基于物聯(lián)網(wǎng)的施工現(xiàn)場(chǎng)智能化安全管理技術(shù)研究

【摘要】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種能夠?qū)崟r(shí)采集、傳輸與處理數(shù)據(jù)的現(xiàn)代信息技術(shù)，已逐漸在施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理中得到應(yīng)用。文章分析了施工現(xiàn)場(chǎng)智能化安全管理的需求與現(xiàn)狀，探討了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的施工安全管理系統(tǒng)的構(gòu)建方法，重點(diǎn)闡述了傳感器技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與處理、視頻監(jiān)控與圖像識(shí)別技術(shù)及智能化預(yù)警與決策系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，旨在為提高施工現(xiàn)場(chǎng)的安全保障能力提供技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；施工現(xiàn)場(chǎng)；智能化；安全管理

【中圖分類號(hào)】TU714 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）02-0010-03

0 引言

在現(xiàn)代建筑工程中，施工安全管理一直是確保工程順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素。然而，隨著工程規(guī)模日益增大、施工環(huán)境日益復(fù)雜以及勞動(dòng)力作業(yè)強(qiáng)度的提高，傳統(tǒng)的施工安全管理方法和手段已難以有效應(yīng)對(duì)多樣化的安全隱患和突發(fā)事故。施工現(xiàn)場(chǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)通常呈現(xiàn)出高隱蔽性、復(fù)雜性和不確定性，且常常伴隨著人為因素的影響。因此，施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理亟須引入更加智能化、高效且具有前瞻性的技術(shù)手段。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將物理設(shè)備、傳感器、執(zhí)行器和其他智能硬件互聯(lián)互通，從而實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)采集、傳輸、分析與處理，并最終形成智能決策支持系統(tǒng)。在施工現(xiàn)場(chǎng)智能化安全管理中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心價(jià)值體現(xiàn)在其對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的全面采集、精準(zhǔn)監(jiān)控和高效分析能力上。根據(jù)部署在施工現(xiàn)場(chǎng)的各種智能傳感器、環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備及安全保障系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)獲取施工環(huán)境、人員動(dòng)態(tài)、機(jī)械設(shè)備和安全隱患等多維度的信息，形成數(shù)據(jù)流并通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)傳輸至中央數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上，利用大數(shù)據(jù)分析與云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的各類風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控、趨勢(shì)分析與預(yù)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)潛在安全隱患的提前識(shí)別與預(yù)警[1]。

2 施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理的需求與現(xiàn)狀分析

2.1 施工現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患與事故類型

施工現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患種類繁多且復(fù)雜多變，主要源自多方面因素，包括施工環(huán)境的特殊性、人員管理不當(dāng)、設(shè)備設(shè)施老化與故障等。常見(jiàn)的安全隱患包括高空墜落、物體打擊、機(jī)械傷害、起重設(shè)備故障及施工人員操作失誤等。在施工現(xiàn)場(chǎng)，高空墜落與物體打擊事故頻發(fā)，通常由于未相關(guān)人員做好防護(hù)措施、作業(yè)人員缺乏安全意識(shí)或設(shè)備安全檢查不到位所致。此外，由于施工現(xiàn)場(chǎng)大量使用電力設(shè)備，電氣火災(zāi)、電擊事故也成為不可忽視的隱患。施工現(xiàn)場(chǎng)的另一個(gè)主要隱患來(lái)自施工環(huán)境的不斷變化，如惡劣天氣、環(huán)境污染、氣候變化等因素，尤其是在雨雪天氣或極端溫度條件下作業(yè)時(shí)，施工人員暴露于更大的安全風(fēng)險(xiǎn)之中。

2.2 智能化安全管理的需求分析

隨著建筑施工項(xiàng)目規(guī)模和復(fù)雜度的不斷增加，傳統(tǒng)的安全管理模式逐漸暴露出諸多不足，無(wú)法滿足現(xiàn)在的安全管理需求。施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理的智能化需求，主要體現(xiàn)在對(duì)安全隱患的精準(zhǔn)識(shí)別、實(shí)時(shí)監(jiān)控及提升風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。在施工現(xiàn)場(chǎng)，復(fù)雜的工作環(huán)境、高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)以及人員流動(dòng)性大，使得傳統(tǒng)的人工巡查和手動(dòng)記錄模式無(wú)法高效全方位覆蓋安全管理需求。因此，智能化安全管理系統(tǒng)成為提升施工現(xiàn)場(chǎng)安全保障能力的重要途徑。智能化安全管理需求的核心是實(shí)現(xiàn)安全信息的自動(dòng)采集與傳輸，及時(shí)、全面地反映施工現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)情況，進(jìn)而通過(guò)數(shù)據(jù)融合與大數(shù)據(jù)分析，為現(xiàn)場(chǎng)安全決策提供精確依據(jù)。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將傳感器、監(jiān)控設(shè)備與無(wú)線通信系統(tǒng)相結(jié)合，能夠?qū)崟r(shí)獲取施工現(xiàn)場(chǎng)人員定位、環(huán)境變化、設(shè)備運(yùn)行等信息，并通過(guò)智能預(yù)警系統(tǒng)分析潛在風(fēng)險(xiǎn)，從而在安全隱患發(fā)生之前提供預(yù)警，避免事故的發(fā)生[2]。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理技術(shù)

