智慧工地系統(tǒng)在施工現(xiàn)場安全管理中的應(yīng)用

葛曉曉

目前，我國建筑行業(yè)發(fā)展迅速，在技術(shù)和設(shè)計方面都取得了較大的進(jìn)步。但是從整體情況來看，建筑施工現(xiàn)場仍存在一些管理問題，尤其是在安全方面。因此，建筑企業(yè)應(yīng)從施工現(xiàn)場的安全管理入手，借助智慧化技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化安全管理模式，提升安全管理效果，有效保證工作人員的施工安全。

1 智慧工地系統(tǒng)概述

1.1 智慧工地系統(tǒng)的定義和功能

智慧工地系統(tǒng)是指利用信息化技術(shù)形成的一種新型管理模式，主要用于實現(xiàn)施工技術(shù)智能化、施工資源實時共享以及施工決策科學(xué)分析等功能，通過信息互聯(lián)互通確保施工人員全面感知建筑流程和施工環(huán)節(jié)的新手段[1]。

智慧工程系統(tǒng)是以施工現(xiàn)場為基礎(chǔ)，圍繞人、機(jī)械設(shè)備、建筑材料施工環(huán)節(jié)等各個要素開展的信息化管理工作。建筑企業(yè)借助互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、各種智能設(shè)備以及建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）等高端技術(shù)手段有機(jī)融合建筑現(xiàn)場各個施工環(huán)節(jié)，借此提升施工效率，保證施工安全。建筑企業(yè)使用智慧工地系統(tǒng)可以進(jìn)一步優(yōu)化施工流程和施工技術(shù)，并為施工管理和決策提供參考，使整個施工過程朝智能化、科技化和高效化的方向發(fā)展。

具體來說，建筑企業(yè)可以借助BIM 技術(shù)開展場景展示、檢查碰撞、工程量計算以及管線綜合等工作，借助先進(jìn)的技術(shù)手段解決房屋建設(shè)過程中產(chǎn)生的一些問題。建筑企業(yè)使用BIM 技術(shù)后可以有效降低人工成本，同時提升智能化管理水平，避免在人工操作的過程中出現(xiàn)失誤[2]。

一般來說，工作人員借助BIM 技術(shù)可以實現(xiàn)管線綜合設(shè)計、全景虛擬建模、施工進(jìn)度模擬等精細(xì)化管理，并將分析結(jié)果準(zhǔn)確無誤的導(dǎo)入其他系統(tǒng)，解決一些比較復(fù)雜的技術(shù)問題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是建筑企業(yè)在施工管理過程中比較常用的技術(shù)手段之一，建筑企業(yè)借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以避免傳統(tǒng)管理方式存在的弊端，對施工現(xiàn)場人員、機(jī)器材料和環(huán)境進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，全面保證施工質(zhì)量。另外，工作人員可以借助射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)對施工現(xiàn)場進(jìn)行現(xiàn)代化管理。建筑企業(yè)應(yīng)用識別技術(shù)可以有效減少人力成本費用，管理人員只需掃描機(jī)械或材料信息即可獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，動態(tài)監(jiān)控設(shè)備，憑借識別碼隨時隨地查詢設(shè)備信息，有效提升管理效率。

1.2 智慧工地系統(tǒng)的構(gòu)成

智慧工地系統(tǒng)應(yīng)用于施工現(xiàn)場的安全管理，屬于智慧化技術(shù)在施工安全管理模式中的應(yīng)用體現(xiàn)，能夠支持施工現(xiàn)場安全管理工作的智慧化開展，幫助施工單位提前識別安全隱患并制定防控安全隱患的解決方案，對智慧工地系統(tǒng)在施工現(xiàn)場安全管理中的應(yīng)用進(jìn)行探究具有較強(qiáng)的現(xiàn)實意義。智慧工地系統(tǒng)一般由硬件系統(tǒng)構(gòu)成，通常分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層3 個層級，不同系統(tǒng)層級承擔(dān)著不同的系統(tǒng)功能，各層級在相互連接、感知的過程中，能夠為施工現(xiàn)場的各項工作提供重要的數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。

1）感知層。感知層能夠通過設(shè)置在工地現(xiàn)場的傳感器等感知設(shè)備，采集工地的材料、人員、設(shè)備以及施工等信息，并向其他層級反饋系統(tǒng)處理結(jié)構(gòu)。感知層主要包括采集設(shè)備和反饋設(shè)備，如各種類型的傳感器、射頻識 別（Radio Frequency Identification，RFID）標(biāo)簽、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）裝置等。

