智慧工地理论的预制装配式建筑安全施工管理策略研究

云南金设建设工程有限公司，云南 普洱 665600

1 智慧工地的概念及相关技术

1.1 智慧工地的概念

智慧工地指的是将智能感应器根植于建筑行业的施工现场中，与机械、工地人员的可穿戴设备、工地的进出口等物体相关联，形成一种万物互联的模式，是一种能使项目工程组织和各个岗位人员相互交流的方式，旨在提高交流互动的有效性与便捷性，从而提高施工现场的效率和灵活性，加快各个部门之间的响应速度。

智慧地球的理念在建筑工程领域方面的具象表现就是智慧工地，智慧工地也是一项全新的高技术建筑工程全生命周期的管理新理念。智慧工地是指在建设过程管理中，通过三维设计平台、正确的工程设计及建设模拟实验，设定信息技术相互连接、协作、智能型生产、生态建设项目信息的科学管理过程。智慧地球作为城市化的高级阶段，其特点是大系统集成、物理空间与网络空间的交互作用、公众的多方参与与互动以实现城市创新，从而使城市管理更精细，城市环境更和谐，城市经济更高端，城市生活更宜居。建筑业是国民经济的重要物质生产部门和支柱产业之一，怎样加强施工现场的安全管理，减少事故的发生，杜绝各类违规操作和不文明施工行为，提高建筑工程的质量，是摆在各级政府、行业人士和广大学者面前的一个重要课题。正是在这样的背景下，随着技术的不断发展，信息化手段、移动技术、智能穿戴和工具等在工程施工阶段的应用也越来越广泛，出现了智慧工地。智慧工地的建设对于实现绿色建筑，引领信息化应用，提升社会综合竞争力具有重要意义。构筑智慧工地的平台主要有通信层、基础设施、智能平集层、项目应用、数据层、接入端等。这些平台利用大数据和移动通信技术等智慧化手段，通过“云上+端口”模式，使移动终端、工地升降机、塔式起重机、施工现场周围的视频数据、混凝土和渣土车位置等信息能及时上传到工地综合管理平台，实现劳务、环境、安全、材料等多个业务模块的智能化互联网管理。

1.2 智慧工地的相关技术

（1）传感技术驱动工地数字化进程。现在大多数人对智慧工地的认识还停留在比较简单的功能上，如人脸识别、安全帽识别等，但实际上建筑施工过程中交叉作业面很广，是需要涉及人员、材料、机械、法规等多方面的复杂流程，需要运用感知技术全方位、多角度地记录施工现场的数据，保证施工现场决策数据的完整性。

（2）边缘计算赋能数据的处理和应用。边缘计算是为应用软件开发商和服务提供商提供网络空闲云服务和IT环境服务的平台。边缘计算意味着数据来源或与用户尽可能接近的管理域名是处于计算机的边缘部分。但边缘计算与其他行业的定义可能有所不同，以信息网络技术为基础的工业将目标锁定在更多的设备方面。边缘计算与IOT云端平台相结合，边缘计算与云端计算平台相辅相成。传统的云端运算框架将通过更分散的边缘运算功能完成部分的边缘运算工作，然后将结果整合到云端中集结。云端仍然可以处理敏感的应用程序，在云端中进行数据统计和大数据分析，为决策提供数据支持。

（3）微服务技术助力系统快速部署。Smart Services架构是一种在云中署应用和服务上的新技术，微服务架构构建的工具是Seneca，基本思想在于创建的应用可独立地进行开发、管理和加速，在分散的组件中使用微服务云架构和平台，使服务等功能的交付变得更加简单。微型服务中，每项服务都有单一的用途，并且具有更小、更快和更强的特性。容器和微服务是云环境中两种完美结合的技术，可以将微服务部署在容器镜像中，并在容器中有效地运行。当前较为成熟且大量使用的容器引擎是Docker。在微服务架构技术中PaaS供应商dotCloud开发的基于LXC的先进容器引擎Docker是全球领先的软件容器平台。

2 装配式建筑施工中存在的安全隐患

装配式建筑指的是用预先制作好的构配件，通过组合装配后形成的建筑结构，然后应用在施工现场。与传统的建筑相比，装配式建筑施工具有很强的特殊性，其特点是以吊装作业为主，高空作业多，从而导致了在项目施工的过程中安全隐患存在问题较多。