3.1 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)在施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理中通過(guò)精確的環(huán)境感知能力，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的各類安全隱患提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集的服務(wù)，確保安全管理系統(tǒng)能夠及時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)狀況并作出響應(yīng)。傳感器技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，涵蓋溫濕度監(jiān)測(cè)、氣體濃度檢測(cè)、結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域，能夠?qū)κ┕み^(guò)程中可能引發(fā)安全事故的各類風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控。對(duì)于高空作業(yè)和深基坑作業(yè)，傳感器可實(shí)時(shí)檢測(cè)作業(yè)環(huán)境中的氣體泄漏、溫濕度變化、物體位置等數(shù)據(jù)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并發(fā)送預(yù)警信號(hào)。在機(jī)械設(shè)備管理方面，傳感器對(duì)施工機(jī)械的振動(dòng)、溫度、負(fù)載等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠預(yù)測(cè)設(shè)備故障、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，避免因設(shè)備故障引發(fā)的安全事故。傳感器技術(shù)根據(jù)高精度的數(shù)據(jù)采集和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理提供了數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)，進(jìn)一步推動(dòng)了施工現(xiàn)場(chǎng)從傳統(tǒng)人工管理向智能化管理轉(zhuǎn)型。

3.2 無(wú)線通信技術(shù)

無(wú)線通信技術(shù)在基于物聯(lián)網(wǎng)的施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理中的主要功能是確保各類傳感器、監(jiān)控設(shè)備和安全管理系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，保證施工現(xiàn)場(chǎng)信息流的高效性和可靠性。施工現(xiàn)場(chǎng)通常面臨空間復(fù)雜、環(huán)境惡劣和設(shè)備分散等挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的有線通信方式難以滿足實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性的要求，而無(wú)線通信技術(shù)以其靈活性、高效性和廣泛的覆蓋能力，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)各類安全隱患的全天候、全方位監(jiān)控。常見(jiàn)的無(wú)線通信技術(shù)包括Wi-Fi、ZigBee、LoRa、NB-IoT等，這些技術(shù)可以根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的不同需求，提供不同的數(shù)據(jù)傳輸速率、通信距離和功耗等性能指標(biāo)，滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及安全預(yù)警系統(tǒng)之間的無(wú)縫連接。無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用使得傳感器設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)采集施工現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度、氣體濃度、振動(dòng)強(qiáng)度、位移等數(shù)據(jù)，并將其迅速傳輸至中央數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，進(jìn)行進(jìn)一步分析與處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)潛在安全隱患的快速發(fā)現(xiàn)與精確定位[3]。

3.3 數(shù)據(jù)采集與處理

在基于物聯(lián)網(wǎng)的施工現(xiàn)場(chǎng)智能化安全管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集與處理的主要任務(wù)是實(shí)時(shí)監(jiān)控施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)和人員活動(dòng)等，確保系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患。數(shù)據(jù)采集通常依靠設(shè)備有溫濕度傳感器、氣體檢測(cè)傳感器等，各類傳感器在施工現(xiàn)場(chǎng)各關(guān)鍵位置進(jìn)行布設(shè)，實(shí)時(shí)采集周圍環(huán)境和設(shè)備的狀態(tài)信息。數(shù)據(jù)采集后的信息通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行傳輸，并在數(shù)據(jù)處理平臺(tái)進(jìn)行整合與分析，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、清洗、數(shù)據(jù)融合等步驟，最終為施工現(xiàn)場(chǎng)的安全決策提供精確依據(jù)。在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，系統(tǒng)使用先進(jìn)的算法對(duì)采集到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，識(shí)別潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，并生成報(bào)警信息或風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告，為管理人員提供決策支持。數(shù)據(jù)的處理還涉及對(duì)不同數(shù)據(jù)源的整合，包括傳感器數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等，利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)提升數(shù)據(jù)的完整性與準(zhǔn)確性，確保施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)做出快速響應(yīng)。施工現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的傳感器數(shù)據(jù)采集內(nèi)容及其對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)與處理結(jié)果見(jiàn)表1。

