无人机在建筑施工安全监管中的应用探析

龚文璞，刘维忠，伍云天

(重庆建工集团股份有限公司，重庆401122）

无人机在建筑施工安全监管中的应用探析

龚文璞，刘维忠，伍云天

(重庆建工集团股份有限公司，重庆401122）

该文分别论述了建筑施工安全和无人机技术的内涵，并对建筑施工安全在国内外的发展状况进行了简要总结。分析了建筑施工安全监管和无人机的发展契合点，并且发现无人机对建筑施工的安全监管具有重要的意义。在此基础上从五个方面探讨了如何有效利用无人机助推建筑施工的安全监管。

建筑施工；安全监管；无人机；施工单位；施工人员

0 引言

随着国家经济的发展，大型建筑越来越多，随即出现的施工安全问题也愈益严重。如何确保在整个建筑施工生命周期中不再出现安全事故，引起了大家的广泛关注。我国不仅制定了关于安全技术的相关规范，也对施工单位管理部门在建筑现场的安全管理提出了更高的要求。与此同时，基于无人机技术的监管系统也逐渐成熟。无人机具备体积小、动作灵敏以及载重小的特点，并同时配备高分辨率相机，这样能够不断向室内监管人员传输航拍、勘测和监控图像。怎样将建筑施工安全监管需求和无人机技术手段相结合，让它们相互促进共同发展是值得思考的问题。

1 建筑施工安全概述

从事建筑施工活动有较大的危险性，其中以高处坠落、触电、物体打击、机械伤害、坍塌事故最常发生。根据建筑活动的特点及事故的原因和性质，建筑安全事故可分为4类，即生产事故、环境事故、技术事故和质量问题。

（1）关于生产事故，主要是指在建筑产品的生产、维修、拆除过程中，操作人员违反有关施工操作规程等而直接导致的安全事故。

（2）关于技术事故，主要是指由于工程技术原因而导致的安全事故，技术事故的结果通常是毁灭性的。

（3）关于环境事故，主要是指建筑实体在施工或使用的过程中，因为使用环境或周边环境原因而导致的安全事故。

（4）关于质量问题，主要是指因为设计不符合规范或施工达不到要求等原因而导致建筑结构实体或使用功能存在瑕疵，进而引起安全事故的发生。

随着安全事故的频发，世界各国在建筑施工安全领域都越来越重视。为降低安全事故发生率，我国更进一步细化了相关的标准规程。针对安全管理检查评定的内容更加明细，比如保证项目应包括：安全生产责任制、施工组织设计及专项施工方案、安全技术交底、安全检查、安全教育、应急救援；一般项目应包括：分包单位安全管理、持证上岗、生产安全事故处理、安全标志[1]。针对高处作业中的临边、洞口、攀登、悬空、操作平台、交叉作业及安全网搭设等项作业[2]，相关规范也作了详细要求。

同时，国务院《建设工程安全生产管理条例》中对施工人员和施工单位也提出了相关的规定。比如第33条要求：作业人员应当遵守安全施工的强制性标准、规章制度和操作规程，正确使用安全防护用具、机械设备等。第49条要求：施工单位应当根据建设工程施工的特点、范围，对施工现场易发生重大事故的部位、环节进行监控，制定施工现场生产安全事故应急救援预案。

2 无人机在建筑施工安全监管中的应用

目前（超）高层建筑有五大特点：高处作业多、露天作业多、手工劳动及繁重体力劳动多、立体交叉作业多、临时工多。因此，无人机可以满足施工现场的安全监督和管理需求，对于建筑施工现场的运用具有很高的可行性。具体的无人机应用包括以下几个方面。

2.1 监管施工人员是否按照规范安全作业

比如实施高处作业时，监管工人是否佩戴使用区域限制安全带或坠落悬挂安全带；监管从事悬空作业、登高作业和外脚手架搭设、拆除作业的工人是否使用坠落悬挂安全带；监管建筑施工场地内作业工人是否按要求佩戴安全帽。下面以实际中出现的安全事故为例进行说明。