2）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層主要針對各子系統(tǒng)內(nèi)的信息或各終端內(nèi)的信息，具有信息轉(zhuǎn)換和傳輸功能。網(wǎng)絡(luò)層包括無線和有線2 種類型，部分系統(tǒng)還設(shè)置有電力線網(wǎng)絡(luò)通信功能。網(wǎng)絡(luò)層的信息通信由無線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Network，WLAN）、光纖等實現(xiàn)，保證信息上傳下達(dá)。

3）應(yīng)用層。應(yīng)用層是處理和分析信息的系統(tǒng)層級，能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行智能化的分析和處理，并制定相應(yīng)的解決方案。

智慧工地系統(tǒng)的組成部分包括數(shù)據(jù)庫、智能移動設(shè)備、智能處理器等。從其構(gòu)成來看，整個工地的信息都集成于系統(tǒng)感知層，網(wǎng)絡(luò)層主要發(fā)揮傳輸和共享信息等功能，應(yīng)用層則結(jié)合價值信息幫助施工單位解決施工過程中存在的問題，并給出相應(yīng)的解決方案。在進(jìn)行現(xiàn)場安全管理的過程中，對于智慧工地系統(tǒng)的應(yīng)用需要注意以下2 方面內(nèi)容：一方面是流動性，施工人員的流動性較強(qiáng)，在進(jìn)場時需要考慮施工進(jìn)度情況采取分專業(yè)和分批次的方式。在施工中可能會涉及專業(yè)分包的情況，從而增加了管理難度。另一方面是綜合性，在現(xiàn)場安全管理中除了要保證建設(shè)安全，也要合理控制施工成本和進(jìn)度。此外，在同一個場景中除了要做到施工規(guī)范操作，還要對其中所應(yīng)用的材料進(jìn)行質(zhì)量管控?？傊P(guān)于現(xiàn)場材料、設(shè)備和人員的綜合管理具有一定的難度，在管理過程中需要額外重視。

2 智慧工地系統(tǒng)在施工現(xiàn)場安全管理中的應(yīng)用案例分析

針對智慧工地系統(tǒng)在施工現(xiàn)場安全管理中的應(yīng)用，以某住宅小區(qū)為例進(jìn)行分析和探討。該住宅小區(qū)有8 棟高層建筑，其主體為剪力墻結(jié)構(gòu)，工程用途為住宅樓。由于施工現(xiàn)場比較大，所用機(jī)械設(shè)備和分包隊伍也比較多，因此對安全防護(hù)的要求很高。為了有效滿足安全防護(hù)要求，建筑企業(yè)需要采用項目現(xiàn)場安全管理系統(tǒng)對其進(jìn)行實時管理，在項目局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建安全管理平臺，進(jìn)一步梳理管理思路，開展安全管理工作。

在本項目中，施工現(xiàn)場安全管理系統(tǒng)主要包括人員管理、機(jī)械管理、監(jiān)控預(yù)警管理、現(xiàn)場隱患管理、應(yīng)急預(yù)案管理以及施工事故管理等模塊。管理人員可以通過相應(yīng)的功能模塊進(jìn)入特定管理系統(tǒng)，及時錄入資料，記錄工程進(jìn)度。

在人員管理方面，需要在系統(tǒng)中開辟人員需求計劃和人員信息等模塊，及時錄入現(xiàn)場人員情況，為開展人員管理奠定基礎(chǔ)。具體來說，建筑企業(yè)可以采取設(shè)置進(jìn)出口閘機(jī)的方式強(qiáng)化人員管理效果，利用進(jìn)出口閘機(jī)的自動旋轉(zhuǎn)門以及人面識別技術(shù)做好現(xiàn)場人員的管理工作，及時記錄人員進(jìn)出場信息等。在機(jī)械管理方面，工作人員需要在系統(tǒng)模塊中及時更新機(jī)械設(shè)備的進(jìn)場計劃和進(jìn)場情況，并且按照要求嚴(yán)格登記機(jī)械信息。在現(xiàn)場管控方面，需要從安全交底、安全檢查、視頻監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控等方面入手開展工作，全方位保證施工人員的人身安全。在應(yīng)急預(yù)案管理方面，需要及時上傳應(yīng)急預(yù)案，并根據(jù)安全管理要求組織施工人員開展應(yīng)急預(yù)案培訓(xùn)和演練工作，確保施工人員可以從思想層面強(qiáng)化安全管理意識。

