基于BIM技術(shù)的地鐵安全隱患排查管理體系研究

趙文祥

(中鐵二院華東勘察設計有限責任公司，杭州 310000)

引言

目前地鐵建設勢頭迅猛，施工現(xiàn)場存在安全機制不健全、管理力量分散、安全意識薄弱等問題，亟需借助信息化手段解決目前安全管理中存在的一系列問題。魏歡在風險評估的基礎上建立了高支模施工安全風險動態(tài)管理體系達到對關鍵風險因素進行動態(tài)管理的目的[1]；盧再光提出基于BIM的橋梁施工質(zhì)量安全可視化控制技術(shù)，對BIM施工方案模擬、可視化技術(shù)交底、移動端隱患排查系統(tǒng)和班組標準化管理體系進行研究[2]；呂培印結(jié)合我國城市軌道交通建設現(xiàn)狀，從建設全過程系統(tǒng)地總結(jié)安全保障的行業(yè)法規(guī)、技術(shù)標準、風險管理、隱患排査治理、安全保障系統(tǒng)和先進的監(jiān)測技術(shù)[3]；譚靜宇[4]以WBS-RBS風險識別模型為鋪墊，構(gòu)建了以RBS風險樹為基礎的高層建筑施工風險評估指標體系；丁滿洋[5]依托BIM技術(shù)對模板工程及其支撐體系在設計及施工過程中的應用進行了研究，解決了深化設計、安全計算、技術(shù)交底、隱患排查等難題；楊建基[6]等運用“智慧工地”管理系統(tǒng)和BIM技術(shù)，準確制定人員配置計劃，有效管控各類風險，全面排查治理隱患，提高資源利用效率；張志偉[7]等依托北京地鐵19號線平安里站對施工風險巡視過程控制進行研究，實現(xiàn)基于自主研發(fā)的風險巡視APP和搭建的BIM-GIS三維場景；李夢晨[8]等建立風險源數(shù)據(jù)庫，對事故類型、致險因子進行分類，降低隱患排查和治理的難度，提升管理效率和水平；毛雄民[9]提出一套符合橋梁施工的信息標準體系、流程管控體系和管理規(guī)則，最終提煉出一套行之有效的BIM應用新模式，從而加強項目現(xiàn)場管控，提高安全質(zhì)量管理水平。

1 研究背景

目前地鐵施工現(xiàn)場存在安全機制不健全、管理力量分散和安全意識薄弱等問題，亟需借助信息化手段解決目前安全管理中存在的一系列問題。本文結(jié)合廣州地鐵十一號線，對地鐵施工安全隱患排查管理體系進行研究。

廣州地鐵十一號線全長44.2km，全線共設車站32座，作為廣州首條環(huán)形地鐵，串聯(lián)廣州五大中心城區(qū)，具有重要的交通戰(zhàn)略意義，是廣州市在建地鐵重點工程和標志性工程，同時也是廣州市首個地鐵施工總承包項目，被列為中國中鐵在建重難點工程，肩負著打造廣州地鐵施工總承包標桿工程的使命，十一號線線路圖如圖1所示。

圖1 廣州地鐵十一號線線路圖

2 構(gòu)建基于BIM技術(shù)的地鐵安全隱患排查管理體系

2.1 總體技術(shù)思路

(1)制定排查制度

配合安質(zhì)部門編制隱患排查管理制度，以信息化手段對排查頻次，問題整改情況進行統(tǒng)計展示，便于開展管理考核評價。

(2)優(yōu)化管理流程

引入BIM技術(shù)與信息化手段，針對傳統(tǒng)隱患排查管理問題進行流程再造，增強問題閉環(huán)控制，提升隱患排查管理效率。

(3)組建人員團隊

項目團隊以現(xiàn)場實施、后臺研發(fā)及BIM應用團隊構(gòu)成，深入現(xiàn)場配合安質(zhì)部門開展隱患排查體系構(gòu)件與應用工作。

