建筑結(jié)構(gòu)施工安全智能化監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究

摘 要：建筑施工安全是關(guān)乎人民生命財產(chǎn)安全的重要問題，近年來建筑施工安全事故頻發(fā)，引起了社會各界的廣泛關(guān)注。本文旨在剖析建筑施工安全的現(xiàn)狀及其存在的問題，探究智能化監(jiān)測技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，并提出針對性的解決方案。通過深入解析建筑施工安全事故的特征，揭示其多樣性、復(fù)雜性與時段性，進(jìn)而探討智能化、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的融合應(yīng)用，以期達(dá)到提高施工安全監(jiān)測水平的目的。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；施工安全；智能化監(jiān)測；技術(shù)文章編號：2095-4085（2025）02-0220-03

0 引言

建筑工程施工中，安全問題存在事故多樣化、原因復(fù)雜等特點。目前，很多企業(yè)在安全監(jiān)測方面依然采用傳統(tǒng)人工監(jiān)測的方法，效率低、效果差；而通過合理地應(yīng)用智能化監(jiān)測技術(shù)有助于突破傳統(tǒng)監(jiān)測方法的限制，進(jìn)而提高安全監(jiān)測水平［1］。

1 建筑施工安全現(xiàn)狀及問題分析

1.1 建筑施工安全事故特點

建筑施工屬于高風(fēng)險行業(yè)，安全風(fēng)險因素多，一旦發(fā)生安全事故會對人們生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的威脅。為了更好地促進(jìn)建筑施工安全，企業(yè)首先要明確建筑施工安全事故的特征。建筑施工安全事故有如下特征。

（1）事故種類的多樣化。在建筑施工中，可能會出現(xiàn)高處墜落、物體打擊、機(jī)械傷害、觸電及火災(zāi)等各種事故。

（2）事故發(fā)生的原因比較復(fù)雜。建筑施工安全事故主要是由人員因素、物因和環(huán)境因素造成，如操作不當(dāng)、設(shè)備故障和氣象條件。

（3）事故的發(fā)生具有時段性。建筑施工安全事故頻發(fā)于施工高峰期及惡劣天氣條件，往往釀成不可小覷的嚴(yán)重后果。這類事故不僅會導(dǎo)致人員傷亡、財產(chǎn)損失，還會對工程質(zhì)量產(chǎn)生深遠(yuǎn)的負(fù)面影響。

1.2 建筑施工安全現(xiàn)狀分析

建筑行業(yè)一直是安全事故多發(fā)的行業(yè)，盡管我國相關(guān)機(jī)構(gòu)已經(jīng)實施了多項安全管理措施，安全事故的發(fā)生率依然居高不下。究其原因，主要是因為施工現(xiàn)場環(huán)境的復(fù)雜性、施工環(huán)節(jié)多且專業(yè)性強(qiáng)，加上人員的綜合素質(zhì)水平有待提高、流動性高等問題，均導(dǎo)致安全管理的難度加大。當(dāng)前我國建筑很多施工現(xiàn)場安全管理基本上是依靠人工監(jiān)督以及傳統(tǒng)的監(jiān)測手段來實現(xiàn)，如定期檢查，安全教育等。盡管這些措施在一定程度上降低了事故風(fēng)險，但仍然無法從根本上解決安全問題。所以，需要引進(jìn)智能化的監(jiān)測技術(shù)來提升安全管理水平。當(dāng)前，智能化監(jiān)測技術(shù)在建筑施工安全領(lǐng)域已取得初步成效，諸如智能安全帽、無人機(jī)巡查及傳感器等先進(jìn)手段已在部分施工現(xiàn)場得到應(yīng)用，實現(xiàn)了對作業(yè)環(huán)境的實時監(jiān)測。然而，受限于技術(shù)成熟度及成本因素，智能化監(jiān)測技術(shù)在施工現(xiàn)場的全面推廣尚需進(jìn)一步完善與優(yōu)化［2］。

