工程施工企业“云网端一体化”安全管理实践

[关键词]施工安全管理;云网端一体化;“人-机-环”安全管理

一、概况

（一）企业概况

中铁十四局集团有限公司前身为铁道兵第四师，组建于1947年，是国有独资特大型企业，是隶属于国务院国有资产管理监督委员会的驻鲁中央企业，是世界最大建筑业承包商、世界500强企业——中国铁建股份有限公司的全资子公司。公司具有铁路、公路、市政公用工程、建筑工程四个施工设计总承包特级资质，除其他一般资质外，还具有公安部核准的爆破作业单位许可证（营业性）一级资质、国家测绘局核准的测绘甲级资质;经商务部批准，享有对外经营权。公司所辖13个全资子公司、2个专业性分公司和东北、华东、东南、华北、华中、华南等11个区域性经营部，13个子公司均具有一级施工总承包和专业承包资质。注册资本金31.1亿元，总资产401亿元，现有员工14489人。

近年来，企业通过科技创效，实现了快速发展，步入建筑业的高端市场后，投资了多项EPC、BT、BOT、PPP项目，项目代建业务和房地产开发规模不断扩大，资本经营业务呈现良好的发展态势。公司积极开拓海外建筑市场，目前已成功进入阿富汗、阿尔及利亚、印度、尼日尔、安哥拉等十多个国家。承建工程总量已达300亿人民币以上。企业大力开展经营创新，形成了具有中铁十四局特色的差异化经营模式。以施工总承包为主业，实施“成本领先”战略。依托主业，积极向产业链条高端发展，形成项目代建、资本运作、房地产开发和海外经营 “1+4”创效板块。资本经营高额的投资回报成为企业新的利润增长点，积极实施“走出去”战略，坚持海内外经营共同发力、双核驱动，使企业经营布局更趋合理。企业总资产由2016年的347.45亿元人民币增长为2018年的401.11亿元人民币，2年增长15.4%，截至2018年，各类专业人员达9615人，企业装备水平和机械化施工能力大幅提升，公司共有设备5300余台套，总价值63亿元，其中各类进口的公路、水利、桥隧、地下工程等大型工程机械设备50台（套）。在行业中具有强劲的竞争力。

强化企业安全管理。安全生产工作一直是中铁十四局集团有限公司企业管理的重点内容，坚持“安全第一，预防为主”“管生产必须管安全，谁主管谁负责”的安全管理原则，把安全生产作为施工生产的永恒主题。依托自身强大的施工技术力量和精良的专业施工机械设备，坚持实施技术引领市场的发展思路。

高度重视工程科技创新。企业建立了集团公司、工程公司、项目部总工程师为首的三级科技开发体系和不同层次的专家队伍，目前拥有国家级企业技术中心1家、省级企业技术中心6家、省级工程技术研究中心2家、3家子公司认定为高新技术企业，拥有博士后科研工作站1个和院士专家工作站1个，为自主创新提供了更好的人才保障和发展平台。企业拥有500多项具有自主知识产权的核心技术，在产业技术创新中起到了良好的示范和带头作用。

积极履行国企责任担当。近年来，企业的知名度和美誉度不断提高，荣获“十二五”全国建筑业科技进步与技术创新先进企业;四次获全国技术创新先进企业称号;三次荣获全国优秀施工企业称号;首批荣获全国建筑业AAA级信用企业。三个文明保持同步协调发展，荣获“中国企业文化建设示范单位”、建国60周年中国企业文化建设“十佳单位”和“全国精神文明建设工作先进单位”“全国抗震救灾先进集体”等荣誉称号。企业以高度的责任感和使命感，在对口支持、抗击自然灾害、慈善捐助和各种公益性事业等方面，冲锋在前，不畏艰险，勇于担当，充分展现了中央企业的中流砥柱作用。

全面发挥行业带头作用。公司经过70余年的发展，尤其是“十二五”以来，经过我国高速铁路、高标准公路、城市轨道交通、房建等基础建设快速发展的锤炼，企业逐步发展成为行业内经营规模最大、技术实力和施工能力最强、信誉评价最好的施工单位之一，奠定了行业排头兵的地位。

