智慧建造在建筑工程安全施工管理中的应用

何小勇，张轶，王朝香，谢俊吉，白显军

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

建筑行业在经济的推动下不断进行创新与变革，建筑技术和管理手段越来越高效。建筑行业，尤其是在大型复杂建筑工程中，安全管理仍然压力巨大，建筑工地安全事故频发，暴露出安全问题仍然是重中之重。安全问题贯穿于整个建筑施工的全过程，采用智慧工地管理系统可以有效加强建筑施工的全过程管控，优化施工中的每一个细节和流程，及时发现和消除影响施工安全的隐患，改变传统建筑施工管理粗放、盲目赶工等情况，有效提高建筑施工安全等级。

2 智慧工地在建筑工程安全管理中的应用优势

2.1 机械设备设施管理智能化

在工程施工现场，大型机械设备是安全管理的重点对象，例如，施工用脚手架、升降机、起重设备等需要加强现场作业的安全管控。应用智慧工地系统，可以实现机械设备管理的智能化。例如，施工常用的塔吊起重设备，通过在塔吊上安装相应的传感器实现对风速、重量、幅度、倾角和回转等参数的实时监测，系统根据传感器回传的数据进行塔吊工作状态的判断并发出警报或者执行相应操作指令，如声光报警、断电、降速等措施，以确保塔吊设备的安全稳定运行。

2.2 安全体验教育培训生动化

加强项目管理人员和作业人员的技术培训和安全知识教育可以降低施工的安全风险。基于智慧工地的VR培训系统，采用先进的虚拟现实和多维立体技术，增强培训体验和效果。例如，该系统可以实景模拟高空坠落、火灾突发、机械伤害和坍塌等危害，让培训学员多维感官体验安全隐患及后果，进一步提高安全责任意识，在工作中规范言行和提高自我防范意识。

2.3 劳务实名制度管理精准化

加强人员管理是建筑施工安全管理的重要内容之一，采用智慧工地平台可以实现对劳务人员的实名制管理。基于智慧工地平台运用数字化、门禁系统、人脸识别和无线通信等技术可以实现对施工现场信息采集和记录，可以查询员工的出勤情况、工作区域、出入现场记录等，实现对现场施工人员的精准管理。

2.4 安全巡视检查管理高效化

加强安全巡视是项目管理人员加强现场安全管控的有效措施，通过安全巡视可以及时发现现场施工作业中存在的安全隐患和施工误差。采用智慧工地平台后，可以实现对现场多区域、多角度的远程安全巡视，该平台通过施工现场视频监控以及在后台搭建危险源数据库、隐患清单等，实现对施工现场的远程巡视，通过现场数据上传及时与数据库进行比对，安全巡视人员通过后台可以对现场的危险源进行识别与管控。通过系统自动记录并生成表单，督促施工现场进行整改、检查和复查，实现对施工现场的事中管控和事后督查。相较传统的人工巡视检查，易出现巡视覆盖不到位、巡视频次跟不上等问题，智慧工地平台极大地节约了人力和物力资源，提升了现场安全管控效率。

3 智慧工地系统在施工现场安全监管体系中的具体应用

3.1 对现场施工作业人员的监督管理

1）制定劳务实名制管理系统

建筑施工对工人的要求门槛较低，因此，工人水平参差不齐。经常有一些经验匮乏的工人安全意识淡薄，盲目施工，无法保证施工质量，同时带来较大的安全隐患。劳务实名制系统可以实现施工人员的实名制管理，针对用工人员进行档案建立，包含个人学历、工龄、技术水平和工作经验等详细情况。劳务实名制管理系统做到对用工人员入职和退出流程管理规范化，并且根据员工具体情况进行岗位科学合理调配管理，最大化发挥劳动力资源的价值，同时对劳务用工人员形成有效监督机制。

2）VR安全教育系统

建筑行业属于高危行业，施工现场各种作业均为动态化运行。对建筑工人的安全教育流于形式，教育模式比较传统化、形式化，教育方法和手段单一，普遍采用说教与考试，安全培训教育效果一般。在安全教育培训过程中采用VR技术，通过虚拟现实与多维感官为教育者提供多种场景的培训体验，可以模拟机械伤害和高空坠落等，让施工人员切身感受到现场安全事故造成的后果，提高了施工人员的安全防护意识和安全施工责任感，从根本上降低了安全事故产生的风险。