(4)搭建軟件平臺

中鐵廣州施工信息化管理平臺PC端和移動端； AI人像識別管理平臺及平臺安全管理模塊如圖2所示。

(5)現(xiàn)場硬件運用

排查過程結(jié)合現(xiàn)場藍牙信標、攝像頭及人臉識別抓拍機等信息化設備形成多維度記錄，保證排查效果。

(6)BIM模型展示

將每一次隱患排查記錄包含的路徑、圖像及文字記錄信息集成到BIM模型中，直觀展示排查情況。

2.2 關鍵技術(shù)

安全隱患排查管理體系關鍵技術(shù)包括：基于BIM技術(shù)的排查過程可視化展示、基于人員定位技術(shù)的排查軌跡繪制、基于人臉識別技術(shù)的巡檢人同一性驗證以及基于信息化技術(shù)的排查數(shù)據(jù)共享。

2.3 技術(shù)原理

BIM技術(shù)是施工現(xiàn)場的虛擬化重現(xiàn)，用于可視化展現(xiàn)隱患排查的過程； 人員定位技術(shù)是利用關聯(lián)BIM模型的藍牙信標與手機藍牙進行交互，從而確定巡檢人位置； 視頻監(jiān)控是根據(jù)系統(tǒng)發(fā)送的指令截取視頻監(jiān)控畫面，并推送至隱患排查系統(tǒng)； 人臉識別技術(shù)是對監(jiān)控圖像進行人臉識別，判別巡檢人員身份。隱患排查系統(tǒng)集成了以上四項技術(shù)，并根據(jù)安全隱患的實際流程進行了大量的二次開發(fā)，使之成為一個集成、協(xié)調(diào)和共享的管理平臺。

3 地鐵安全隱患排查管理體系的具體應用

3.1 流程改造

(1)傳統(tǒng)流程

業(yè)主或上級領導下發(fā)隱患整改通知單； 施工單位結(jié)合隱患排查制度制作方案； 執(zhí)行隱患排查任務以及相關問題整改；施工單位制作隱患排查整改記錄并提交業(yè)主或上級領導。

(2)信息化流程

業(yè)主或上級領導下派隱患整改任務； 相關人員接收并查看隱患排查的任務； 執(zhí)行隱患排查任務以及相關問題整改； 云平臺自動記錄隱患排查路徑以及整改前后對比照片； 業(yè)主或上級領導在手機或PC端即可查看隱患排查結(jié)果。

3.2 制度更新

目前，廣州市軌道交通十一號線已將隱患排查系統(tǒng)應用納入總承包安全生產(chǎn)隱患排查治理管理辦法中，通過自動統(tǒng)計分析各單位隱患排查數(shù)據(jù)，對排查情況進行考核評價，提高各單位應用隱患排查系統(tǒng)解決安全管理痛點的積極性。

3.3 隱患排查

(1)任務制定

排查任務分為系統(tǒng)按照排查頻率自動生成的日常排查、管理人員根據(jù)實際安質(zhì)經(jīng)驗創(chuàng)建的指派排查以及根據(jù)與進度關聯(lián)的風險源狀態(tài)創(chuàng)建的風險排查。

(2)排查過程

創(chuàng)建排查—現(xiàn)場排查—現(xiàn)場整改一整改確認一排查結(jié)束，整體排查過程如圖3所示。

(3)技術(shù)應用

融合應用BIM和信息化技術(shù)，利用中鐵廣州施工信息化管理平臺，實現(xiàn)隱患排查過程的可視化和排查結(jié)果的數(shù)據(jù)共享，結(jié)合人臉識別和人員定位技術(shù)，實現(xiàn)對排查路徑的追蹤和巡檢人員的同一性驗證，隱患排查可視化界面如圖4所示。