（二）科技创新

中铁十四局集团有限公司已形成了“以企业为主体，以市场为导向，以国家技术中心、博士后工作站、院士专家工作站为平台，与高校、科研院所联合的产学研相结合”的创新体系。始终坚持走产、学、研协作的技术创新之路。积极争取相关省、市部委有关部门的支持，积极与相关高校、科研院所或企业合作。建立完善了产学研合作创新的组织管理机制，建立了产学研合作创新领导小组，积极落实好促进产学研结合的政策措施，激励更多的科技人员进入企业创新、转化成果;建立完善了产学研合作创新的人才引进和培养机制，加大人才引进力度，实行“高科技人才储备战略”，建立健全高层次人才信息库，积极引进高层次创新人才。加强高层次创新型人才队伍培养，加大培养优秀青年科学家的力度，培养高层次后备人才，形成具有特色的优秀人才培养机制，努力造就一支具有战略开拓能力的创新型企业家队伍。同时加大了对产学研结合的技术创新投入，激发增加产学研合作创新投入的积极性，鼓励和引导高校和科研院所参与产学研合作创新。

技术创新体系建设坚持以市场为导向，以提高企业自主创新能力和行业竞争力为主要目标，坚持企业主体和政府推动相结合，发展高新技术和传统技术改造提升相结合，重点突破和一般提升相结合，以完善创新投入、运行和激励机制为重点，加快高新技术产业化和传统技术改造提升，推动企业技术进步，实现经济可持续发展。

二、案例背景

中铁十四局集团有限公司长期树立“安全生产红线”意识，提出“管生产更要管安全”的安全管理方针，在施工安全管理方面，中铁十四局集团有限公司以安全控制体系为基础，推行了安全许可制度，针对其营区、施工作业面、特种设备与机械实行按月“考察-发证”;各工区通过在项目部全面实施收入与安全行为挂钩政策来提升员工安全意识，并针对各项目部的具体情况制定相应应急救援方案，加强对员工的安全教育。然而，在安全管理技术和管理方法上，仍然存在一系列难题：施工中的安全监控仍大量采用人工结合传统光学仪器，监控过程缺乏实时性与科学性，且安全预警不及时;施工现场普遍存在人员管理难度大、数据管理复杂、实时监管难以实现、应急救援难以及时展开等问题，进而增加了安全管理风险;施工現场安全检查与安全评价主要依靠专家检查、现场打分，极易受人为主观影响，且安全检查链条开环，未能形成信息化、智能化的风险识别和评价技术。

针对以上施工现场管理中存在的弊端，案例坚持“问题导向”，锁定施工安全管理中存在的关键痛点，通过“创新驱动”，以“人员安全管理”“施工流程管控”“新技术方法融入”为抓手，以“科技助力安全管理”为主线，以“互联网+安全管理”思想为指引，从施工安全管理理念、安全管控手段、风险感知技术三个角度出发，围绕“人-机-环”三条路线展开技术攻关，研发安全风险智能感知装备、建立大数据安全管控平台、卡控施工流程关键安全节点，最终构建集基于施工流程管控、风险识别、风险预警、应急救援辅助决策等功能于一体的兼容性强、可靠性高、扩展性好的施工安全管理体系，建立科学的、先进的、有效的施工安全管理制度，从而实现工程建设项目的安全高效施工。

三、实施方法和内容

（一）基于云网端的工程从业人员劳动保护管理系统

随着施工企业的迅速发展，工程从业人员总数持续增长，传统的管理模式已然不满足新形势下的从业人员安全管理需求，因此，针对目前施工现场安全管理中的关键问题，从“人员位置精确感知、身体机能动态掌握、应急救援定向分发”三个角度出发，开发了《工程从业人员劳动保护管理系统》。系统主要包括智能佩戴式终端及可视化软件系统平台。

1.智能佩戴式终端

基于北斗（BDS）/GPS双模定位技术和“云服务器”平台，设计了一套集“人员健康信息管理—工作状态动态采集—事故救援一键呼救”的智能佩戴式终端;该终端主要包括运动传感模块、身体健康监测模块、BDS/GPS双模导航定位模块、SOS紧急呼救模块、数据传输模块，实现了工程从业人员的实时定位和健康监测，在有事故倾向性或发生事故时，帮助工程从业人员实现一键紧急呼救。

