智能化技術(shù)在污水處理工程施工安全管理中的應(yīng)用

楊旭

（中鐵上海工程局集團(tuán)市政環(huán)保工程有限公司）

1 工程概況

某污水處理工程擴(kuò)建（五期）工程位于武漢市沌口經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)沌口路與芳林路交叉口西南側(cè)，現(xiàn)狀規(guī)模35萬(wàn)m3/d，其中，一期工程設(shè)計(jì)規(guī)模10萬(wàn)m3/d，二期工程設(shè)計(jì)規(guī)模10 萬(wàn)m3/d，三期升級(jí)改造工程設(shè)計(jì)規(guī)模25 萬(wàn)m3/d，四期工程設(shè)計(jì)規(guī)模15 萬(wàn)m3/d，本污水廠規(guī)劃遠(yuǎn)期2035年總規(guī)模60萬(wàn)m3/d，本次擴(kuò)建10 萬(wàn)m3/d，建成后達(dá)到45 萬(wàn)m3/d，服務(wù)范圍包括整個(gè)漢陽(yáng)地區(qū)、黃金口工業(yè)園區(qū)、蔡甸城關(guān)鎮(zhèn)以及中法生態(tài)城地區(qū)等，總服務(wù)面積180平方公里，服務(wù)人口160 萬(wàn)。工程包括設(shè)備采購(gòu)及安裝、土建工程、基坑支護(hù)、工藝管線、自控及電氣、廠區(qū)管網(wǎng)、道路、景觀綠化等，涉及專業(yè)多，安全風(fēng)險(xiǎn)較大，需要探索創(chuàng)新安全管理模式，以求獲得更好的安全管理效益。

2 智能化技術(shù)在污水處理工程施工安全管理中的應(yīng)用

2.1 人員管理

2.1.1 需求分析

由于現(xiàn)場(chǎng)施工人員綜合素質(zhì)參差不齊，安全意識(shí)比較薄弱，需要加強(qiáng)紙質(zhì)版安全教育模式，降低理解難度，提供更真實(shí)的體驗(yàn)，提高施工人員的安全認(rèn)識(shí)水平，避免因主觀意識(shí)薄弱導(dǎo)致不安全行為。除了思想教育工作，本工程施工現(xiàn)場(chǎng)比較復(fù)雜涉及多個(gè)專業(yè)施工，需要加強(qiáng)施工人員行為監(jiān)控，能夠全面掌握現(xiàn)場(chǎng)施工人員的進(jìn)出情況、分布情況以及安全防護(hù)設(shè)施佩戴情況，避免因登記不嚴(yán)格導(dǎo)致人員隨意進(jìn)出，同時(shí)，要加強(qiáng)危險(xiǎn)區(qū)域監(jiān)督管理，依靠人力資源很難做到全面、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地管控效果，需要通過(guò)工人行動(dòng)軌跡判斷危險(xiǎn)程度，避免誤闖入引發(fā)安全事故。

2.1.2 智能化技術(shù)應(yīng)用

1）教育培訓(xùn)

為確保教育培訓(xùn)率100%，做好現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員卡控，更好完善培訓(xùn)資料和信息化管理，項(xiàng)目配備安全教育培訓(xùn)多媒體工具箱，采用動(dòng)漫視頻、在線答題等多媒體形式，直觀生動(dòng)，極大提高了工人的學(xué)習(xí)熱情，可完成指紋錄入、身份識(shí)別、個(gè)人信息建檔、考核、閱卷以及培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)等一系列環(huán)節(jié)，同時(shí)，多媒體工具箱為每個(gè)參加培訓(xùn)人員生成包含個(gè)人培訓(xùn)信息的二維碼，可粘貼于安全帽后部，大幅提升項(xiàng)目安全教育培訓(xùn)效果，有效確保了安全教育培訓(xùn)全覆蓋。項(xiàng)目配備了智慧工地大數(shù)據(jù)中心，在VR安全體驗(yàn)區(qū)，體驗(yàn)者通過(guò)VR 眼鏡，可以直觀地體驗(yàn)典型安全事故，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，“親歷”安全事件，評(píng)估潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，并尋求正確的預(yù)防措施，從而起到警示教育，增強(qiáng)安全防范意識(shí)。采用最新VR 技術(shù)，突破時(shí)空限制，體驗(yàn)內(nèi)容豐富，可以個(gè)性化定制，使安全體驗(yàn)與教育相結(jié)合，全面夯實(shí)安全思想基礎(chǔ)[1]。

