公路建设工程安全生产信息化管理方案设计

王勇 李英祥 田娟 彭亮 殷礼安 彭阳 周浪

摘 要：在公路建设工程中往往由于多种因素导致实施安全管理困难大。为保障施工人员安全，预防事故发生，促进公路交通事业的发展，文章以曲靖三宝至昆明清水高速公路工程建设项目为例，提出了一种在公路建设过程中的信息化安全管理方案。

关键词：公路建设工程；安全建设；信息化管理

交通建设工程安全生产管理是指交通建设工程生产、管理单位按照有关安全法律、法规为预防交通建设工程施工中发生安全事故而建立的安全管理系统。[1]在公路建设工程中往往由于恶劣的天气条件、施工队伍流动性大、素质参差不齐等多种因素导致实施安全管理困难大。文章以曲靖三宝至昆明清水高速公路（曲靖段）工程建设为例，首先，介绍了（曲靖段）工程建设过程的基本情况；然后，分析了该过程实施安全管理的特点与难点；最后，结合项目的自身特点设计了一个信息化安全管理系统，实现了对公路工程建设中的信息化管理。

1 工程概况

（曲靖段）工程位于云南省曲靖市西南部，路线起点位于曲靖市麒麟区三宝镇罗汉山，设罗汉山枢纽互通（属东过境段设计范围）与“曲靖东南过境线（东过境段）”相接并与既有曲陆高速相交。本项目初测推荐方案路线全长70.868km，桥梁长16224.8m/51座，其中特大桥1086.1m/1座，大桥、中桥15138.7m/50座，涵洞64道，通道53道（含兼排水功能通道），全线无隧道工程。全线桥遂占比24.04%，共设互通式立交8处，分离立交16处，天桥52座。沿线设置完善的安全设施、服务设施和交通管理设施，设置停车区2处（双堆、天生桥），服务区一处（月望）。

2 安全管理实施特点与难点分析

（曲靖段）工程施工重难点分析及对策

（1）因整个工程线路长，土方、砼等工程量自然也大大；加上路线地段本身自然条件是山高坡陡、地面起伏大、地形狭窄，原来老的可供利用的道路状况比较差，这两个因素的叠加就造成了施工组织难度很大，运输非常困难；

（2）工程线路所经管辖城镇较多，接口协调管理单位就多，拆迁征地量很大，协调量大。加重了协调人员的任务；

（3）施工路线涉及潇湘谷自然保护区，对环境保护提出了更高的要求，加大了难度；

（4）大部分施工区域内无可直接利用水源，且地下水埋深较深，对施工用水造成了困难，现场水源缺口大。

3 安全管理信息化系统设计

为了弥补项目传统安全管理的弱点，使工地安全管理更加完善，达到管理高效化、智能化的目的。现利用物联网技术，建设将视频监控系统、门禁系统（人车分流系统）、人员（穿戴）实时动态管理系统、环境检测系统集成一体的“信息化安全管理平台”对项目进行管理。

3.1 视频监控系统

项目划分了7个标段，为了及时了解各个标段的实时情况，保障工地及周边设施的安全，现对项目所有区域全面施行网络视频监控。网络视频监控系统由监控前端、无线网络传输、监控中心三部分组成。

3.1.1 监控前端设计

前端有两种设计方案，一种是用模拟摄像机（模拟高速球）+DVS（视频服务器）实现图像视频采集和云台控制，如图1所示。另一种是用网络摄像机，或者网络高速球实现图像采集和云台控制。用户可使用监控中心控制主机上的无线摄像机的IP地址，或综合管理软件浏览监控画面。在集中监控中心的PC机上安装综合管理软件便可通过其接收视频信号，对无线视频的状态参数进行设置。此外，可用RS232/RS485协议对前端的云台及三可变镜头等进行控制，真正做到远程实时监控。采集的视频信号可存储于监控中心PC机的硬盘上，或根据存储容量选用磁盘阵列等存储设备。