2.可视化软件系统平台

以“阿里云服务器”和“数字地图”为可视化及开发平台，开发了工程从业人员劳动保护管理系统;该系统能够对从业人员的精确地理位置信息和心率、血压、血氧等健康数据进行动态采集和存储;通过数据挖掘和大数据分析，可以统计、预判人体安全状态并实时预警;当应急救援系统启动时，可即时反馈一键紧急呼救信息，并将救援信息和人员精确位置发送至救援负责人，极大地提高了现场应急救援处置水平和效率，防止二次伤害事故的发生。

《工程从业人员劳动保护管理系统》依托已有的智能终端的“实时定位”“健康监测”“一键呼救”与“数据传输”功能，设计有“首页”“监控中心”“应急救援”“机构管理”“人员管理”“统计分析”与“设置”七个模块，通过该系统，能实现地图实时监测工作人员的健康状态与位置信息，通过电子围栏功能判断工人是否打卡，并记录每次上班时间，系统通过机构管理与人员管理模块管理机构与人员的各项信息，同时通过应急救援模块实时显示SOS信息与异常信息。系统存储所有监测的数据，并进行统计分析，统计分析具有工区信息统计与人员信息统计。

（二）基于流程管控的桥隧施工安全管理系统

改变传统施工安全管理通过规章制度、经济刺激、安全文化、群体效应等直接或间接的手段来减少人的不安全行为，《基于流程管控的桥隧施工安全管理系统》充分考虑人的不安全行为、物的不安全状态以及复杂的施工环境因素，按照“三提前”（提前想到、提前发现、提前消除）原则进行划分和展开，系统构建思路如图2所示。

该系统按以下流程开展安全检查并具有如下重要的功能模块：

预设施工项目基础信息→施工日计划填报→工前教育→现场安全检查（对照安全检查标准图集）→不合格项目整改检查→检查情况定向分发通报→安全检查统计报表。

1.提前想到

（1）施工日计划：每天开工前，由工区负责人填写，注明详细区段或里程。

（2）重大危险源：在项目正式开工之前，由项目总工详细填写，一要注明详细区段或里程，便于施工该区域时触动而提前预警;二要分等级，便于提前预警并自动报送到相关层级及以下所有安全责任人（将分级传导式上报改变为发散式同时报送）。并与当地气象部门互联，自动分析不同天气状况下的施工内容，生成工前教育内容和日常检查内容。

（3）工前教育：利用北斗导航技术“三定原则”（定时、定点、定人），在规定的时间内，在规定的地点，由固定的人员完成，并拍照片上传，确保工前教育事项的落实。

（4）次日工作计划：由安全管理人员下班后填写。

2.提前发现

（1）日常安全检查：通过流程化管理、过程控制标准化等方式进行安全管理和控制。通过对照施工安全管理的“标准图集和规范库”，选择并判断检查内容，然后利用北斗导航技术“三定原则”拍照片连同检查结果一起上传。

（2）关键部位的在线监测，如：深基坑支护体、现浇连续梁的满堂支架、现浇悬灌梁、二衬施工前隧道拱顶等等，通过光纤光栅监测技术进行自动监测、传输和分析，出现重大异常变化时及时预警、自动报送给相关人员。

3.提前消除

（1）自动生成“停工整顿和整改通知书”并及时上报，加强对关键部位监测和安全检查内容的反馈力度，确保能及时消除安全隐患。

（2）自动生成与现场安全检查完全一致的图文并茂的培训内容，提高了施工、管理人员的学习兴趣。

（3）自动生成安全管理人员的施工日记，提高了对安全管理组织机构相关人员在岗情况的管控力度。

《基于流程管控的桥隧施工安全管理系统》综合考虑了当前国内外施工安全管理现状和相关工程实际，以“保证施工顺利安全进行，保证建筑结构安全运营，稳步提升施工质量”为核心，以开放创新、安全科学理论为指导，以施工安全为首要原则，以管理体制创新为驱动，通过建立扁平化的安全管控体系，改善并削减各下级重复设置的安全管理部门，整合成为一个基于总经理领导下的安全管理事业部;以先进的管控手段融合“云网端”“移动大数据”和北斗导航技术，建設集基于施工流程管控、风险识别、风险监控、应急救援辅助决策等功能于一体的桥隧施工安全管理系统，从而实现工程建设项目的安全高效施工。

