有關基建現(xiàn)場施工人員安全狀態(tài)實時監(jiān)控的研究

張良勝 秦思 陳進 李自若 沈曦

摘 要 隨著我國電網(wǎng)基建工程施工管理規(guī)定的不斷完善，提出了嚴格的施工要求與安全管理措施。電網(wǎng)工程管理的復雜性注定了電網(wǎng)建設的施工現(xiàn)場管理的復雜性，施工過程會受到眾多因素的影響，以至于在電網(wǎng)基建工程施工過程中仍存在一定的問題，嚴重威脅電網(wǎng)的安全質量建設與電網(wǎng)施工人員的人身安全，加強對電網(wǎng)基建施工現(xiàn)場人員安全狀態(tài)的數(shù)字化監(jiān)管顯得尤為重要。本文提出通過建設現(xiàn)場施工人員安全監(jiān)控系統(tǒng)，全面提升現(xiàn)場監(jiān)管數(shù)字化水平，保障施工人員生命安全。

關鍵詞 基建現(xiàn)場;安全狀態(tài);實時監(jiān)控

引言

近年來，電力工程建設領域曾發(fā)生多起教訓深刻的人身安全事故，通過這些事故，反映出基建施工現(xiàn)場管控水平、現(xiàn)場施工人員安全意識、監(jiān)管手段仍需進一步提升。國網(wǎng)公司希望通過對基建全過程綜合數(shù)字化管理平臺感知層的深度開發(fā)，大力夯實施工安全基礎，提升基建本質安全水平。通過技術手段，落地“安全第一，預防為主”的原則。在此背景下， 利用成熟的智能傳感器監(jiān)測生命各項體征、并通過近場及遠端無線通信設施回傳監(jiān)測數(shù)據(jù)、融合邊緣計算技術和AI智能化算法分析數(shù)據(jù)并實現(xiàn)作業(yè)風險預警，實現(xiàn)對高風險施工作業(yè)人員的生命體征狀態(tài)的實時監(jiān)測，對存在風險隱患的人員及行為進行預警就顯得意義非凡。

基建現(xiàn)場施工人員安全狀態(tài)實時監(jiān)控

國網(wǎng)重慶市電力公司建設分公司結合重慶地區(qū)地質結構復雜，施工現(xiàn)場環(huán)境條件多變，高空作業(yè)及特種作業(yè)種類繁雜等因素，對“工程現(xiàn)場安全感知能力建設中的人員狀態(tài)監(jiān)測”提出了新的要求并展開了深入研究。利用北斗定位技術，結合國家北斗地基增強系統(tǒng)和網(wǎng)絡RTK服務，加強施工現(xiàn)場的人員，工器具，環(huán)境監(jiān)控終端的智能化程度，提高對環(huán)境、位置和狀態(tài)的感知能力，實現(xiàn)工程現(xiàn)場管理工作中海量基礎數(shù)據(jù)的采集。應用對基礎數(shù)據(jù)進行二次開發(fā)及大數(shù)據(jù)挖掘，加深感知接入與專業(yè)管理的融合，實現(xiàn)對高風險施工作業(yè)人員的人員狀態(tài)自動感知監(jiān)測，對隨身安全工器具使用狀態(tài)監(jiān)測，以及作業(yè)人員所處微環(huán)境監(jiān)測，對存在風險隱患的人員及行為進行預警，確保安全施工。

試點建設的基建現(xiàn)場施工人員人員安全狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)包含：感知終端、網(wǎng)絡傳輸、和應用平臺三部分。

1感知終端

1.1 智能手環(huán)

智能手環(huán)設計小巧輕便，絲毫不影響作業(yè)和設備操作。智能檢測和數(shù)據(jù)同步，無須人工操作干預。同時具備長續(xù)航和無限充電特性。

智能手環(huán)內置光電、熱敏等生命體征傳感器，可實時獲取血壓、心跳、體溫等生命體征數(shù)據(jù)。來自管理平臺的提醒和警報可通過蜂鳴和震動的方式提醒作業(yè)人員[1]。

1.2 智能安全帽終端

通過對智能安全帽應用，可以提高移動作業(yè)人員的作業(yè)安全性和監(jiān)督強度。同時可以增強移動作業(yè)人員和后端管理人員的聯(lián)動，將采集的數(shù)據(jù)進行分析利用，提高了管理人員的工作效率。