1.3 建筑施工安全影響因素

當(dāng)前影響建筑施工現(xiàn)場安全的因素較多，具體可以總結(jié)為人的因素、物的因素、環(huán)境因素、管理方法因素。

（1）人的因素。在建筑施工安全中，人是關(guān)鍵要素，但是也是引發(fā)安全事故的重要原因。在實踐中，一些施工人員安全意識淡薄，未充分認(rèn)識到安全操作規(guī)程的意義，致使施工中違規(guī)操作時有發(fā)生。另外施工現(xiàn)場人員流動性較大、作業(yè)人員素質(zhì)良莠不齊等也是造成安全事故發(fā)生的主要因素。

（2）物的因素。建筑施工中所用材料、設(shè)備和工具都有可能是安全事故發(fā)生的導(dǎo)火索。如設(shè)備老化、失效或使用不當(dāng)?shù)染鶗斐蓢?yán)重的安全事故。另外，施工現(xiàn)場安全防護(hù)設(shè)施不夠健全，比如安全網(wǎng)和防護(hù)欄的缺失均會是安全事故發(fā)生的潛在因素。

（3）環(huán)境因素。建筑施工環(huán)境錯綜復(fù)雜，天氣狀況和地理位置均會對施工安全構(gòu)成影響。惡劣天氣可能導(dǎo)致施工暫停乃至安全事故，而施工現(xiàn)場周邊的交通與居民區(qū)環(huán)境同樣對施工安全至關(guān)重要。

（4）管理因素。建筑施工安全管理對保障施工安全具有重要意義。然而，在實際施工過程中，部分施工現(xiàn)場的安全管理仍面臨諸多挑戰(zhàn)。諸如安全管理人員配備不足、安全管理體系不健全以及安全培訓(xùn)與教育不到位等問題，均可能成為引發(fā)安全事故的潛在誘因。

2 智能化監(jiān)測技術(shù)類型、原理及方法

2.1 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)在智能化監(jiān)測技術(shù)中占據(jù)著核心地位，其是通過采集施工現(xiàn)場位移、應(yīng)力和振動等多種信息來達(dá)到對建筑結(jié)構(gòu)實時監(jiān)控的目的。傳感器可安裝于建筑結(jié)構(gòu)的各個關(guān)鍵部位，對結(jié)構(gòu)健康數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集，然后通過無線傳輸技術(shù)傳遞到監(jiān)控中心。比如，智能化監(jiān)測技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑施工過程的實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患。通過實時采集施工現(xiàn)場的位移、應(yīng)力及振動等核心參數(shù)，并運用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行深度處理與精準(zhǔn)分析，能夠有效地識別出建筑結(jié)構(gòu)的異常狀態(tài)，進(jìn)而為事故預(yù)防工作提供堅實的信息保障。此外，智能化監(jiān)測系統(tǒng)還具備預(yù)警潛在安全風(fēng)險的能力，便于提前采取針對性的預(yù)防措施，有效規(guī)避事故的發(fā)生。

2.2 數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)

采集的原始數(shù)據(jù)中含有大量噪聲及冗余信息，若要從中提取出寶貴信息就必須對其進(jìn)行加工與分析。數(shù)據(jù)處理以濾波、去噪和特征提取為主，數(shù)據(jù)分析涉及模式識別和故障診斷方法。智能化監(jiān)測技術(shù)擁有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理及分析能力，可以快速準(zhǔn)確地處理及分析海量監(jiān)測數(shù)據(jù)，并且能有效地改善數(shù)據(jù)質(zhì)量，消除噪聲及冗余信息并提取有價值的特征。另外，利用模式識別、故障診斷等數(shù)據(jù)分析手段，還能對數(shù)據(jù)中存在的規(guī)律與趨勢進(jìn)行深度挖掘，從而對施工安全起到更加有力的保護(hù)作用。借助上述技術(shù)，能夠高效地識別建筑結(jié)構(gòu)中的異常情況，并為事故預(yù)防工作提供有力的數(shù)據(jù)支持［3］。