(4)隱患排查報警

頻次設置：用于制定工區(qū)的日常排查計劃；

推送規(guī)則庫：根據(jù)實際管理分工制定隱患責任矩陣，責任落實到人；

閉環(huán)管理：針對未按時處理的問題制定反饋制度，實現(xiàn)隱患排查的閉環(huán)管理。

(5)考核評價

制定合理的評分辦法，在考核周期內(nèi)根據(jù)隱患排查率對各單位及個人進行評價，同時將評價結(jié)果作為年度考核的重要依據(jù)，考核評價結(jié)果如圖5所示。

圖3 隱患排查流程圖

圖4 隱患排查可視化界面

圖5 隱患排查考核評價圖

4 應用效果分析

4.1 實施效果

廣州地鐵十一號線全線共計32個開工工點已全面推廣使用隱患排查系統(tǒng)，累計產(chǎn)生4 392條隱患排查記錄，隱患排查率為93%，基本杜絕了假排查情況，隱患排查發(fā)現(xiàn)問題408條，其中已整改358條，隱患問題整改率為87.7%。

4.2 應用效果分析

4.2.1 創(chuàng)新性

充分調(diào)研傳統(tǒng)安全隱患排查流程存在的問題，利用信息化技術(shù)進行了重構(gòu)； 建立了一套與隱患排查流程相適應的安全管理制度； 結(jié)合BIM、人臉識別、人員定位與物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)研發(fā)出一套有效解決地鐵施工現(xiàn)場安全管理痛點的隱患排查系統(tǒng)。

4.2.2 技術(shù)先進性

(1)利用BIM技術(shù)實現(xiàn)了安全隱患排查場景虛擬化，排查路徑的真實再現(xiàn)；

(2)利用人臉識別技術(shù)實現(xiàn)了巡檢人員的切實到場的自動驗證；

(3)利用人員定位技術(shù)實現(xiàn)了排查路徑的自動跟蹤；

(4)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了現(xiàn)場排查人員與周邊設施設備的數(shù)據(jù)交互。

4.2.3 安質(zhì)性

建立了安全隱患管理制度，實現(xiàn)了施工現(xiàn)場安全隱患的閉合管理，有效減少了安全隱患發(fā)生的概率。

4.2.4 經(jīng)濟性

現(xiàn)場采用的定位設備(藍牙信標)具有良好的經(jīng)濟性，監(jiān)控設備可復用現(xiàn)場既有攝像頭，全線共享使用一臺人臉識別服務器。同時，隱患排查體系保障了施工現(xiàn)場的安全生產(chǎn)，減少了施工現(xiàn)場安全隱患的人員投入。

4.2.5 節(jié)能環(huán)保性

現(xiàn)場使用的定位設備、監(jiān)控設備、人臉識別服務器為節(jié)能設備，運行過程中不會對施工環(huán)境、人員及進度造成干擾。

4.2.6 可推廣性

隱患排查體系應用高效、簡便、費用合理、適用性良好，在廣州地鐵十一號線應用過程中得到了業(yè)主、政府與監(jiān)理等參建方的肯定，可在地鐵和鐵路施工現(xiàn)場的安全隱患管理過程中推廣使用。

5 總結(jié)

與傳統(tǒng)隱患排查方式相比，基于BIM的隱患排查管理體系有效杜絕了隱患排查中的假排查、半閉環(huán)和責任不明確等問題，實現(xiàn)從現(xiàn)場管控到線上遠程管控的轉(zhuǎn)變，有利于實現(xiàn)對風險隱患的動態(tài)跟蹤，使得對隱患的處理更加及時、高效。但同時也應該注意到，針對隱患排查數(shù)據(jù)的利用率還較低，目前隱患排查系統(tǒng)只是針對隱患的事中控制及事后處理，還沒有充分挖掘潛在隱患數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，形成事前預防的數(shù)據(jù)池，這一點也是目前隱患排查系統(tǒng)需要進一步探討，并在后續(xù)應用中研究的重點。