施工現(xiàn)場公共衛(wèi)生防控監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

文｜東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院 劉潔 高博雅 張法啟 郝靜宇 李馳 李博 蘇星赫 孫宇宇 石振武

隨著新冠肺炎疫情在國內(nèi)外爆發(fā)，施工現(xiàn)場如何應(yīng)對重大公共衛(wèi)生事件成為當(dāng)前熱點話題。本文以新冠肺炎疫情為例，為有效應(yīng)對重大公共衛(wèi)生事件提供創(chuàng)新性思路。目前，大量學(xué)者通過對目前正在遭受新冠肺炎疫情侵襲的英國、新加坡、德國、意大利、韓國和美國等190 個國家所實施的非藥物干預(yù)措施(NPI)研究發(fā)現(xiàn)，疫情防控措施快速且有針對性的實施，是延遲和遏制新變種新冠病毒傳播的有效途徑[1]。因此，在保證社會經(jīng)濟(jì)正常運行前提下，如何有效遏制疫情局部性爆發(fā)甚至更大規(guī)模傳播，是當(dāng)前我國各行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。

施工現(xiàn)場作為人員高度密集場所之一，特別是建筑工人自身大多缺乏疫情防范意識，使其極有可能成為新冠肺炎疫情爆發(fā)的高風(fēng)險地區(qū)。為應(yīng)對新冠肺炎疫情給建筑施工項目所帶來的巨大不利影響，相關(guān)研究學(xué)者以施工現(xiàn)場內(nèi)新冠肺炎疫情防控為研究關(guān)鍵點，提出眾多有效的防控措施[2]。Araya Felipe 提出利用多個輪班來管理建筑項目勞動力的替代方法，從而降低新冠肺炎疫情在工人中傳播的可能性。Javier Martinez and Chelsea Stefanska 認(rèn)為土木工程師、流行病學(xué)家和公共衛(wèi)生專業(yè)人員的合作，是有效遏制新冠肺炎疫情等流行病在施工現(xiàn)場傳播的關(guān)鍵。Ebekozien Andrew 等研究了防控新冠肺炎疫情所實施的有關(guān)封鎖規(guī)則和4IR 技術(shù)對建筑公司的影響。李培樂[3]等提出在疫情期間施工現(xiàn)場所實施的防控措施和安全管控措施。劉星航[4]等開發(fā)新冠肺炎疫情管理信息系統(tǒng)，在減少相關(guān)防疫人員負(fù)擔(dān)的同時達(dá)到精準(zhǔn)、科學(xué)處理數(shù)據(jù)。林志恒[5]研究了建設(shè)項目疫情期間的防控體系、現(xiàn)場管理方法、健康排查方法等七項措施，為建設(shè)項目應(yīng)對突發(fā)公共衛(wèi)生事件所實施的防控措施提供了思路。戴韜[6]提出了優(yōu)化施工現(xiàn)場的疫情防控方案、提升項目管理的質(zhì)量和效率等措施。常志航[7]討論了新冠肺炎疫情期間施工現(xiàn)場管理的方法和措施。陳秀梅[8]提出了新冠肺炎疫情背景下Building Information Modeling (BIM)技術(shù)對建筑智能化項目的有效管理和控制措施。

綜上所述，現(xiàn)已有研究中，國內(nèi)外研究學(xué)者從不同角度提出了施工現(xiàn)場應(yīng)對新冠肺炎疫情的有效防控措施，但目前尚未涉及施工現(xiàn)場爆發(fā)疫情后，如何快速獲取確診者14 天行動軌跡，如何準(zhǔn)確篩查其密切接觸者，如何根據(jù)確診者及其密切接觸者的分布科學(xué)劃分施工現(xiàn)場疫情風(fēng)險等級，從而對施工現(xiàn)場高風(fēng)險區(qū)域采取有效且有針對性的疫情防控措施。因此，本研究通過開發(fā)施工現(xiàn)場疫情防控監(jiān)測系統(tǒng)，能夠快速獲得確診者14 天行動軌跡，并準(zhǔn)確篩查其密切接觸者，為施工現(xiàn)場爆發(fā)疫情后的流行病學(xué)調(diào)查提供有效的技術(shù)支撐，從而在第一時間采取疫情防控措施，以有效遏制疫情在施工現(xiàn)場的擴(kuò)散及快速傳播。同時，根據(jù)國家疫情風(fēng)險等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合施工現(xiàn)場實際特點，運用GIS 技術(shù)對施工現(xiàn)場各區(qū)域疫情風(fēng)險等級予以劃分，進(jìn)而依據(jù)各區(qū)域不同風(fēng)險等級，有針對性地實施分級管理和精準(zhǔn)防控，以此減少建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失，并有效緩解當(dāng)前國內(nèi)建造業(yè)遭受新冠肺炎疫情的沖擊，為國內(nèi)建造業(yè)應(yīng)對新冠肺炎疫情提供新的解決思路。