2016年1月3日，某建筑现场发生施工人员刘某在钢结构二区施工现场第三层钢梁上作业时不慎失足造成坠落事故。安装工人刘某虽然参加了安全生产知识学习并接受了安全生产教育，但自我安全意识不强，自救能力差。

另外，造成此次事故的原因还有监管人员对施工现场安全管理不到位，未能及时发现刘某高空作业时未正确佩戴、使用安全带。如果在安全监督时采用无人机，便可实时监管施工人员是否按照规范安全作业，以便及时发现问题，避免悲剧酿成，同时也可提醒施工人员注意施工安全。

2.2 监管施工单位是否按照制定的安全责任制度执行

比如边坡、临空面、临水面等边缘必须设有栏杆或明显的警告标志；对孔口等应设防护围栏或加盖板，并要有明显的警告标志；对多层作业应有隔离防护措施并有专人负责监护；塔式起重机应在离安装地平面2m的位置，在标准节上设置第一道双层安全平网水平防护层，之后每间隔10m应增设一道双层安全平网水平防护层等。下面以实际中出现的安全事故为例进行说明。

2016年8月25日，重庆某建筑公司受害工人李某从1号楼三层误入被分包单位拆除门防护的电梯井道内坠亡。造成此次事故主要的原因是防护设施被安装电梯的作业班组擅自拆除后没能及时恢复，同时也未设置安全警告标志。

目前的施工单位为节约人力财力，大部分都是采取抽查管理的措施来进行施工现场安全监督，如果使用无人机代替人工监督管理这些危险作业区域，那么在节约人力财力的同时还提高了监管效率，防止安全事故的发生。

2.3 监管施工现场交通组织情况

比如监管混凝土搅拌机、运沙车等是否能够有序地进出，不至于过多车辆设备同时作业时出现拥堵的现象；监管消防通道是否畅通，当发生火灾时，无人机也可为消防规避安全路线；监管应急通道是否畅通，以确保发生紧急情况时应急人员可以在第一时间到达救援现场。采用无人机可以近距离监控施工现场道路是否畅通，并且可以实时进行航拍照片，整个交通组织线路可以非常清晰地展现在项目管理人员眼前。

2.4 监管施工现场建筑材料堆放情况

比如监管砂土是否覆盖，避免出现不必要的安全隐患；监管建筑垃圾是否堆放在规定场地，质量安全是否存在隐患，这些都是建筑工地可能出现的违法违规问题。若施工场地面积较大，目前监管人员无法细致观察到任何一个角落，依靠无人机进行配合管理是最有效的方法。无人机可以随时（无论白天黑夜）辅助监管人员检查建筑场地存在的问题。

2.5 监管施工现场设备操作情况

比如监管脚手架的搭接是否稳定，脚手板规格是否符合规范要求；监管基坑支护是否牢固，防止坡顶出现贯通裂缝；监管塔吊作业是否满足安全操作制度要求，像建筑起重机械起重吊装时，严禁人员在已吊起的构件下面或起重臂下旋转范围内作业、行走或停留等。这些监管都可用无人机来实现。

3 无人机在施工现场的基本操作要求

无人机自身须具备相关的技术性能，比如高空中的抗风能力，阴暗环境的拍摄精度，以及传输画质等，这些都需要生产厂家进行保证。另外，考虑到目前建筑施工现场环境的复杂性，比如运输建筑材料车辆随时进出、起重机械随时吊装构件、混凝土随时浇筑、钢筋切割机随时运行等，无人机在施工场地的飞行不同于普通的空中航拍。因此，操作人员在操作施工现场的无人机时需要掌握一些基本要求。

3.1 基坑作业安全监管要求

现今的基坑工程较为复杂，基坑附近的材料堆放以及大型机械设备停放较为混乱。在使用无人机进行安全监管时，操作人员应提前熟悉基坑的周边环境，规划无人机的飞行路线，降低无人机的飞行速度，避免无人机与其它物体发生碰撞。如图1所示。

