的研究成果多處于試驗(yàn)階段，真正商業(yè)化的成果很少。隨著物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，未來建筑機(jī)器人研發(fā)與應(yīng)用的前景非常光明，市場(chǎng)非常廣闊。

2.2 綜合型安全管理信息化系統(tǒng)

2.2.1 安全管理信息系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，人們紛紛將其引入安全管理，利用技術(shù)優(yōu)勢(shì)促進(jìn)安全管理發(fā)展。目前，安全管理信息系統(tǒng)研發(fā)有3 個(gè)方向，一是從職業(yè)健康安全管理體系角度出發(fā)，以《職業(yè)健康安全管理體系要求及使用指南》為基礎(chǔ)，構(gòu)建QHSE 或HSE 或職業(yè)健康安全管理信息系統(tǒng)，著力解決管理標(biāo)準(zhǔn)無法統(tǒng)一、體系與管理兩張皮、信息共享與查詢等問題；二是從安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化角度出發(fā)，以《企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化基本規(guī)范》為基礎(chǔ)，構(gòu)建安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理信息系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全方位的安全管理模式，讓安全管理有跡可循，提高安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理績(jī)效；三是構(gòu)建安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化與OHSMS 體系融合的管理信息系統(tǒng)，以避免兩套體系獨(dú)立運(yùn)行導(dǎo)致的重復(fù)工作、浪費(fèi)資源、管理低效等弊端。

2.2.2 智慧工地

近年來，出現(xiàn)了研發(fā)智慧工地的熱潮。智慧工地是基于BIM、物聯(lián)網(wǎng)傳感器、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)通信技術(shù)、智能設(shè)備和機(jī)器人等技術(shù)，聚焦工程施工現(xiàn)場(chǎng)，緊緊圍繞人、機(jī)、料、法、環(huán)等關(guān)鍵要素的過程管控，整合施工現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵資源和基礎(chǔ)設(shè)施信息的智慧管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工地管理的信息化、可視化、精細(xì)化和智能化，從而提高工地現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)和管理的效率、決策能力及決策的科學(xué)性。智慧工地本質(zhì)上是各專業(yè)型信息系統(tǒng)的集合，不僅包括安全監(jiān)管系統(tǒng)，還包括綠色環(huán)保、行政監(jiān)管、勞務(wù)管理、技術(shù)及進(jìn)度管理等大類系統(tǒng)。雖然，智慧工地系統(tǒng)還有很多內(nèi)容需要完善，但隨著科技發(fā)展，智慧工地系統(tǒng)越來越完善，越來越成熟，創(chuàng)新及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的空間更加廣闊，為建筑行業(yè)變革添磚加瓦。

3 結(jié)論與展望

信息化已成為建筑施工安全管理的重要發(fā)展趨勢(shì)，在建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展中舉足輕重。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、VR、AR 等新一代信息技術(shù)及移動(dòng)通信技術(shù)的不斷成熟，必將促進(jìn)建筑施工安全管理信息化快速發(fā)展，使得專業(yè)型信息系統(tǒng)更加細(xì)化和精確，綜合型信息系統(tǒng)更加科學(xué)和全面，可在很大程度上降低安全風(fēng)險(xiǎn)，從源頭控制和降低安全事故發(fā)生的可能性，從而實(shí)現(xiàn)安全發(fā)展。同時(shí)，希望本文能夠?yàn)閲鴥?nèi)從事建筑施工安全管理信息化研發(fā)和應(yīng)用的組織或科研工作者提供一定的參考。