1 施工現(xiàn)場疫情防控監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)

本研究基于定位追蹤技術(shù)和大數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計技術(shù)，所開發(fā)的施工現(xiàn)場疫情防控監(jiān)測系統(tǒng)，可實時監(jiān)測施工現(xiàn)場所有人員的位置信息，并在各人員與他人相距小于一米時進(jìn)行提示，并在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中記錄此次接觸的詳細(xì)信息，包括人員及其密切接觸者的位置、時間、個人信息等，每條接觸信息將保留14 天。因此，在施工現(xiàn)場爆發(fā)疫情時，該系統(tǒng)能夠快速顯示確診者14 天行動軌跡，并準(zhǔn)確鎖定其密切接觸者，為施工現(xiàn)場進(jìn)行流行病學(xué)調(diào)查提供有效的技術(shù)支撐。

1.1 施工現(xiàn)場疫情防控監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫由空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫構(gòu)成。空間數(shù)據(jù)庫主要存儲各類矢量數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)，其中，矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)之間可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而更精準(zhǔn)存儲施工現(xiàn)場全部人員地理位置信息。屬性數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)存儲施工現(xiàn)場全部人員個人信息和確診病例的病例信息、密切接觸者信息及隔離區(qū)信息等（圖1）。當(dāng)施工現(xiàn)場出現(xiàn)確診者后，該系統(tǒng)可從空間數(shù)據(jù)庫中讀取確診者及密切接觸者（距離在1米內(nèi)）14 天內(nèi)位置信息，并從屬性數(shù)據(jù)庫中獲取上述人員的數(shù)據(jù)信息，從而在客戶端生成密切接觸者名單以及施工區(qū)域風(fēng)險等級劃分圖。

圖1 施工現(xiàn)場疫情防控監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計圖

1.1.2 定位追蹤技術(shù)

該系統(tǒng)客戶端采用 GPS、LBS 和WIFI等功能相結(jié)合，對進(jìn)入施工現(xiàn)場所有人員進(jìn)行快速且精準(zhǔn)定位，用以獲取施工現(xiàn)場所有人員14 天內(nèi)實際行動軌跡，并結(jié)合施工現(xiàn)場疫情防控監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，以準(zhǔn)確獲取施工現(xiàn)場確診者的所有密切接觸者名單。

1.1.3 計算機(jī)服務(wù)器架構(gòu)

由于施工現(xiàn)場參與人員眾多，因此，整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的安全非常重要。該系統(tǒng)采用B/S 架構(gòu)（Browser/Server）以保證使用者和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫之間安全可靠傳輸。相對于傳統(tǒng)的C/S 架構(gòu)（Client/Server），B/S 架構(gòu)不需要專門網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境，通過廣域網(wǎng)，使實現(xiàn)項目管理人員異地遠(yuǎn)程獲取數(shù)據(jù)。

1.2 施工現(xiàn)場疫情防控監(jiān)測系統(tǒng)功能設(shè)計

1.2.1 施工現(xiàn)場人員信息采集及健康檢測

第一，施工現(xiàn)場人員的個人基本信息錄入，如姓名、身份證號碼、籍貫、緊急聯(lián)系人、既往病史、過敏史等信息。在施工現(xiàn)場出現(xiàn)確診者后，其個人信息會直接傳送到確診者所在的隔離點或救治點。第二，施工現(xiàn)場人員的地理位置信息采集，以及與其密切接觸（距離小于1 米）的人員信息記錄。在施工現(xiàn)場出現(xiàn)確診者后，該系統(tǒng)可導(dǎo)出確診者14 天內(nèi)行動軌跡及密切接觸者名單，并自動上報“中國疾病預(yù)防控制信息系統(tǒng)”。第三，施工現(xiàn)場所有人員體溫信息檢測及核酸檢測報告記錄，在施工現(xiàn)場出現(xiàn)體溫異常人員后，可第一時間采取相關(guān)處理流程。