3.1.2 无线网络传输设计

项目区域监控环境具有特殊性，区域工地对网络布线带来诸多不便，全部进行基础网络架设比较困难，因此需要对所需监控点采用无线网络方式进行全方位监控。为了使监控系统覆盖到工地的最大范围，该区域内的所有工地均设有多个无线监控点。

系統采用一对多的无线连接方式，即：一个接收网桥可以接受多个发射网桥传回来的信息。选取工地中有光纤接入处作为工地的小监控中心，每个监控中心处放置一台摄像机。摄像机通过视频线与视频服务器连接，视频服务器再通过一根网线直接连接到无线网桥上（网络摄像机直接与无线网桥连接即可）。另外，监控中心处同样需放置一台无线网桥，外接一根全向天线或定向天线来接收多个监控点处网桥传回的监控信息。监控中心接收的多路监控图像通过接入本地电脑进行集中监控和录像，再在路由器上端口映射，将本地视频映射到公网上，实现全国各地的总部只要有网络的地方都可以监控到工地现场画面的实时情况。

系统中每个设备的架设应选择在工地无遮挡的制高点，保障每个监控点到监控中心的链路都是畅通无遮挡的。如果监控点到监控中心的链路有遮挡，严重影响无线信号的传输，则应选择 点对点的传输方式，即：工地中每个监控点处都 被复制的良好特性为身份鉴别提供了必要的前有一台摄像机，摄像机通过视频线与视频服务器连接，最后视频服务器再通过一根网线直接连接到无线网桥上。监控中心处需放置多台无线网桥，来接收多个监控点处网桥传回的监控信息。

3.1.3 监控中心设计

监控中心包括了标段监控中心和总部监控中心，由系统服务器、值班管理工作站、打印设备、无线网络设备等组成。监控中心安装有功能强大的“网络视频集中管理软件”，可以在一个窗口管理4-64路以上的视频画面，实时地显示音视频、存储、录像报警布防、控制云镜等。施工现场实时监控画面如图2所示。

3.2 门禁系统

门禁系统在工地的安全管理中有着不可或缺的作用。目前，国内大多的门禁系统都以卡类设备、指纹设备、密码设置为主。这些设备都要求人员与设备之间的距离较近，进行近距离操作。当操作人员双手被占用时，这种方式极为不方便，同时也存在卡片或密码遗忘、丢失、被盗用的安全隐患。人脸识别门禁系统可以释放打卡人员的双手，避免卡片、密码带来的不便，真正解决了门禁管理问题，使门禁系统更安全、智能性、便捷。

3.2.1 人脸识别门禁系统

人脸识别是一种基于人的脸部特征信息进行身份识别的生物识别技术，其唯一性和不易被盗用的良好特性为身份鉴别提供了必要的前提。人脸识别门禁系统是把人脸识别技术和门禁系统技术相结合，通过对人脸的识别来开启门禁。

系统设计的门禁系统由人脸识别仪、电控锁、门禁控制器、备用电源（ups）、人脸识别管理软件（门禁管理软件）和网络共同组成。系统通过核对面部信息来进行人员的身份识别。在进行人脸识别之前需要对每位现场工作人员进行人脸信息的登记，并且按照施工区域的不同来划分人员的进出的权限。当施工人员需要通过某个门禁时，需要将面部对准人脸识别门禁机，设备会准确迅速地采集人脸信息，然后将读取到的人脸信息发送到后台管理服务器，服务器则进行原始录入信息与采集的人脸信息进行比对，迅速得出该人员脸部信息的匹配分析结果，并根据其预设权限确认该人员是否有权限进入该区域。如果信息匹配，门锁自动开启，否则该人员无法进入。

3.2.2 人车分流门禁系统

在桥梁、砼站等重点区域内的重点施工环节，人车分流是项目安全管理的重点也是难点。人车分流即保证了人员的生命安全，也利于分别使用人脸识别系统和车牌识别系统对进出施工现场的人员及车辆进行甄别。