3）实施智能安全帽管理系统

进入施工现场必须佩戴安全帽是硬性规定，也是最起码的安全防护措施。传统的安全帽只有减震和硬度的基本设计，起到最基本的外力冲击防护作用。随着智能科技的开发，安全帽的智能化设计可以更好地服务于施工现场。通过把现代管理技术、5G无线传输和BIM技术等应用于安全帽中，可以实现对安全帽的智能识别感应，从而有效掌握施工人员的出勤记录、施工区域人员分布和在场人员动态等。例如，在安全帽中利用5G无线传输技术，主要是由MCU控制器、双目立体视觉系统、电场强度检测模块、云平台模块、告警模块、指示灯、电脑终端组成的，将各部分以MCU控制器为核心相连而成，并且通过利用多电极电场梯度检测法，对变电站带电部位进行全方位测量，为施工人员提供安全距离的自动判别功能，通过将安全帽智能信息与人员信息匹配并录入系统，可以对现场施工发挥一定的监督管理作用，当施工人员进入危险区域时，安全帽发出提醒告警，提高了现场施工的安全系数。

4）建立特种作业人员管理系统

在工程施工中，需要用到特种机械设备，起重设备、机械设备、焊接设备和高空运输机械的操作对技术能力要求较高，同时特种设备的操作危险性较大。工程项目建立特种作业人员信息库，记录特种技术人员的资格证书、工作经验等信息，同时，实现对特种作业人员工作能效的考核。根据特种作业人员的具体信息，授予其相关设备操作权限，通过采用人脸识别或指纹方式启动运行特种设备，加强对特种设备和人员的精细化管理，有效降低现场特种作业的风险，同时对特种人员和设备进行有效监管。

3.2 塔吊安全监控系统

塔吊是施工现场常用的起重设备，针对塔吊特种设备安装了塔吊安全监控系统。在塔吊上安装一个传感器系统可以实时监测塔吊的运行状态，对塔吊运行环境的风速、重量、幅度、倾角和回转等参数实时监测，当现场出现操作不规范或者影响塔吊运行时，系统发出警报及时制止操作人员的不规范操作。除此以外，塔吊机器上安装了防碰撞系统，可以及时对塔吊的超载或者碰撞进行告警提示，避免事故进一步扩大。

3.3 深基坑监测系统

深基坑的开挖是一项高危重大工程，对深基坑的开挖作业采用了深基坑监测系统。在深基坑作业现场安装传感器等智能设备，例如，在基坑开挖、支撑保护的全过程中，采用锚杆应力监测基坑周围的稳定状况。同时，采用先进的通信和大数据技术，将现场监测数据上传至监测后台，将后台对数据的动态分析和处理发送至相关责任人，相关人员对数据中的异常越限和告警进行解决，确保基坑作业的安全稳定性。例如，在对基坑的稳定性采用大数据监测时，主要通过以下几步进行监测：

①利用数据服务器和计算服务器组建基坑风险管理系统硬件平台；

②将收集到的基坑风险相关信息上传至风险管理平台；

③将基坑相关变形信息上传至数据服务器；

④将当前基坑与历史基坑信息相对比，得出分析结果并作为相关数据；

⑤将基坑相关风险信息通过三维模型进行展示；

⑥判断当前基坑收集到的数据是否出现异常，之后对相关数据进行推送，显示基坑大数据技术的利用效果。

3.4 高支模监控系统

建筑行业的设计和施工技术不断发展，建筑结构类型不断丰富，在混凝土浇筑时都需要搭建高大支模。高支模作业施工难度大、作业风险等级高，现场采用高支模监控系统辅助施工作业，进一步提高作业安全系数。主要是在模板或者支撑杆上加装传感器，传感器将现场采集的压力、位移等数据传输至后台，后台可以对数据进行监测和分析。相关人员根据后台发出的告警或者提示信号采取相应对策，确保现场施工安全。

4 结语

建筑施工已经是当今城市建设的重要部分，几乎每个城市每天都在进行着建筑施工，同时随着建筑技术的发展，人们对建筑的质量、设计、高度等要求不断提升。但是，建筑施工各种大小安全事故频发，增加了我们对建筑施工安全管控的压力。本文论述了智慧工地对施工现场安全管理的应用，采用智慧工地等先进技术手段加强建筑施工人员管理、培训、特种设备管控、高危工程作业监测等各方面的管理，极大地提高了建筑施工现场的安全系数。为智慧建造的进一步发展和应用提供了参考。