安全帽內置智能操作系統(tǒng)、4G模塊、北斗高精度定位單元、近電傳感器以及視頻、語音、照明等單元?？蛇M實現(xiàn)行人員位置跟蹤、安全監(jiān)控、自動考勤、作業(yè)量統(tǒng)計、護具正確佩戴識別等功能。

視頻和語音系統(tǒng)可以讓現(xiàn)場人員與指揮部、基建管理平臺保持通訊，視頻系統(tǒng)可將作業(yè)人員操作情況實時同步，便于管理人員遠程督導。

北斗高精度單元支持北斗、GPS等多衛(wèi)星定位系統(tǒng)，支持RTK（實時載波相位差分）算法，可實現(xiàn)最高厘米現(xiàn)場人員定位?；诒倍犯呔榷ㄎ患夹g，通過對人員運動軌跡記錄并結合施工現(xiàn)場高精度地圖數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，可實現(xiàn)現(xiàn)場考勤、工作時長統(tǒng)計、危險區(qū)域報警等。

1.3 智能北斗高精度手持PDA

施工現(xiàn)場的監(jiān)理、安全監(jiān)管和巡視人員、施工管理人員配備工業(yè)級手持式智能北斗高精度PDA進行電子報告、工單填寫，取代傳統(tǒng)紙質記錄方式，避免登記不規(guī)范、表格遺失、記錄篡改等問題。PDA具備4G和Wi-Fi通訊功能，錄入完成后電子表格自動與服務器同步，簡化錄入流程和提高信息準確性，加快工單表格信息處理效率。

PDA內置一套移動GIS系統(tǒng)，包含作業(yè)現(xiàn)場信息同步。同時現(xiàn)場人員、工程車輛、施工機械等位置信息、施工作業(yè)進度信息、異常警告信息可通過服務器同步，以便現(xiàn)場管理人員全面掌握現(xiàn)場施工情況，對突發(fā)異常情況進行及時處理。

PDA內置厘米級北斗高精度定位單元。在進行安全巡查、巡檢工作時，通過PDA記錄軌跡，并可對軌跡與設定的巡視點、巡視路線進行匹配自動計算完成進度，確保巡查、巡檢工作保質保量完成。

1.4 智能安全繩

智能安全繩由高空智能安全鎖、高空管理作業(yè)云平臺、高空安全帶、防解安全磁扣等部分組成。懸空作業(yè)時，安全鎖會自動鎖死，工人無法自己開鎖，需向地面的安全員發(fā)出解鎖請求，安全員通過后才能解開安全繩。綜合運用物聯(lián)網(wǎng)、傳感、大數(shù)據(jù)算法等技術，智能安全鎖可以實時采集設備高度、震動等各類參數(shù)，通過算法得出設備狀態(tài)、作業(yè)狀態(tài)。 地面安全員則通過app實時掌握監(jiān)測高空作業(yè)人員的狀態(tài)。設備一旦異常開啟、升空未上鎖、電量不足等，安全員可第一時間得知，快速進行人工干預，確保安全;緊急情況下，還可遠程授權開鎖。智能安全鎖可以解決高空作業(yè)中不系安全帶、隨意開鎖等傳統(tǒng)陋習，用科技手段降低安全事故率，通過高效管理及預警，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人力管理，做到高空安全事前可為、事中可控、事后可追溯[2]。

2網(wǎng)絡傳輸方式

可穿戴設備包含藍牙模組，可將生理體征、跌落等傳感器作為智能安全帽外部功能擴展功能。智能安全帽支持4G和Wi-Fi通訊功能，可將定位、視頻、語音、傳感器等數(shù)據(jù)與安全監(jiān)管平臺實時同步。

智能北斗高精度手持PDA內置4G、Wi-Fi、北斗短報文功能。

所有設備在有移動網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域采用移動網(wǎng)絡，如果無移動網(wǎng)絡或網(wǎng)絡信號不強，視業(yè)務情況采用北斗短報文或智能網(wǎng)關方式。