2.1 装配式建筑施工在高空坠物的安全隐患

（1）临边坠落。我国现有装配式建筑大部分是高层建筑，这些高层建筑的外墙一般采用的施工方式是预制构件拼装，施工人员需要在高空临空作业，这增加了临边坠落的概率。

（2）重物坠落。在装配式建筑施工过程中，最常见发生的事故就是重物坠落。例如，预先制作配件的吊装时，因为这些配件大都由混凝土钢筋构成，所以一旦混凝土强度未达到施工标准，在使用过程中就会形成大块混凝土从高空坠落，进而砸伤地面地面施工人员

2.2 装配式建筑施工在吊装作业中的安全隐患

吊装作业是预制结构工程施工中的一个重要环节，其工作量相对较大，若不严格规划定位轨迹和运行轨迹，就极易发生碰撞，造成安全事故。在工程建设不断推进，拟建建筑物的高度不断增加的情况下，各塔吊的高度必须根据工程的实际情况进行调整，否则塔吊臂与建筑物会发生碰撞。因此，预制结构建筑的施工场地布置是一个新的安全问题，尤其是塔式起重机的位置和运行轨迹，必须严格按照施工安全和起重作业的要求进行。

3 智慧工地理论在装配式建筑中的具体应用

3.1 BIM技术在装配式建筑安全管理中的应用

（1）模拟施工。模拟施工是利用BIM虚拟施工技术，通过模拟施工过程验证施工方案。根据模拟施工的结果，可以提前调整存在碰撞隐患的施工方案，不断优化施工方案，直到满足施工要求，从而提高实际施工的效率。例如，边缘入口的跌倒问题，利用BIM技术可以建立边缘入口的跌落防护模型，用信息技术织密的安全“防护网”堵住安全漏洞（见图1）。

图1 BIM三维建模

（2）预制构件编码辅助管理。管理预制构件需要对构件的生产、物流运输、构件的后期安装进行全方面管理与跟踪。其可以运用二维码和RFID实现。相关人员应对构件在物流运输的全过程进行预防保护，如在包装构件时使用软性材料隔离，防止运输过程损坏构件。要分开存放各个构件，封堵每一个构件之间的空隙，并用特殊材料保护好构件边缘。

（3）施工平面布置优化。在布局装配式建筑时要对建筑位置，以及各种机械的停放摆设和活动区域进行模拟，对其他工程机械的停摆放置、出行的路线图进行规划，装配式组件堆场放置、材料堆场摆放、加工操作棚等进行模拟。另外，预制装配式建筑的施工场地布局可能在施工过程中出现各种工程机械冲突，因此需要合理布局和规划以避免边坡失去稳定性出现坍塌、机械与人员碰撞等安全事故。

3.2 电气配电无功补偿在装配式建筑安全管理中的应用

在装配式建筑中提高用电效率常使用无功补偿设备，装配技术随着施工过程中电气配电设备的更新而更加完善。电气配电无功补偿的子系统由隔离开关和智能控制器形成。其中，隔离开关下方有多组电容器组，所有电容器组均配有电容器、断路器、交流接触器和热继电器。设定智能控制器的功率因数指标，采集系统的功率因数。在这个系统中如果功率因数达不到预先的设定值，子系统的控制器将发出警报信号，按设定顺序将电容器组依次放置，直到实际系统功率因数与设定目标值一致。当系统负载与设备不同时，功率因数也不同，系统负载和类型将直接决定功率因数。在智能控制器的支持下，可以及时采集并反馈功率因数信息，调整配电无功补偿子系统的实际运行。

3.3 周界防范红外对射在装配式建筑安全管理中的应用

施工工地区域和办公区域一直是安全管理工作的重点，容易发生生产事故和施工人员意外跌落事件。如何保证安全管理工作的有效性和时效性，是摆在现场管理人员面前的问题。在这方面，智慧工地的周界可以用来防止红外线辐射系统。在电子技术的支持下，它可以自动检测武装监控范围内的所有入侵行为，并为周边防御红外射击子系统生成相应的报警信号。

4 结束语

建设产业安全事故造成的经济损失很大，不仅会消耗大量的资源，还会影响建设产业未来的收益和发展，因此建设产业的安全监管受到社会的关注。最近，我国对组合式建筑的建设投入一定量的技术、人力和资本，出台了一系列规定，但组合式建筑的安全管理仍缺乏成熟的系统保障，产生了严重影响。因此，有必要加强对装配式建筑安全管理的研究，引导装配式建筑健康积极发展