2.3 云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)

智能化監(jiān)測技術(shù)會產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)量，單一的計算資源難以應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。為此，技術(shù)人員可運用云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)，將數(shù)據(jù)存儲與計算任務(wù)靈活分配到多臺服務(wù)器上，以實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的快速處理與分析。智能化監(jiān)測技術(shù)與云計算、大數(shù)據(jù)的結(jié)合，不僅使得海量數(shù)據(jù)得以快速處理與分析，通過優(yōu)化任務(wù)分配，還能充分發(fā)掘計算資源的潛力，顯著提升數(shù)據(jù)處理的速度與效率。同時，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運用，能在繁復(fù)的數(shù)據(jù)中洞悉規(guī)律性信息，進(jìn)而為施工安全提供更加堅實的支撐。

2.4 人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)

人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)同樣在智能化監(jiān)測領(lǐng)域扮演著舉足輕重的角色。通過運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)等多種算法，能對建筑結(jié)構(gòu)中的故障模式進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和識別。該監(jiān)測系統(tǒng)可通過對模型參數(shù)的持續(xù)優(yōu)化實現(xiàn)較高的識別準(zhǔn)確率，進(jìn)而提升安全預(yù)警可靠性。例如，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，系統(tǒng)能夠?qū)W習(xí)和識別建筑結(jié)構(gòu)中的故障模式。該監(jiān)測系統(tǒng)通過不斷優(yōu)化模型參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的識別準(zhǔn)確率，從而顯著提升安全預(yù)警的可靠性。這些高度智能化的算法展現(xiàn)出了強(qiáng)大的自適應(yīng)能力，能夠靈活應(yīng)對各種復(fù)雜的施工環(huán)境和工況，具備優(yōu)異的適應(yīng)性。

3 工程案例分析

為了更好的探究建筑結(jié)構(gòu)施工過程中的安全智能化監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)，本文以具體的工程項目為研究對象，分析智能化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用要點。某學(xué)校建筑總用地面積約為54738.7m2，擬建總建筑面積為54866.09m2。傳統(tǒng)施工安全監(jiān)測方法多靠人工現(xiàn)場檢查和經(jīng)驗判斷，其效率較低，具有一定隱患。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，智能化監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)逐步被運用到了建筑結(jié)構(gòu)的施工安全方面。對建筑結(jié)構(gòu)施工安全智能化監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，旨在提高施工安全監(jiān)控工作的效率與準(zhǔn)確性。下文將著重闡述監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取和處理、結(jié)果分析和討論。

3.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與處理

建筑結(jié)構(gòu)施工安全監(jiān)測已逐漸向智能化方向發(fā)展，并形成了集多種學(xué)科精髓于一體的復(fù)雜而又巨大的系統(tǒng)工程。在這一過程中，必不可少的就是硬件和軟件的同步進(jìn)行，二者共同組成施工安全智能監(jiān)控的基石。根據(jù)該工程實際情況，技術(shù)人員采取的是創(chuàng)新性監(jiān)測技術(shù)方案，該方案是將光柵纖維傳感器、壓電材料傳感器等技術(shù)與攝影及視頻測量技術(shù)相結(jié)合（見圖1），具有智能化監(jiān)測領(lǐng)域各種技術(shù)協(xié)同配合、綜合應(yīng)用的特點。