2）行為監(jiān)控

為了避免無(wú)關(guān)人員隨意進(jìn)出，需要加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的封閉管理。建立實(shí)名制通道，安裝人臉識(shí)別系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)人員必須錄入身份證信息，采集人臉數(shù)據(jù)，所有出入人員必須走實(shí)名制通道，經(jīng)過(guò)人臉核驗(yàn)無(wú)誤后才能放行。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，合理劃分危險(xiǎn)區(qū)域，在安全帽內(nèi)設(shè)置Lora模塊，這種模塊具有定位功能，能夠?qū)崟r(shí)采集人員位置信息，可以查看工人所處位置和運(yùn)動(dòng)軌跡，如果進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域或者行動(dòng)軌跡存在安全隱患，那么會(huì)自動(dòng)發(fā)布預(yù)警，提醒管理人員核對(duì)相關(guān)信息，及時(shí)將危險(xiǎn)區(qū)域人員撤離，尤其在管網(wǎng)施工階段，進(jìn)行有限空間作業(yè)時(shí)，能實(shí)時(shí)掌握作業(yè)人員位置。另外，為預(yù)防因疲勞過(guò)度引發(fā)的安全事故，需要加強(qiáng)工作時(shí)長(zhǎng)監(jiān)控，通過(guò)實(shí)名制通道、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、定位模塊，可以統(tǒng)計(jì)分析出相關(guān)人員的工作時(shí)長(zhǎng)，控制作業(yè)時(shí)間，防止疲勞施工。

2.2 設(shè)備管理

2.2.1 需求分析

施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備化作業(yè)較多，施工設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)是施工安全管理的重難點(diǎn)，大部分設(shè)備都是人工操作的，對(duì)操作人員的技術(shù)水平和應(yīng)變能力要求較高，如果存在違規(guī)操作問(wèn)題，將會(huì)造成嚴(yán)重后果。采用傳統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)管方法，難以實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)管、提前預(yù)警的效果，需要通過(guò)智能化技術(shù)應(yīng)用，輔助操作人員進(jìn)行精準(zhǔn)操控。比如，在塔吊施工時(shí)，如何避免超載、碰撞成為關(guān)鍵所在，需要通過(guò)載重?cái)?shù)據(jù)采集，判斷分析出是否出現(xiàn)超載情況，并提醒操作人員采取相應(yīng)處理措施。升降機(jī)也是工程建設(shè)常用的特種設(shè)備，用于輸送人員和物料，在實(shí)際施工過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)超速、超載、傾斜、防墜裝置故障、門鎖失效等安全隱患，容易引發(fā)重大安全事故，所以，也要提高升降機(jī)安全管理的智能化水平[2]。

2.2.2 智能化技術(shù)應(yīng)用

地下箱體4 臺(tái)塔吊安裝了安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)集互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等高科技應(yīng)用技術(shù)為一體，能夠?qū)崿F(xiàn)多方實(shí)時(shí)監(jiān)管、區(qū)域防碰撞、群塔防碰撞、防傾翻、防超載、實(shí)時(shí)告警、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無(wú)線上傳及記錄、實(shí)時(shí)視頻、精準(zhǔn)吊裝、吊鉤可視化等功能。通過(guò)安裝位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、傾角傳感器等設(shè)備，通過(guò)綜合算法，監(jiān)測(cè)塔吊的運(yùn)行情況，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄馨踩芾硐到y(tǒng)中，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超限，會(huì)立即啟動(dòng)報(bào)警，通知現(xiàn)場(chǎng)管理人員和塔吊司機(jī)停止作業(yè)，立即整改，司機(jī)可通過(guò)顯示屏觀察吊裝物及四周環(huán)境，避免操作盲區(qū)，提高工作效率，保障操作安全。為了保證安全照明條件，需要在塔吊上安裝亮度傳感器，如果亮度數(shù)據(jù)低于設(shè)定值，會(huì)自動(dòng)打開(kāi)燈光，創(chuàng)造良好的安全施工環(huán)境。在塔吊與卸料平臺(tái)安裝載重傳感器，能夠?qū)崟r(shí)記錄重量數(shù)據(jù)，當(dāng)超過(guò)警戒值時(shí)，也會(huì)啟動(dòng)報(bào)警，采取相關(guān)的處理措施。建立塔機(jī)防碰撞安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，遵循低塔讓高塔、后塔讓先塔、動(dòng)塔讓靜塔、客塔讓主塔等基本原則，準(zhǔn)確標(biāo)定塔機(jī)坐標(biāo)及角度后，無(wú)須控制器即可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)塔機(jī)的自動(dòng)連接組網(wǎng)功能，設(shè)置防碰撞區(qū)域，當(dāng)?shù)醣圻M(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域后，可及時(shí)報(bào)警，全面監(jiān)控塔群施工，防止塔群間碰撞，保證區(qū)域防碰撞設(shè)置安全、有效。構(gòu)建施工升降機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，結(jié)合無(wú)線通信、互聯(lián)網(wǎng)、AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)升降機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有效預(yù)防危險(xiǎn)動(dòng)作。該系統(tǒng)主要包括前端狀態(tài)識(shí)別模塊、駕駛員管理模塊、人數(shù)識(shí)別模塊、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控模塊等，其中，前端狀態(tài)識(shí)別模塊安裝在升降機(jī)內(nèi)部，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)升降機(jī)的載重、高度、速度、傾角、防墜裝置狀態(tài)、門鎖狀態(tài)等技術(shù)參數(shù)，當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)狀況時(shí)，可以通過(guò)語(yǔ)音提醒和截?cái)嗫刂七M(jìn)行預(yù)警干預(yù)。駕駛員管理模塊裝配利用了人臉識(shí)別技術(shù)，識(shí)別駕駛?cè)藛T的身份信息，在獲得相應(yīng)權(quán)限的情況下才能進(jìn)行操作，防止違規(guī)作業(yè)。人數(shù)識(shí)別模塊利用AI算法，可以智能識(shí)別升降機(jī)中的載乘人數(shù)，并與載重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)超載檢測(cè)預(yù)警。遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控模塊可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將視頻數(shù)據(jù)上傳到云端平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。另外，升降機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)能夠與BIM模型結(jié)合應(yīng)用，在全面評(píng)估運(yùn)行狀態(tài)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位的效果，方便在故障報(bào)警的第一時(shí)間組織維修工作。