3安全監(jiān)控平臺

3.1 安全感知

通過佩戴的智能可穿戴設備對血壓、體溫、心率等人體體征進行實時采集，同時具備SOS緊急求救功能。智能可穿戴設備通過藍牙與智能高精度安全帽進行配對，體征數(shù)據(jù)可通過智能安全帽上的通訊模組上傳基建管控平臺。基建管控平臺向人員下發(fā)的消息指令，智能可穿戴設備可以震動、聲音提示工作人員。智能穿戴設備和智能安全帽均具備跌倒、墜落等異常行為感知，同時具有SOS主動緊急求救按鍵，在現(xiàn)場工作人員遭遇突發(fā)危險時緊急呼救?，F(xiàn)場和后臺監(jiān)管人員會同時收到求救信息，及時處理安排指揮救援，保障作業(yè)人員生命安全[3]。

作業(yè)人員佩戴的智能安全帽集成北斗高精度定位技術。將人員的精準位置與作業(yè)現(xiàn)場的危險區(qū)域（如深基坑、大型機械等）電子圍欄進行實時比對，如出現(xiàn)意外闖入，系統(tǒng)同時通知管理中心、監(jiān)理和該作業(yè)人員，避免事故發(fā)生。

通過現(xiàn)場視頻信息，判斷人員違章行為，如輔助判別工作人員是否佩戴安全帽，是否著安全服、是否在高空作業(yè)時按規(guī)定使用安全繩等，提高現(xiàn)場作業(yè)規(guī)范性和安全性?？梢蛇`章情況立即通知監(jiān)理人員現(xiàn)場核實并查處違章行為。根據(jù)違章行為嚴重程度分類，視情節(jié)輕重，通知施工單位、監(jiān)理單位、建設管理單位按照相關管理考核辦法進行查處和考核。

3.2 考勤和作業(yè)隊伍管理

利用出入口視頻識別和智能安全帽人員定位，記錄人員每日進出現(xiàn)場時間，自動進行個人考勤和工時記錄、在場人數(shù)統(tǒng)計、人員作業(yè)軌跡記錄、關鍵人員如監(jiān)理等到崗和現(xiàn)場資源投入統(tǒng)計。方便管理中心全面監(jiān)控，精細化現(xiàn)場人員和隊伍管理。

3.3 安全巡視

施工現(xiàn)場的監(jiān)理、安全監(jiān)管人員配置高防護等級的高精度手持PDA接入安全監(jiān)控平臺。通過視頻影像識別，語音通信，位置信息采集等信息輸入，實現(xiàn)對作業(yè)現(xiàn)場的監(jiān)管，指導和違規(guī)預警采集PDA實時位置信息，結合基建全過程綜合數(shù)字化管理平臺，對安全監(jiān)管的時效性進行評估，提高安全監(jiān)管效率。由于遠程通信原因，采集到的數(shù)據(jù)未回傳到平臺的，可存儲到PDA本地進行備份，有效地解決了各種作業(yè)環(huán)境下，均可對施工現(xiàn)場進行有效的監(jiān)督管理[4]。

4結束語

通過基建現(xiàn)場施工人員安全狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)的部署，利用現(xiàn)場智能感知終端，可實時監(jiān)控基建現(xiàn)場作業(yè)人員的生命體征、作業(yè)行為、安全工器具使用狀態(tài)等數(shù)據(jù)，安全監(jiān)控平臺將現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行挖掘統(tǒng)計處理，自動識別現(xiàn)場異常和危險情況，以便及時處理避免安全事故?；ìF(xiàn)場施工人員安全狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)全方面提升基建現(xiàn)場管理數(shù)字化水平，加大現(xiàn)場監(jiān)管力度，切實保障人員安全和工程項目質量，從而確保電網(wǎng)基建工程安全、高效的建設。

參考文獻

[1] 解析電力基建安全的重要性和風險預控管理[J].科技與創(chuàng)新， 2015（24）：55，59.

[2] 電力基建安全管理探討[J].信息化建設，2015（11）：376-377.

[3] 電力基建工程安全管理探討[J].中國電力教育，2014（35）：178-179.

[4] 如何做好電力基建安全工作管理[J].科技風，2015（6）：281.

作者簡介

張良勝（1976-），男，重慶潼南人;學歷：本科、學士，職稱：高級工程師，現(xiàn)就職單位：國網(wǎng)重慶市電力公司，研究方向：電網(wǎng)基建。