施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控和分析各類風(fēng)險(xiǎn)因素，及時(shí)反饋安全預(yù)警信息，為施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理提供數(shù)據(jù)支持，提升現(xiàn)場(chǎng)安全防范能力。

3.4 智能化預(yù)警與決策系統(tǒng)

在基于物聯(lián)網(wǎng)的施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理中，智能化預(yù)警與決策系統(tǒng)的主要功能是根據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析與處理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，并根據(jù)分析結(jié)果自動(dòng)生成預(yù)警信息，輔助管理人員作出精準(zhǔn)決策。該系統(tǒng)通過(guò)傳感器、視頻監(jiān)控、無(wú)線通信等技術(shù)的深度集成，能夠獲取來(lái)自施工現(xiàn)場(chǎng)的多維度數(shù)據(jù)，包括環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、人員定位數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)以及視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理與分析后，能夠精準(zhǔn)識(shí)別施工現(xiàn)場(chǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。智能化預(yù)警系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)分析與人工智能技術(shù)，根據(jù)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)與模式識(shí)別，能夠預(yù)測(cè)潛在的安全事故，并在問(wèn)題出現(xiàn)之前提供預(yù)警，極大增強(qiáng)了施工現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)防范能力。決策系統(tǒng)通過(guò)對(duì)多維度數(shù)據(jù)的融合與綜合分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體安全需求，提供科學(xué)的決策支持，幫助管理者優(yōu)化資源配置，制定有效的安全管理措施，減少人為判斷失誤的可能性，提升決策的準(zhǔn)確性與時(shí)效性。具體情況如表2所示。

通過(guò)智能化預(yù)警與決策系統(tǒng)，施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理能夠在更高的層次上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與智能化，減少了人工干預(yù)的復(fù)雜性與誤差，同時(shí)提升了應(yīng)急響應(yīng)的時(shí)效性與準(zhǔn)確性，有效防范了安全事故的發(fā)生[4]。

3.5 視頻監(jiān)控與圖像識(shí)別技術(shù)

在基于物聯(lián)網(wǎng)的施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理系統(tǒng)中，視頻監(jiān)控與圖像識(shí)別技術(shù)是實(shí)時(shí)監(jiān)控與智能識(shí)別的重要手段，視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠通過(guò)安裝在施工現(xiàn)場(chǎng)各關(guān)鍵位置的高清攝像頭實(shí)時(shí)采集圖像和視頻數(shù)據(jù)，為施工現(xiàn)場(chǎng)提供全面的監(jiān)控視頻。通過(guò)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，視頻監(jiān)控不僅能夠?yàn)楣芾砣藛T提供即時(shí)的視頻圖像，還能夠通過(guò)視頻分析平臺(tái)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理與分析，快速識(shí)別施工現(xiàn)場(chǎng)的異常情況和安全隱患。圖像識(shí)別技術(shù)根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法，能夠?qū)σ曨l圖像進(jìn)行智能分析，識(shí)別并定位高危作業(yè)區(qū)域、違章操作行為、危險(xiǎn)品存放位置、施工人員的安全防護(hù)裝備佩戴情況等多個(gè)安全管理要素，并實(shí)時(shí)報(bào)警或推送異常信息至安全管理平臺(tái)。結(jié)合深度學(xué)習(xí)與人工智能技術(shù)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)圖像識(shí)別算法對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的人員和設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤與識(shí)別，能夠自動(dòng)識(shí)別施工人員是否處于危險(xiǎn)區(qū)域、是否佩戴安全帽等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)因操作不當(dāng)或設(shè)備故障可能導(dǎo)致的安全事故[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化安全管理技術(shù)進(jìn)行研究，不僅具有重要的理論意義，也具有深遠(yuǎn)的實(shí)踐價(jià)值。它為解決傳統(tǒng)施工安全管理模式存在的局限性和不足提供了可行的技術(shù)路徑，同時(shí)，極大提升了施工現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)水平，降低事故發(fā)生的概率，保障施工人員的生命安全，減少財(cái)產(chǎn)損失。綜上所述，探索與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，推動(dòng)施工現(xiàn)場(chǎng)智能化安全管理的轉(zhuǎn)型，已成為當(dāng)前建筑行業(yè)面臨的重要課題。

參考文獻(xiàn)

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[作者簡(jiǎn)介]彭啟冬（1991—），男，廣東揭陽(yáng)人，碩士研究生，工程師，研究方向：建筑工程管理。