1.2.2 施工現(xiàn)場人員行動軌跡記錄

該系統(tǒng)以GPS、LBS 和WIFI 等技術(shù)作為支持，對施工現(xiàn)場內(nèi)所有人員行動軌跡予以記錄，記錄信息可保存14 天。在施工現(xiàn)場出現(xiàn)確診者后，該系統(tǒng)可顯示確診者及其密切接觸者14 天內(nèi)行動地點和行動區(qū)域，并結(jié)合GIS 平臺，對確診者和密切接觸者的行動軌跡實施可視化，以此形成確診者14 天內(nèi)行動軌跡圖和密切接觸者拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。主要具體操作過程為：第一，將確診者基本信息輸入該系統(tǒng)，從空間數(shù)據(jù)庫中調(diào)取其14 天內(nèi)所有行動軌跡點的數(shù)據(jù)集。第二，將該數(shù)據(jù)集與地圖層予以結(jié)合，并在數(shù)據(jù)跟蹤層予以標(biāo)識。第三，將標(biāo)識后所有相鄰的點予以連接，識別14 天內(nèi)與該確診者行動軌跡重疊的密切接觸者，據(jù)此形成密切接觸者拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，整個流程圖如圖2所示。

圖2 確診者行動軌跡和密切接觸者拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)形成流程圖

1.2.3 施工現(xiàn)場疫情風(fēng)險等級劃分

為提高施工現(xiàn)場疫情防控工作的科學(xué)性和精確性，該系統(tǒng)基于確診者14 天行動軌跡圖和密切接觸者拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，結(jié)合施工現(xiàn)場各區(qū)域人口規(guī)模、密度等數(shù)據(jù)，分析施工現(xiàn)場各區(qū)域新增及累計確診病例數(shù)量，以及聚集性疫情發(fā)生情況，以施工現(xiàn)場各區(qū)域人口密度和密切接觸者人數(shù)作為疫情風(fēng)險等級（包括低風(fēng)險、中風(fēng)險和高風(fēng)險）劃分依據(jù)，據(jù)此劃分施工現(xiàn)場各區(qū)域風(fēng)險等級，制定差異化精準(zhǔn)防控方案，對特殊場所和重點人群實施強(qiáng)化防控措施，從而實現(xiàn)疫情分區(qū)、分級、分類、動態(tài)化的精準(zhǔn)防控。

2 施工現(xiàn)場疫情防控監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用

2.1 疫情傳播過程分析

該系統(tǒng)以某大學(xué)校園內(nèi)兩個改造工程為應(yīng)用對象，通過模擬施工現(xiàn)場某位人員為確診者，運用施工現(xiàn)場疫情防控監(jiān)測系統(tǒng)，形成確診者14 天行動軌跡圖（圖3）和密切接觸者拓?fù)潢P(guān)系網(wǎng)（圖4），據(jù)此，精準(zhǔn)獲取施工現(xiàn)場疫情傳播的動態(tài)演化過程。該系統(tǒng)的實施，可在施工現(xiàn)場出現(xiàn)首例確診者后，及時鎖定所有密切接觸者，盡早切斷傳播鏈，以控制疫情在施工現(xiàn)場的進(jìn)一步擴(kuò)散。

圖3 某大學(xué)校園內(nèi)改造工程中確診者14 天行動軌跡圖

圖4 某大學(xué)校園內(nèi)改造工程中密切接觸者拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)

