聚焦攻關(guān)“人-機-環(huán)” 隧道施工降風(fēng)險

文/郭傳臣

獲獎等級：二等獎

項目名稱：隧道工程施工安全風(fēng)險“人-機-環(huán)”系統(tǒng)感知技術(shù)及應(yīng)用

中鐵十四局鐵正檢測科技有限公司（以下簡稱“鐵正公司”）以“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)測+安全”思想為指引，依托“互聯(lián)網(wǎng)+”“云網(wǎng)端”一體化、北斗定位導(dǎo)航、光纖傳感等技術(shù)，圍繞“人-機-環(huán)”三條主線展開技術(shù)攻關(guān)，深入研究了施工安全風(fēng)險管控關(guān)鍵技術(shù)、研制了系列光纖傳感裝備、再造了流程化工程施工管理和標(biāo)準(zhǔn)化過程控制，該項目成果優(yōu)化了安全管理組織體系，形成了施工流程卡控的精細(xì)化安全管理模式，有效保障了工程施工安全。

有效解決系列難題 加強作業(yè)安全保障

國內(nèi)外同類技術(shù)的突出問題主要體現(xiàn)在三個方面：工程施工人員方面，人員安全保障性差，對健康防護缺乏重視，防護設(shè)備落后且安全性低，既有應(yīng)急預(yù)案效率不高；工程施工安全風(fēng)險管理方面，安全檢查和評價主觀性強，未形成檢查閉環(huán)；工程施工智能安全監(jiān)測方面，傳統(tǒng)自動化檢測系統(tǒng)抗干擾能力弱且距離受限，在惡劣環(huán)境下難以適用。為此，該項目技術(shù)主要圍繞上述三方面展開攻關(guān)。

←隧道工程施工安全風(fēng)險“人-機-環(huán)”系統(tǒng)感知項目總技術(shù)路線

← 智能佩戴式終端及工程從業(yè)人員勞動保護系統(tǒng)研究路線

首先，通過創(chuàng)新工程從業(yè)人員安全保障模式，以實時掌握人員身體狀態(tài)、提高應(yīng)急救援效率為核心，借助北斗（BDS）/GPS雙模定位技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)了集“人員健康信息管理-工作位置動態(tài)采集-事故救援一鍵呼救”于一體的智能佩戴式終端軟硬件平臺，實現(xiàn)了人員工作狀態(tài)和身體健康大數(shù)據(jù)管理，該“直報式”應(yīng)急救援模式，提高了復(fù)雜工程施工現(xiàn)場應(yīng)急救援處置能力。

其次，利用現(xiàn)代光纖傳感和多源信息融合技術(shù)，研發(fā)出適用于復(fù)雜施工環(huán)境的系列光纖光柵傳感成套裝備，開發(fā)出“多源信息智能同步監(jiān)測系統(tǒng)”軟硬件平臺。并借助“云網(wǎng)端一體化技術(shù)”開展數(shù)據(jù)快速分析與反饋，攻克了復(fù)雜工程施工環(huán)境下安全風(fēng)險智能感知與預(yù)警技術(shù)，為施工期結(jié)構(gòu)安全及施工防護安全預(yù)警提供及時數(shù)據(jù)支撐，提高了安全預(yù)警水平。

最后，借助“云網(wǎng)端”新技術(shù)，提出了基于流程管控的“云網(wǎng)端”一體化橋隧施工安全監(jiān)管及評測技術(shù)，緊抓橋隧施工流程管理安全、關(guān)鍵施工節(jié)點卡控安全，按照“提前想到、提前發(fā)現(xiàn)、提前消除”的思路劃分安全檢查內(nèi)容。以“定時、定點、定人”的安全檢查方式，解決傳統(tǒng)安全檢查的滯后散漫問題，實現(xiàn)了安全檢查的過程閉環(huán)、人員閉環(huán)和時間閉環(huán)。

推動技術(shù)成果轉(zhuǎn)化 項目成果前景廣闊

2013年至2019年，該項技術(shù)成果已先后應(yīng)用于武漢天河機場擴建項目、成昆鐵路復(fù)線項目等多個國家重點工程，創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益約3.5億元，主要體現(xiàn)在三個方面：研發(fā)的勞動保護管理系統(tǒng)，在后疫情時代勞動密集型行業(yè)的人員安全管控方面，具有極強的實用性和推廣價值；組建的“智能光纖傳感實驗室”，培養(yǎng)了一批優(yōu)秀人才，同時項目負(fù)責(zé)人獲聘“山東省產(chǎn)業(yè)教授”；形成的光纖傳感“專利池”，可為工程施工領(lǐng)域“工程醫(yī)院”建設(shè)提供技術(shù)支撐，成果大幅提高了工程施工安全與智能化水平。