图1 无人机监管基坑作业

3.2 主体作业安全监管要求

因钢筋切割绑扎与构件支模浇筑同时实施，使得施工现场没有多余的空地，无人机应确保在一次飞行监管过程中不在地面停留。无人机在主体结构内部监控时应注意规避各种支撑，防止与梁支撑、墙斜支撑等碰撞。另外，无人机在升降机上部监控细部安全问题时应随时关注升降机的位置，避免相撞。如图2所示。

图2 无人机监管主体作业

3.3 高处作业安全监管要求

由于建筑高层位置风速较大，无人机在监管高处作业时的操作难度最高。此时操作人员需判断风是从哪个方位吹来，只有知道风的方向后才能给予正确的抗风力。如图3所示。

图3 无人机监管高处作业

4 无人机在安全监管中存在的不足

由于无人机本身是电器信息化设备的原因，在建筑施工现场中不可避免地会存在一些不足之处，现总结如下：

（1）当本地出现阴雨天气，或雾、霾较严重时，将会给建筑施工现场的无人机带来一些安全隐患；

（2）针对某些微小变化的监管，目前无人机不太容易实现，比如监管材料堆放时，堆放的基础沉降或下部支撑能力不足以监管出来；

（3）无人机本身较脆弱，一旦与外界物体发生碰撞，将易出现“坠机”情况。

5 结语

通过各种建筑施工现场发生的安全事故来看，造成安全事故的原因可总结为两部分：一部分是技术方面原因，建筑结构未按规范要求采取必要的保护措施，最终产生结构失稳、坍塌现象；另一部分是管理方面原因，施工组织的安全措施不全面，施工单位的监督管理未落实。因此，无人机监管系统的运用将使得传统的安全监管方法发生变革，显著提高安全管理的效率[3]。总的来说，相比于传统的人工安全监管方法具有以下优势：

（1）视野宽广，监管范围大，弥补了传统的人工安全监管时间、空间上存在死角和盲区的缺陷；

（2）无人机的飞行监管可实现自动化，减少人力物力财力；

（3）远程视频监控能实现监视、录像等功能，有利于保存监管记录。

[1]住房和城乡建设部.JGJ59-2011建筑施工安全检查标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]住房和城乡建设部.JGJ80-2016施工高处作业安全技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[3]周诚，蒋双南，林兴贵.基于无人机的深基坑施工安全风险巡视与预警研究[J].施工技术，2016，45（1）：14-19.

责任编辑:孙苏，李红

新技术运用

“无所不能”的无人机未来还要化身包工头

美国加州的一处城区里，建筑工人们正在紧张建设一座豪华球馆，而整个工程进度都是由无人机和软件进行自动监测的。几架无人机每天会在建设工地上巡飞一次，收集视频材料。视频会被转化成工地三维图片，再导入相应的计算机软件进行匹配，看和最初的建筑设计和工程进度规划是否相符。三维图片可以清晰展示工程哪些地方需要进一步完善，同时利用软件可以自动显示可能落后于进度的部分，一目了然。

无人机可以近距离监控项目进展，而且可以实时进行航拍照片，加上分析软件，整个工程可以非常清晰地展现在项目管理人员眼前，从而了解哪块区域建设进展速度缓慢，并判断是否会影响整体项目。目前，伊利诺伊大学的研究小组正在测试一个系统，允许绑定摄像头的无人机定位建筑工地的各个角落，这样工地上的每个活动都可以被不间断地监控到。在实验过程中，他们还使用了一个众包平台，根据视频录像中的工人活动进行分类，这样工程经理可以看到在一个整体项目里，每个工人如何执行不同的工作任务，以及每个工人在完成各自工作时需要花费多少时间。

（来源：雷锋网）

Exploration on Application of UAV in Construction Safety Supervision

The connotations of construction safety and UAV technology are elaborated,with the development status of construction safety at home and abroad summarized.The shared development points of construction safety and UAV are analyzed,and UAV is found to be of great importance for safety supervision on building construction,based on which ways to effectively apply UAV to safety supervision are discussed deeply from five aspects.

building construction;safety supervision;UAV;construction units;constructors

TU714

A

1671-9107（2017）05-0021-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.05.021

2017-02-05

龚文璞（1962-），男，重庆人，本科，教授级高级工程师，主要从事技术质量、科技创新工作。