大型工程項目施工動火作業(yè)智能化管理應(yīng)用研究

唐 明

海洋石油工程股份有限公司 天津 300461

在大型施工項目中，動火作業(yè)較為常見，在實際施工中風(fēng)險較大，容易引發(fā)安全事故，是現(xiàn)階段企業(yè)管理的重點和難點。動火作業(yè)的開展，會提供點火源，在具備可燃物、助燃物的條件下可能導(dǎo)致火災(zāi)等事故的發(fā)生。從近年來各企業(yè)執(zhí)行的特殊作業(yè)統(tǒng)計結(jié)果來看，動火作業(yè)占比高達46.7%。對于處于易燃易爆區(qū)域的大型工作項目來說，動火作業(yè)是安全防范的關(guān)鍵。良好的安全管理方式能夠最大程度上避免動火作業(yè)產(chǎn)生的次生傷害，為工程項目的順利實施提供保障。

近年工程規(guī)模越來越大，工程難度越來越高，施工現(xiàn)場安全條件復(fù)雜多變，管理人員緊缺，管理難度較大。隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的發(fā)展，如何采用現(xiàn)代化信息技術(shù)為大型工程項目施工過程提供安全管理，特別是動火管理提供技術(shù)支撐和智能化應(yīng)用，是目前工程行業(yè)有待深入探索的問題。

1 動火作業(yè)管理的重要性

動火作業(yè)是能直接或間接產(chǎn)生明火的工藝設(shè)置以外的非常規(guī)作業(yè)，如使用電焊、氣焊（割）、噴燈、電鉆和砂輪等進行可能產(chǎn)生火焰、火花和熾熱表面的非常規(guī)作業(yè)[1]。

大型工程項目施工過程中，一旦發(fā)生動火作業(yè)，將會嚴(yán)重威脅施工人員的生命安全，并可能帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟財產(chǎn)損失，造成惡劣的社會影響。為最大程度避免上述現(xiàn)象的出現(xiàn)，國家有關(guān)部門出臺了多項措施，從作業(yè)分級、許可證審批、安全交底、動火分析、資格審查、風(fēng)險甄別及風(fēng)險防范等方面對動火作業(yè)進行了嚴(yán)格的規(guī)定，以期降低事故發(fā)生率。根據(jù)作業(yè)危險程度，在工程項目施工中常將其分為特殊、一級和二級動火作業(yè)三大類。根據(jù)規(guī)范，施工企業(yè)在開展作業(yè)前，必須辦理《作業(yè)證》，在此基礎(chǔ)上進行動態(tài)作業(yè)管理。根據(jù)要求，企業(yè)必須在《作業(yè)證》允許范圍內(nèi)作業(yè)，禁止擴大范圍使用，不得隨意轉(zhuǎn)讓。

2 存在的問題

動火作業(yè)應(yīng)用范圍較大，工程項目中的切割、搗震、焊接等作業(yè)都離不開火，非常容易導(dǎo)致施工現(xiàn)場的可燃物燃燒，進而釀成火災(zāi)事故。通常情況下，施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，用電設(shè)備種類多樣，可燃、易燃物料繁多，如果缺乏有效的現(xiàn)場安全管理，容易導(dǎo)致施工現(xiàn)場出現(xiàn)失火問題。在實際管理中，多基于紙質(zhì)動火作業(yè)證，采用人工巡查監(jiān)管等方式開展作業(yè)管理工作?？v觀多年來的管理實踐可以看出，這種管理方式盡管取得了一定的防范效果，但是仍然存在管理效率低、人工監(jiān)管難度大、事故隱患多、存在冒險作業(yè)行為等諸多問題，制約了工程項目動火作業(yè)的安全運行。

（1）效率低下。事前需要填寫動火作業(yè)證，然后找相關(guān)人員進行現(xiàn)場勘查分析和確認(rèn)簽字，流程繁瑣，一般會占用8h 的有效工作時間，極大影響了大型施工項目的整體工作效率和企業(yè)的經(jīng)濟效益。

（2）監(jiān)管困難。采用紙質(zhì)作業(yè)單管理模型，負(fù)責(zé)審批簽字的人員很難記清楚哪些區(qū)域辦理了動火作業(yè)證，哪些區(qū)域的動火作業(yè)證還在有效期。這種管理模式增加了現(xiàn)場安全檢查的困難，存在監(jiān)管盲區(qū)，給大型施工項目施工作業(yè)帶來了一定的安全隱患。

（3）存在冒險行為。由于動火作業(yè)證辦理繁瑣，加之人工監(jiān)管困難，在面對短時間、涉及范圍小的動火作業(yè)時，容易產(chǎn)生施工人員冒險作業(yè)行為，增加安全隱患，嚴(yán)重者會導(dǎo)致生產(chǎn)事故的發(fā)生。

（4）事故隱患多。在開展安全作業(yè)管理的過程中，如果出現(xiàn)人為失誤，將會帶來潛在的安全隱患，甚至誘發(fā)安全事故。?