2.3 過(guò)程管理

2.3.1 需求分析

施工過(guò)程安全管理與施工方案、施工工藝、施工監(jiān)測(cè)、施工巡查等方面密切相關(guān)。如果施工方案不合理，可能會(huì)產(chǎn)生不同專業(yè)之間的施工矛盾，從而引發(fā)安全事故，同時(shí)，影響施工質(zhì)量、進(jìn)度、成本等其他目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)效果，所以，必須不斷優(yōu)化施工方案，采取合適工藝技術(shù)，減少不同專業(yè)施工沖突，合理調(diào)配管理資源，實(shí)現(xiàn)更好地協(xié)調(diào)施工管理。加強(qiáng)施工過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，避免影響范圍的擴(kuò)大，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)巡查管理，針對(duì)施工細(xì)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，檢查施工工藝做法是否符合安全性要求，結(jié)合智能化技術(shù)應(yīng)用，自動(dòng)識(shí)別施工安全隱患，彌補(bǔ)人工巡查管理存在的不足之處。對(duì)于深基坑、腳手架、高大模板等危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程施工，需要加大重點(diǎn)環(huán)節(jié)的安全管控力度，盡可能降低事故發(fā)生概率[3]。

2.3.2 智能化技術(shù)應(yīng)用

利用BIM 技術(shù)建立三維模型，解決不同專業(yè)分類的空間矛盾和沖突，通過(guò)施工模擬，優(yōu)化施工方案，在安全技術(shù)交底時(shí)，可以結(jié)合BIM模型、VR、AR等技術(shù)應(yīng)用，將安全管理重難點(diǎn)可視化呈現(xiàn)，同時(shí)，讓施工人員能夠以第一視角感受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，查找危險(xiǎn)源，采取有效的危險(xiǎn)處置措施。加強(qiáng)危險(xiǎn)等級(jí)較高的分部分項(xiàng)工程施工監(jiān)控，構(gòu)建各種智能化系統(tǒng)，有利于實(shí)現(xiàn)更好的安全管理效果。安裝基坑安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要包括智能感知系統(tǒng)、智能采集系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)云平臺(tái)，其中，感知系統(tǒng)負(fù)責(zé)感知被監(jiān)測(cè)對(duì)象結(jié)構(gòu)參數(shù)，采集儀對(duì)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣分析，并實(shí)時(shí)上傳到云平臺(tái)，云平臺(tái)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在服務(wù)器存儲(chǔ)、顯示、預(yù)警、數(shù)據(jù)分析等功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控基坑施工安全。構(gòu)建模板智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)典型位置支撐構(gòu)件的應(yīng)變監(jiān)測(cè)、支撐模板的位移監(jiān)測(cè)、支撐模板的變形監(jiān)測(cè)，通過(guò)安裝變形、位移、受力傳感器，采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)對(duì)比分析后，如果監(jiān)測(cè)值超過(guò)安全閾值，就會(huì)觸發(fā)現(xiàn)場(chǎng)警報(bào)，同樣，應(yīng)用腳手架智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)傾斜、沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將位移傳感器安裝在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，發(fā)生異常情況時(shí)，能夠及時(shí)響應(yīng)。建立AI隱患識(shí)別系統(tǒng)，通過(guò)給攝像頭配置AI算法，智能監(jiān)管人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)隱患后立即報(bào)警，報(bào)警信號(hào)同步推送至管理員，同時(shí)形成抓拍臺(tái)賬，保存于系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。在現(xiàn)場(chǎng)巡查時(shí)，通過(guò)智能手機(jī)拍攝安全隱患照片，并上傳到安全管理系統(tǒng)中，推送給指定班組進(jìn)行限時(shí)整改，實(shí)現(xiàn)安全隱患閉環(huán)管理[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，污水處理工程具有其自身特點(diǎn)，涉及的施工專業(yè)較多，存在的安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高，對(duì)施工安全管理提出了較高要求。針對(duì)以往管理過(guò)程中存在的問(wèn)題，需要運(yùn)用智能化技術(shù)，突破現(xiàn)有管理模式的束縛，增強(qiáng)全體人員安全意識(shí)，減少施工設(shè)備違規(guī)操作，加強(qiáng)施工過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，構(gòu)筑全方位、立體化的施工安全管理網(wǎng)絡(luò)。