除此之外，該項目在學(xué)術(shù)方面，也取得了顯著效益。自該項目開展以來，已成功培養(yǎng)碩士研究生7名、授權(quán)國家發(fā)明專利6項、授權(quán)實用新型專利25項和授權(quán)軟件著作權(quán)9項；出版專著1本、發(fā)表學(xué)術(shù)論文17篇（SCI/EI檢索4篇），并獲得中國施工企業(yè)管理協(xié)會、中鐵建股份公司的多項科學(xué)進步獎。

同時，該項目所研發(fā)的光纖傳感設(shè)備，實現(xiàn)了工程結(jié)構(gòu)重點監(jiān)測部位的多維度實時監(jiān)測，相關(guān)成果在參加2018年度“中國高校科技成果交易會”時，受到了廣泛關(guān)注。此外，由中國工程院院士錢七虎擔(dān)任主任的科技成果評價委員會一致認(rèn)為，該項目研究成果總體達到國際先進水平，在工程施工安全風(fēng)險智能感知的“云網(wǎng)端一體化”方面達到國際領(lǐng)先水平。

中鐵建專精特新企業(yè) 門類最全檢測3公司

作為該項目的主要完成單位之一，鐵正公司是中國鐵建系統(tǒng)資質(zhì)許可門類最齊全的檢測公司，集工程檢測、測繪勘察、工程治理與修復(fù)、工程材料研發(fā)、技術(shù)咨詢、校準(zhǔn)認(rèn)證于一體的專業(yè)化科創(chuàng)型企業(yè)，擁有國家級資質(zhì)認(rèn)定、實驗室認(rèn)可、交通運輸部公路工程綜合甲級、科技咨詢甲級等多項資質(zhì)。2022年，鐵正公司入選國務(wù)院國有企業(yè)改革領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室公布的“科改示范企業(yè)”名單——中國鐵建專精特新企業(yè)。

立足資源優(yōu)勢 加大科創(chuàng)力度鐵正公司在建各類業(yè)主第三方試驗室、施工項目工地試驗室170余個，并聯(lián)合科研機構(gòu)率先在混凝土外加劑技術(shù)上取得新突破。依托項目試驗室助力，節(jié)支降耗的同時有效保證了混凝土現(xiàn)場質(zhì)量，2021年已實現(xiàn)21種新型材料自產(chǎn)供應(yīng)；依托“壩道工程醫(yī)院”，組建了“壩道工程醫(yī)院十四局分院”，開拓工程病害加固治理、工程全生命周期的健康監(jiān)測類業(yè)務(wù)，實現(xiàn)“檢測監(jiān)測-缺陷診斷-修復(fù)方案設(shè)計-修復(fù)治理-健康監(jiān)測”全過程服務(wù)。

← “云網(wǎng)端一體化”全生命周期健康診治平臺

← 信息化技術(shù)助力鄭濟高鐵鋼桁梁橋精準(zhǔn)合龍

堅持創(chuàng)新引領(lǐng) 攻關(guān)核心技術(shù)鐵正公司的低應(yīng)變檢測用組合式激振工具、GPS快速測桿工具、檢測機構(gòu)信息化管理系統(tǒng)等技術(shù)在行業(yè)內(nèi)得到良好應(yīng)用，形成了病害治理修復(fù)技術(shù)、工程結(jié)構(gòu)全生命周期智能健康監(jiān)測研究與應(yīng)用技術(shù)、橋梁健康監(jiān)測與管理系統(tǒng)和光纖傳感智能管片監(jiān)測技術(shù)等一系列核心技術(shù)。先后獲得山東省科學(xué)技術(shù)獎、工程建設(shè)科學(xué)技術(shù)進步獎等科技獎11項，擁有知識產(chǎn)權(quán)109項，主編和參編國家、行業(yè)、團體標(biāo)準(zhǔn)10余項。

堅持問題導(dǎo)向 解決系列難題鐵正公司自2016年整合檢測測繪資源以來，秉持深化改革發(fā)展、優(yōu)化公司治理和開拓科創(chuàng)市場理念，整合先進技術(shù)及應(yīng)用，打通設(shè)計、施工、運維、檢測等數(shù)據(jù)孤島，構(gòu)建結(jié)構(gòu)信息獲取、分析、預(yù)警、狀態(tài)評估等全過程技術(shù)鏈條，解決監(jiān)測感知信息不足、缺乏直觀展示、性能指標(biāo)的預(yù)測不精準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)健康判斷機制不完善等問題。依托省級工程實驗室、專家工作站等創(chuàng)新平臺，形成以建材檢測、測繪勘察等多門類業(yè)態(tài)并駕齊驅(qū)發(fā)展模式，在道路、市政等工程檢驗檢測領(lǐng)域開疆拓土，走出了一條極具行業(yè)特色的創(chuàng)新發(fā)展之路。