3 動火作業(yè)智能化管理應(yīng)用

為了提高大型施工項目動火作業(yè)的工作效率，實現(xiàn)全流程的規(guī)范化、信息化管理，開展動火作業(yè)智能化管理應(yīng)用迫在眉睫。可以說，設(shè)計智能化動火作業(yè)管理系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實和應(yīng)用價值。

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

平臺采用云化、微服務(wù)技術(shù)、分層設(shè)計路線。分層設(shè)計有利于提升系統(tǒng)的整體靈活性，為系統(tǒng)后續(xù)的擴展提供架構(gòu)基礎(chǔ)。主要分為展現(xiàn)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、業(yè)務(wù)支撐層、數(shù)據(jù)資源層和數(shù)據(jù)接入層，如圖1 所示。

圖1 動火作業(yè)智能化管理平臺架構(gòu)

3.2 網(wǎng)格化管理

網(wǎng)格化管理目前已在綜合治安、社區(qū)服務(wù)、應(yīng)急等眾多領(lǐng)域得到成熟應(yīng)用?；诖笮凸こ添椖渴┕がF(xiàn)場管理的復(fù)雜性和多變性，充分利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、地理信息技術(shù)和網(wǎng)格化管理模式已經(jīng)勢在必行。

網(wǎng)格化管理是在原有日常管理工作的基礎(chǔ)上，依托統(tǒng)一的智慧工地管理平臺，將工程項目全域按一定的標(biāo)準(zhǔn)劃分成單元網(wǎng)格，通過加強對單元格中部件和事件的巡查，建立監(jiān)督和處置相分離的主動發(fā)現(xiàn)、及時處置的工程動態(tài)管理的一種方式，從而實現(xiàn)安全管理的程序化、精細(xì)化和長效化。

利用GIS 電子地圖及其服務(wù)支撐，建立工程項目施工現(xiàn)場GIS 地圖，在GIS 地圖上建立工程項目的基礎(chǔ)建筑、設(shè)施、道路、區(qū)域。并利用GIS 將工程項目施工現(xiàn)場劃分成不同的網(wǎng)格，與安全生產(chǎn)管理、視頻監(jiān)控相結(jié)合，為大型工程項目施工現(xiàn)場網(wǎng)格化管理提供基礎(chǔ)支撐。

3.3 全域視頻監(jiān)控

在現(xiàn)代信息通信技術(shù)快速發(fā)展的背景下，充分應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信、視頻處理、監(jiān)控等技術(shù)，不斷提升工程項目施工現(xiàn)場的安全管理，對現(xiàn)場安全措施進行實施檢測，第一時間發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患。通常情況下，全域視頻監(jiān)控包括前端監(jiān)控設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸和監(jiān)控中心三部分[2]。

（1）前端監(jiān)控設(shè)備主要為高清紅外熱成像攝像機等設(shè)備。充分利用監(jiān)控設(shè)備對施工現(xiàn)場進行實施監(jiān)控，通過可視化的現(xiàn)場監(jiān)控及時發(fā)展安全隱患，采用多樣化的報警方式通知管理人員。此外，通過數(shù)據(jù)采集存儲，能夠?qū)崿F(xiàn)歷史數(shù)據(jù)可查化。

（2）工地現(xiàn)場的傳輸網(wǎng)絡(luò)采用有線傳輸和無線傳輸相結(jié)合的方式。有線傳輸雖然信號傳輸比較穩(wěn)定，但是容易受現(xiàn)場環(huán)境限制，比如塔吊的升級會對網(wǎng)線的長度有所要求，這樣容易損壞網(wǎng)線；無線傳輸能適應(yīng)工地現(xiàn)場復(fù)雜的環(huán)境，避免因為網(wǎng)線的損壞而影響傳輸?shù)膯栴}。

（3）監(jiān)控中心主要是各種類型的管理平臺，比如數(shù)據(jù)庫服務(wù)模塊、存儲管理服務(wù)模塊和報警服務(wù)模塊等。

3.4 作業(yè)票數(shù)字化管理

傳統(tǒng)意義上的紙質(zhì)作業(yè)證管理效率較低，在實際中需要申請人、監(jiān)管人等管理人員反復(fù)簽字，與當(dāng)前智能化管理理念相悖。實現(xiàn)作業(yè)許可的信息化、智能化和移動化管理是大型工程項目施工企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的方向[3]。作業(yè)票數(shù)字化管理方式能夠智能識別并分析施工現(xiàn)場的安全隱患，在此基礎(chǔ)上自動化調(diào)度、協(xié)調(diào)相關(guān)作業(yè)，這不僅提升了作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化程度，而且有效降低了事故風(fēng)險。