2.2 疫情風(fēng)險演化過程分析

依據(jù)該大學(xué)校園內(nèi)標(biāo)志性建筑，該系統(tǒng)將其劃分為39 個區(qū)域，通過分別模擬兩個改造工程（分別位于校園南區(qū)和北區(qū)）施工現(xiàn)場內(nèi)某位人員為確診者，運用施工現(xiàn)場疫情防控監(jiān)測系統(tǒng)，形成各確診者14天行動軌跡圖和密切接觸者拓?fù)潢P(guān)系網(wǎng)，結(jié)合GIS 技術(shù)，獲取該大學(xué)校園內(nèi)各區(qū)域疫情風(fēng)險動態(tài)演化過程圖（圖5，6）。其中，對于各區(qū)域疫情風(fēng)險等級的劃分，依據(jù)國家疫情風(fēng)險等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，參考中國東部地區(qū)人口密度，將校園內(nèi)疫情低風(fēng)險地區(qū)設(shè)定為該區(qū)域內(nèi)沒有新增確診病例，將校園內(nèi)疫情中風(fēng)險地區(qū)設(shè)定為該區(qū)域內(nèi)累計1 名確診病例，將校園內(nèi)疫情高風(fēng)險地區(qū)設(shè)定為該區(qū)域內(nèi)累計2 名及以上確診病例。上述兩種模擬結(jié)果顯示，在同一個大學(xué)校園內(nèi)，由于各施工現(xiàn)場人員的14 天行動軌跡和密切接觸者拓?fù)潢P(guān)系完全不同，導(dǎo)致不同施工區(qū)域出現(xiàn)確診者后，各施工區(qū)域疫情風(fēng)險等級存在顯著性差異，從而形成具有巨大差異的疫情風(fēng)險動態(tài)演化過程。

圖5 疫情風(fēng)險動態(tài)演化過程圖（南區(qū)改造工程員工為確診者）

因此，在施工現(xiàn)場爆發(fā)疫情時，運用項目施工現(xiàn)場疫情監(jiān)測系統(tǒng)，各施工現(xiàn)場可根據(jù)建設(shè)項目規(guī)模、施工現(xiàn)場人員密度等自身特點，科學(xué)、合理的對各區(qū)域疫情風(fēng)險等級進(jìn)行劃分，以獲取施工現(xiàn)場各區(qū)域疫情風(fēng)險動態(tài)演化過程，可實現(xiàn)不同區(qū)域疫情的分級管理和精準(zhǔn)防控，以有效避免整個項目被迫停工而產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟(jì)和社會效益損失。同時，基于各區(qū)域不同的疫情風(fēng)險等級，實施相應(yīng)的醫(yī)療應(yīng)急資源優(yōu)化配置，為施工現(xiàn)場疫情防控指明方向。

3 結(jié)論

在全球抗擊新冠肺炎疫情的背景下，建筑業(yè)受到前所未有的沖擊，致使建設(shè)項目在施工階段產(chǎn)生無法估量的重大經(jīng)濟(jì)損失。本研究從有效防控新冠肺炎疫情角度出發(fā)，以開發(fā)建設(shè)項目施工現(xiàn)場疫情監(jiān)測系統(tǒng)、劃分施工區(qū)域風(fēng)險等級為創(chuàng)新點，對國內(nèi)建筑業(yè)有效解決公共衛(wèi)生問題提供創(chuàng)新性指導(dǎo)思路。本研究具體結(jié)論如下：

（1）實現(xiàn)施工現(xiàn)場所有人員14 天行動軌跡和密切接觸者的精準(zhǔn)定位，在施工現(xiàn)場爆發(fā)新冠肺炎疫情后，為流行病學(xué)調(diào)查快速且準(zhǔn)確鎖定傳染源，及時隔離密切接觸者、精準(zhǔn)切斷傳播途徑提供技術(shù)支撐。

（2）實現(xiàn)施工現(xiàn)場各區(qū)域疫情風(fēng)險等級劃分及動態(tài)演化過程可視化，為施工現(xiàn)場疫情精準(zhǔn)防控指明方向，避免在大型建設(shè)項目施工過程中爆發(fā)疫情，所導(dǎo)致整個項目被迫停工而產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟(jì)和社會效益損失。

在我國當(dāng)前疫情防控背景下，本研究成果可為建筑業(yè)有效應(yīng)對新冠肺炎疫情提供新的解決思路，以此減少施工現(xiàn)場爆發(fā)新冠肺炎疫情可能造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失，減小公共衛(wèi)生突發(fā)事件給建設(shè)項目帶來的風(fēng)險。

圖6 疫情風(fēng)險動態(tài)演化過程圖（北區(qū)改造工程員工為確診者）