在施工人员或车辆进入重点区域内施工现场前需要事先登记报备，在系统中录入进入人员的身份证及工作信息、录入允许进入车辆的车牌及单位信息。当施工人员或车辆通过门禁时，系统将进入数据库进行识别对比，比对一致的开闸放行，对没有进行登记的人员及车辆不予放行。系统还将记录重点区域内的施工人员或车辆的出场信息以备查询。施工现场人流门禁系统如图3所示。

3.3 人员实时安全管理系统

人员穿戴设备—IGH智能安全帽（如图4所示）是一款可以对施工人员进行实时管理的设备。系统首先需要对人员信息进行录入，录入内容包括：人员姓名，身份证号，名族，性别，所属单位，所属班组，设备号等信息。该系统支持EXCEL批量导入数据的功能。系统可实现对施工人员定位、轨迹查询、离职存档、紧急呼救、异常状态监控、紧急救援、安全广播等功能。

3.3.1 人员紧急呼救及异常状态监控

当施工人员在现场发生紧急事故时，现场人员可通过智能安全帽上的SOS紧急呼救按钮进行求救，管理平台会立即显示求救信息，项目地图上能显示工人的求救位置，工人的姓名，求救时间等信息（如图5所示）。同时相关紧急联系人能收到手机短信以保证求救信息及时传达。

此外，智能安全帽能通过姿态测量功能对佩戴安全帽人员的姿态进行监测。当系统发现人员佩戴安全帽但人员姿态不正常时会发出警示，管理人员可根据实际情况进行检查并处理。

3.3.2 安全广播

当遇到突发情况时，管理人员可以进行一键全员撤离的语音操作，通过智能安全帽上的广播系统及时通知所有现场人员撤离危险区域，节省救援时间、降低事故危害，保证人员的生命安全。

3.3.3 人员运动轨迹查询

智能安全帽内置IGH智能芯片（含GPS模块）可对人员进行定位，并实时利用物联网系统将数据传输到系统进行记录施工人员的轨迹。该功能使相关管理人员通过手机或者电脑就能查询到施工人员的现在位置、历史运动轨迹等信息。

3.4 环境检测系统

工地环境检测系统主要是对各施工标段扬尘浓度及扩散程度进行检测，对扬尘监测发现的污染源进行监控和治理。整个环境检测系统集合了PM2.5、PM10、CO2、温湿度、噪音、风速传感器等。在工地上的不同场区设立监测点，实现对工地环境的连续自动监测。数据接入在线监控系统后，系统自动对工地数据进行连续不间断分析，主要监测的指标为可吸入颗粒物、噪声监控、气象数据等。当系统发现数据超标时便可立即报警。系统前端负责对采集的尘浓度、噪声、气象参数数值（温度，湿度，风向，风速，压强、降雨量等）进行接收并集中展现。通过这个环境检测系统监测中心管理人员与现场管理人员可实时监控各监测点情况以及设备运行情况，发现问题及时处理。

4 结语

信息化管理是以信息化带动工业化，实现企业管理现代化，增强企业竞争力的过程，是各行各业发展的方向。文章将信息化融入到交通建设管理工程中，管理工程中，以（曲靖段）工程实际建设项目为例，提出了一种在公路建设过程中的信息化安全管理方案。整个安全管理方案由視频监控系统、门禁系统、人员实时安全管理系统、环境检测系统组成，达到了信息化安全管理目的。整个系统在实际应用中取得了很好的效果，为工程的信息化安全管理提供了借鉴方案。

参考文献：

[1]许洪涛，于澜涛，刘洪达.浅谈公路建设安全监理[J]中国高新技术企业，2012（28）：145-147.

[2]周宇光.施工企业信息化项目管理体系研究[J].施工技术，2010，39（2）：106-109.

[3]马俊东.浅析信息化背景下的建筑工程管理[J].江西建材，2017（1）：268.

[4]颜兴全.公路施工技术管理分析[J].交通科技与经济，2009，11（5）：71-73.

[5]尹东鸣，胡元洁.试论公路施工技术管理[J].科技资讯，2011（1）：134.

通讯作者：田娟。