施工作業(yè)現(xiàn)場作業(yè)票數(shù)字化管理開發(fā)工作包括Web應(yīng)用開發(fā)、微信小程序應(yīng)用開發(fā)，實現(xiàn)作業(yè)票填寫、作業(yè)票網(wǎng)格選擇、作業(yè)票風(fēng)險關(guān)聯(lián)、作業(yè)票審核、作業(yè)票簽發(fā)、作業(yè)票施工方案關(guān)聯(lián)、作業(yè)票監(jiān)理簽字、工作負(fù)責(zé)人變更、作業(yè)票作廢、作業(yè)票終結(jié)、作業(yè)票電子簽名、作業(yè)票模板維護、作業(yè)票統(tǒng)計分析、作業(yè)票查詢、作業(yè)票下載打印等功能。

（1）移動辦票：基于移動設(shè)備高效率地完成作業(yè)會簽管理流程，這種掌上辦票方式能夠有效減少廢票。

（2）網(wǎng)格化管理：填寫作業(yè)票時，人工選擇作業(yè)區(qū)域單元，與視頻監(jiān)控區(qū)域劃分網(wǎng)格相對應(yīng)。

（3）標(biāo)準(zhǔn)票樣：根據(jù)國家和行業(yè)相關(guān)規(guī)范，內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)化票證，實現(xiàn)高效完成標(biāo)準(zhǔn)票證的制作。

（4）風(fēng)險庫：為精準(zhǔn)識別作業(yè)風(fēng)險及后續(xù)風(fēng)險分析提供強大的技術(shù)保障。

（5）打印留存：簽批過程全程電子化，簽批完成后打印成紙質(zhì)文件進行線下簽字存檔。

3.5 動火作業(yè)智能監(jiān)控

在大型工程項目施工現(xiàn)場，作業(yè)面積廣、施工人員眾多、建筑物及管網(wǎng)復(fù)雜、使用大型機械設(shè)備設(shè)施較多、多點位同時施工交叉，施工現(xiàn)場動火作業(yè)大部分為電焊、氣焊、砂輪切合等，具有火光面積小、遠(yuǎn)距離難以發(fā)現(xiàn)的特點。若采用現(xiàn)有的人工巡查或普通攝像機進行監(jiān)控的方法，很難發(fā)現(xiàn)哪些區(qū)域有動火作業(yè)、哪些是合規(guī)動火、哪些區(qū)域是違規(guī)動火[4]。

紅外熱攝像機等探測器能夠?qū)⑷搜鄄荒茏R別的表面溫度分布轉(zhuǎn)換為可見的熱圖像，因此被用作有效的防火報警設(shè)備。用紅外熱成像攝像機可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些施工區(qū)域的動火點，通過將每個紅外熱成像攝像機監(jiān)控范圍和施工現(xiàn)場網(wǎng)格結(jié)合，從而智能準(zhǔn)確地判定動火作業(yè)的地點和范圍。判定動火作業(yè)的地點和范圍后，系統(tǒng)可智能地與作業(yè)票數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行對比分析，來確定哪些是合規(guī)動火、哪些區(qū)域是違規(guī)動火。

通過在預(yù)制站部署的熱成像攝像機進行實際驗證，全天24h 對動火作業(yè)區(qū)域內(nèi)的視頻監(jiān)控畫面進行智能分析，實時監(jiān)測預(yù)制站區(qū)域是否有動火作業(yè)。系統(tǒng)智能監(jiān)測到有動火作業(yè)時，自動與系統(tǒng)內(nèi)此區(qū)域的作業(yè)票進行比對。如果此區(qū)域沒有相應(yīng)危險作業(yè)的作業(yè)票或作業(yè)票不在有效期，那么系統(tǒng)將自動彈出報警，并通過移動端提醒相關(guān)網(wǎng)格范圍的安全管理負(fù)責(zé)人，做到早知道、早預(yù)防。

4 結(jié)語

隨著技術(shù)的不斷進步和完善，應(yīng)用視頻識別和機器學(xué)習(xí)算法可對動火作業(yè)、進入受限空間作業(yè)、臨時用電作業(yè)、高處作業(yè)、斷路作業(yè)、破土作業(yè)、吊裝作業(yè)和盲板抽堵作業(yè)等八大危險作業(yè)進行智能化管理，實現(xiàn)大型工程項目施工過程各類違章行為的智能識別與實時預(yù)警，使違規(guī)行為由事后追溯轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑邦A(yù)警、事中控制，創(chuàng)新企業(yè)安全管理方法，提高員工安全意識和“反三違”“保安全”的自覺性、主動性，為大型工程項目施工安全管理決策提供科學(xué)支撐。