（三）基于光纤传感的多源信息智能同步监测系统

根据施工安全监测需要，以物联网技术、光纤光栅传感技术以及多源信息融合技术为基础，研发了“基于光纤光栅的多源信息同步监测系统”，主要由“多源信息智能同步采集仪”“新型光纤光栅传感器”和互联网综合监测客户端组成。

1.“多源信息智能同步采集仪”内设有光纤光栅解调模块、激光光源、电压（流）信号测量模块、无线传输模块和智能型工控主板，是一款基于嵌入式硬件平台和实时操作系统的分布式多类传感器同步采集仪。实现了多类传感器（光纤光栅、电压、电流等）和多终端设备的精准同步采集，具备信号实时处理分析功能以及多线程运行的模块化、规范化的软件平台，可满足结构健康监测的传感器型号多、数量大，分布广，信号测量精度高，同步性要求高，信号分析处理实时性强的需求。

2.新型光纤光栅传感器是以光波为载体，光纤为媒介，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术，具有一系列独特的，其他载体和媒介难以相比的优势。光纤光栅传感器具有本身不带电、体积小、质量轻、易弯曲、可靠性好、测量精度高、抗电磁干扰、抗雷击等优点，能实现对温度、湿度、压力、应变、振动、位移及加速度等参数的精确测量。

3.以“阿里云”为平台，开发了的深基坑、既有线施工安全风险感知系统。

四、特色与创新点

案例以“科技助力安全管理”“互联网+安全管理”为特色，以从业人员安全管理、施工结构健康管理和施工流程节点管控为核心，构建了基于“云网端一体化”的施工安全管理体系，利用数字化、信息化手段，实现对施工全过程各工艺环节安全生产信息的智能精准管控，研发施工安全管理新技术，创新国企管理新模式。

1.管理创新：基于“互联网+安全管理”，创新管理思路，以信息化手段辅助进行施工现场的安全管理。从管理入手，消除事故隐患，降低事故发生频次，提高了生产作业效率，减少了人员伤亡事故的发生，降低了经济损失，提升了企业安全形象。

2.技术创新：基于光纤传感技术、过程智能化控制技术、数据库技术等理论设计并研发了基于多源信息融合的施工安全监测模块，开发了施工安全管控大数据管理平台。

3.组织创新：建立垂直化、扁平化的安全管理体系，由直线职能制安全管控体系演变为事业部制安全管理体系，改善并削减重复设置的安全管理部门，整合成为一个基于总经理领导下的安全管理事业部。

五、取得成效

案例成果在中铁十四局集团有限公司的港珠澳大桥珠海连接线项目、九绵高速公路LJ6合同段项目、仁寿至屏山新市公路LJ20标段项目、北京兴延高速公路七标项目部、鲁南高铁项目、京唐铁路六标项目、成昆铁路峨眉至米易段项目、蒙华铁路项目、太原站东广场及配套路网工程、新建城际铁路联络线北京新机场段土建预留工程、文登电站C2标项目等多个重大工程中得以运营，取得了显著的经济社会效益。中铁十四局集团有限公司坚持“强化红线意识，实施安全发展战略”的管理理念，以人为本，成功地将云网端一体化、北斗导航定位、光纤传感、物联网等技术引入施工安全管控及决策环节，大大减少了安全管理费用，节支1.6亿元，具体应用效果如下所示：

（1）项目研发“基于流程管控的桥隧施工安全风险管控系统”相关成果，应用于九绵高速公路LJ6合同段项目、仁寿至屏山新市公路LJ20标段项目、鲁南高铁项目、文登抽水蓄能电站C2项目等工程，通过流程化的安全检查模式，对桥隧工程的各施工环节进行安全检查，大幅提高了安全检查信息化、数字化、可视化管理水平，改善了“散点式”安全检查现状，避免了安全检查工作流于形式。