建筑企業(yè)采取從人、物、環(huán)、管等4 個因素入手開展信息化安全管理工作，使項目取得較好的現(xiàn)場安全管理效果。從“人”的角度來看，借助人員管理系統(tǒng)開展安全管理工作使企業(yè)有效改善了施工現(xiàn)場人員混亂、權(quán)責(zé)不清等現(xiàn)象，而且通過采取視頻監(jiān)控等措施也進(jìn)一步規(guī)范了施工秩序，避免出現(xiàn)材料管理不嚴(yán)等現(xiàn)象。從“物”的角度來看，建筑企業(yè)利用傳感器實時監(jiān)測項目施工現(xiàn)場，并通過安全管理系統(tǒng)及時預(yù)警，使整個現(xiàn)場管理更加規(guī)范。從“環(huán)”的角度來看，建筑企業(yè)在開展該項目安全管理工作時，通過在危險區(qū)域設(shè)置警示牌，并且利用視頻監(jiān)控管理現(xiàn)場秩序等方式有效改善施工環(huán)境條件，使施工人員可以全身心投入到日常工作中。從“管”的角度來看，建筑企業(yè)在該項目中利用智能化技術(shù)實現(xiàn)安全管理工作的最佳效果，使安全管理工作達(dá)到規(guī)范化、長久化的標(biāo)準(zhǔn)，其智能化安全管理不僅體現(xiàn)在對施工人員的管理方面，更強(qiáng)調(diào)對安全管理人員的約束，促使他們認(rèn)真履行安全管理責(zé)任，保證施工現(xiàn)場的安全性。

智慧工地系統(tǒng)在該住宅項目現(xiàn)場安全管理中的應(yīng)用效果主要表現(xiàn)在人員管理、機(jī)械管理、環(huán)境管理和信息管理4 個方面，具體內(nèi)容如表1 所示。

表1 智能工地系統(tǒng)安全管理模式效果體現(xiàn)

3 基于智慧工地系統(tǒng)的施工現(xiàn)場安全管理措施

3.1 借助智慧工地系統(tǒng)強(qiáng)化現(xiàn)場管理

建筑企業(yè)需要針對項目施工現(xiàn)場管理不規(guī)范的現(xiàn)象采取針對性解決措施，如推廣使用智慧門禁準(zhǔn)入信息、智能安全帽準(zhǔn)入信息以及入場后人員追蹤技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)手段，通過這些措施全面提升施工現(xiàn)場管理的效果。

在推廣和使用智慧門禁準(zhǔn)入信息技術(shù)時，建筑企業(yè)需要強(qiáng)化制度建設(shè)，要求施工人員堅持實名制管理的方式開展人員管理工作，尤其是完善企業(yè)人事信息管理制度、勞動信息登記、動態(tài)考勤制度和工資科學(xué)發(fā)放制度等，借助完備的制度體系強(qiáng)化各項管理效果?？紤]到工地大門作為建筑工地和外界的通道，也是保證施工現(xiàn)場不受外界干擾的關(guān)鍵，建筑企業(yè)可以利用信息化門禁管理系統(tǒng)強(qiáng)化實名制管理制度約束效果，借助“物聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)”的手段進(jìn)一步提升識別技術(shù)的準(zhǔn)確度。因此，建筑企業(yè)可以積極推廣具備識別技術(shù)的準(zhǔn)入信息制度。由于建筑企業(yè)施工人員受到工作內(nèi)容和工作性質(zhì)的限制，不能與普通企業(yè)工作人員一樣采用指紋考勤或是芯片（Integrated Circuit Chip，IC）卡考勤的方式記錄工時，施工現(xiàn)場的考勤工作一直都是建筑企業(yè)管理的難點。為了解決這個問題，建筑企業(yè)使用面部識別的方式考核施工人員的考勤情況，發(fā)揮其唯一性與便攜性的優(yōu)勢，提升考勤工作的準(zhǔn)確度[3]。

在推廣使用智能安全帽準(zhǔn)入信息制度時，建筑企業(yè)除了可以使用生物識別技術(shù)強(qiáng)化實名制管理效果外，也可以借助智能安全帽制度使施工現(xiàn)場管理更加現(xiàn)代化。智能安全帽是指在施工人員佩戴的安全帽上安裝先進(jìn)的信息化管理系統(tǒng)，包括定位、信息處理以及儲存信息等功能，借助各種傳感器實現(xiàn)對施工人員的智能化管理。其運作原理是通過各種模塊功能自動輸入佩戴人員的實時信息，當(dāng)施工人員在現(xiàn)場活動時智能安全帽可以準(zhǔn)確接收信息并及時反饋。