智能建造的核心是實行準(zhǔn)確的信息監(jiān)控，借助先進(jìn)的攝像傳感器、門禁技術(shù)以及環(huán)境監(jiān)測設(shè)備（如溫濕度傳感器），對建筑工地的人員、設(shè)備、材料、施工方法以及環(huán)境等關(guān)鍵要素進(jìn)行全天候?qū)崟r追蹤與監(jiān)管。該工藝在促進(jìn)作業(yè)效率、降低人工勞動強(qiáng)度的同時，質(zhì)量、安全等風(fēng)險明顯降低。在該工程中，技術(shù)人員對施工安全智能化監(jiān)測進(jìn)行了綜合建設(shè)，其全方位施工安全智能化監(jiān)測內(nèi)容（見圖2）。

在當(dāng)代建筑工地安全監(jiān)管領(lǐng)域，智能化監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建需從設(shè)備層面實現(xiàn)全面自動化，數(shù)據(jù)處理層面達(dá)到智能化水平，而算法層面則需邁向智慧化新高度。本工程項目巧妙融合了先進(jìn)的BIM技術(shù)、高效的軟件工具、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及尖端的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。這些技術(shù)整合了包含幾何、空間、物理屬性、經(jīng)濟(jì)成本及物流管理等在內(nèi)的多維度施工安全信息，借助高精度的數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備、計算機(jī)輔助操作平臺及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施（見圖3），共同構(gòu)筑起智能化施工安全監(jiān)測體系。該系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)精密接口與高效的數(shù)據(jù)庫管理，確保了信息的實時精準(zhǔn)流通。計算機(jī)輔助設(shè)備的運用不僅大幅提升了運行效率，還有效降低了人為錯誤的風(fēng)險。整套系統(tǒng)的精心設(shè)計與實際應(yīng)用，彰顯了工程安全監(jiān)管向智能化轉(zhuǎn)型的堅定步伐，標(biāo)志著建筑行業(yè)安全管理邁入了一個全新的發(fā)展階段［4］。

3.2 結(jié)果分析與討論

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)施工安全監(jiān)控智能化研究時，深入分析與探討所得資料是必不可少的環(huán)節(jié)。在該工程中，技術(shù)人員通過使用智能化監(jiān)測系統(tǒng)，保證了工程安全施工，最終未發(fā)生重大安全事故?？梢?，通過合理應(yīng)用安全智能化監(jiān)測技術(shù)，可以提高安全管理效果。

（1）對監(jiān)測數(shù)據(jù)做統(tǒng)計分析，主要有描述性統(tǒng)計以及相關(guān)性分析。通過上述分析可對數(shù)據(jù)分布特征及相關(guān)性特征有一個初步認(rèn)識，并為后續(xù)分析探討提供依據(jù)。

（2）本文采用BIM技術(shù)、傳感器技術(shù)等相結(jié)合的方法，分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而明確隱藏在數(shù)據(jù)當(dāng)中的信息。安全管理人員利用這些技術(shù)可以在數(shù)據(jù)上找出規(guī)律與趨勢，進(jìn)而對施工安全進(jìn)行預(yù)警與預(yù)報。

（3）根據(jù)工程背景及實際情況對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行案例分析與探討，能夠深刻認(rèn)識到監(jiān)測結(jié)果所具有的現(xiàn)實意義，并從監(jiān)測結(jié)果中找出存在的問題與不足，便于為之后的研究與完善奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

綜上所述，建筑施工安全問題是一個復(fù)雜而關(guān)鍵的議題。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，施工安全事故頻發(fā)，給人們的生命與財產(chǎn)安全帶來了巨大挑戰(zhàn)。建筑施工安全事故具有多樣化、復(fù)雜性與時段性并存的特征。針對建筑施工安全存在的諸多問題，本文從人的因素、物的因素、環(huán)境因素及管理因素四大維度進(jìn)行了細(xì)致分析，揭示了安全意識淡薄、人員素質(zhì)不高、設(shè)備老化、惡劣天氣條件以及安全管理體系不健全等關(guān)鍵致因。鑒于此，引進(jìn)智能化監(jiān)測技術(shù)，提升安全管理效能，已成為破解建筑施工安全難題的關(guān)鍵所在。

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