（2）项目研发“基于光纤传感的多源信息智能同步监测系统”相关成果，实现现场多类型结构数据的实时获取、智能同步采集和数据传输。应用于港珠澳大桥珠海连接线项目、九绵高速公路LJ6合同段项目、北京大兴新机场土建预留工程CJLLXTJYL-SG标项目、成昆铁路峨眉至米易段项目、太原火车站东广场及配套路网项目等工程，形成了成套光纤传感智能监测解决方案，为保障工程安全施工发挥了重要指导作用。

（3）为加强对一线施工人员的安全管理、健康管理，减少安全生产责任事故的发生，北京兴延高速公路七标项目、仁寿至屏山新市公路LJ20标段项目、京唐铁路六标项目、文登抽水蓄能电站C2项目全面应用了“工程施工从业人员劳动保护管理系统”相关成果，实现了现场800余名从业人员健康信息、工作位置的实时获取和大数据管理，验证了事故一键呼救和应急救援信息定向分发功能，提高了现场安全保障和应急救援能力。

以下为部分项目具体应用情况：

1.太原站东广场及配套路网工程：采用光纤光栅高差傳感器、光纤光栅沉降计、光纤光栅倾角计等多类型传感器，结合自行研制的多源信息采集仪和安全监测软件平台，实现了现场安全信息的远程传输、实时掌控和精确预警功能。

2.新建城际铁路联络线北京新机场段土建预留工程：运用光纤光栅测斜仪、光纤光栅位移传感器，监测基坑施工过程中典型断面的变形情况。

3.文登电站C2标项目经理部、京唐铁路六标项目：分别基于桥梁施工和隧道施工为背景，采用《基于流程管控的桥隧施工安全管理系统》对项目现场开展安全管理工作。同时将《工程从业人员劳动保护系统》的相关技术成果应用到了现场施工。

六、社会效益

1.创新“互联网+安全管理”的施工管理新模式

案例以形成的“互联网+安全管理”模式，将带动工业标准化和流程化的管理能力提升，朝着具有行业特色的安全管理方向迈进;在结构健康管理方面，以“互联网+安全监测”为核心，基于大量的传感设备、智能采集设备，结合“大数据”“云网端”“无线传输”等技术，支持施工期、运营期等全生命周期的智能化服务，不仅拓宽了服务期限，更拓展了服务对象，在施工结构健康管理方面实现了创新突破。

2.形成具有企业特色的安全管理智慧平台

以《基于流程管控的桥隧管理系统》建设为契机，面向工程项目，以工班为对象，通过北斗导航等新技术支持，采取“三定”原则（定时、定点、定人），实行施工流程关键节点卡控、施工安全精细化管理模式，达到“六确保、两提高”，成为安全管理工作中“三提前”（提前想到、提前发现、提前消除）解决安全隐患的有力抓手。通过以施工安全风险智能感知与预警系统的现代化施工安全管控体系建设，对施工过程中危险源管理、动态监测预警、操作规程，以及应急管理等环节进行了全面的梳理，完善建立了与实时监测、动态预警、计算机辅助决策等技术相匹配的安全管理组织结构、管理制度。

3.完善了施工人员劳动保护管理体系

基于智能设备及大数据管理的人员安全保障系统，将从业人员“实时”健康状况纳入安全管理中，从根本上降低事故风险;设计的智能佩戴式终端基于“移动互联网”技术，摆脱了常规终端依赖于智能手机现状，提高了终端在复杂施工场景的适用性;开发的工程从业人员劳动保护管理系统，形成了“直报式”的应急救援体系，提高救援效率。从源头上提高了现场人员安全管理效率，创新了施工人员劳动保护管理体系。

4.立足国内、放眼世界，案例推广至“一带一路”区域内国际间合作

自“一带一路”国家战略提出和实施以来，许多重大基建合作项目已落地生根，中国工程企业已经成为国际基建市场的一支重要力量，中国铁建在“一带一路”沿线国家业务发展迅猛，每年新签合同额达90亿美元。

本案例基于光纤传感技术、北斗导航技术、现代互联网技术研发，将进一步助推国内企业在“一带一路”沿线国家基础建设过程中的信息化、智能化水平，提升企业国际形象。