此外，建筑企業(yè)可以推廣人員入場后的追蹤制度，借助定位模塊準(zhǔn)確掌握施工人員的行動路線和工作狀態(tài)，并結(jié)合其他先進(jìn)的信息技術(shù)手段進(jìn)一步管理施工人員。

3.2 借助智慧工地系統(tǒng)強(qiáng)化安全管理

考慮到建筑項目施工現(xiàn)場安全事故頻發(fā)，對建筑企業(yè)和社會都將產(chǎn)生負(fù)面影響。為了進(jìn)一步控制安全事故的發(fā)生概率，建筑企業(yè)需要改變傳統(tǒng)的安全管理方式，推廣與普及信息化管理技術(shù)[4]。

3.2.1 建筑企業(yè)需要借助智慧化管理技術(shù)識別能夠影響施工人員安全質(zhì)量的危險源

目前，越來越多的建筑企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識到加強(qiáng)安全管理的重要性，也在積極探索高效科學(xué)的方式規(guī)避風(fēng)險。

例如，建筑企業(yè)使用信息化技術(shù)識別人員墜落及高空墜物，并第一時間進(jìn)行預(yù)警，便于施工人員及時采取措施。建筑企業(yè)可以針對比較容易發(fā)生事故的危險源進(jìn)行識別，借助智能化手段分析危險產(chǎn)生的原因，對于建筑物洞口、臨邊、施工基坑、外墻和建筑物外圍等特殊位置劃定危險源識別范圍，同時采用智慧工地系統(tǒng)進(jìn)行處理。

3.2.2 建筑企業(yè)需要借助智慧化管理技術(shù)識別能夠影響施工機(jī)械安全的危險源

一般來說，在施工現(xiàn)場比較容易出現(xiàn)的機(jī)械安全事故主要包括2 種情況 ：一是機(jī)械設(shè)備自身存在質(zhì)量問題，導(dǎo)致設(shè)備在運行時容易出現(xiàn)問題，從而造成安全風(fēng)險；二是多個大型機(jī)械設(shè)備同時運行，可能引發(fā)管理不當(dāng)?shù)葐栴}，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備之間發(fā)生碰撞。例如，施工現(xiàn)場中容易發(fā)生的塔吊事故通常是管理不當(dāng)引發(fā)的。塔吊整個工作過程包括移動起重小車從上1 個目標(biāo)點釋放到物體上方位置、降低吊鉤到達(dá)被吊物體位置、鎖住目標(biāo)物、提升物體高度直到滿足要求以及將物體移動到目標(biāo)點等環(huán)節(jié)。從以上環(huán)節(jié)可以發(fā)現(xiàn)，塔吊在運行時需要不斷變換坐標(biāo)位置[5]。為了滿足施工要求的同時保證施工安全，施工人員應(yīng)按照場地布置圖合理安排機(jī)械施工，這樣才能實現(xiàn)交叉作業(yè)。在這個過程中，施工人員需要借助智慧工地系統(tǒng)有效識別塔吊的工作流程，及時發(fā)現(xiàn)危險源，并自動采取措施，以保證施工人員的安全。

4 結(jié)語

目前，建筑企業(yè)已經(jīng)充分意識到施工現(xiàn)場安全管理的重要性，并借助先進(jìn)的信息技術(shù)手段提升智能化管理水平。為了有效規(guī)避安全事故風(fēng)險，建筑企業(yè)引進(jìn)很多先進(jìn)技術(shù)設(shè)備和技術(shù)手段在企業(yè)內(nèi)部構(gòu)建智慧工地系統(tǒng)，并借助智慧工地系統(tǒng)對人員安全、機(jī)械安全以及施工環(huán)境安全進(jìn)行管理，在提升管理效率的同時，確保施工現(xiàn)場管理朝智能化、現(xiàn)代化和綠色化的方向發(fā)展，以最大限度保證施工人員的生命安全，達(dá)到降低安全事故發(fā)生概率的目的。為此，建筑企業(yè)正在不斷創(chuàng)新和優(yōu)化智能工地管理系統(tǒng)，同時，加快該系統(tǒng)在建筑企業(yè)中的推廣使用程度，可以更好推動我國建筑業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。