建筑工程智慧工地安全风险预警系统的应用分析

摘  要：如今，智能化、信息化等互联网技术已经渗透到了各个领域，建筑工程领域也不例外。在现今大多数建筑施工过程中，传统的施工方式和管理方式已逐渐被人工智能、信息传递、虚拟现实等新兴技术所取代。在这样的背景下，对于建筑工程等危险性较大的领域，引入智能化、信息化的安全风险预警系统是必然趋势，本文将对建筑工程智慧工地安全风险预警系统的应用进行分析，旨在为建筑工程智慧工地安全风险预警系统的发展提供理论支持和经验指导。

关键词：建筑工程;智慧工地;安全风险预警;应用分析

中图分类号：TU74;TU17          文献标识码：A      文章编号：2096-6903（2021）07-0000-00

如今，科技飞速发展，为了能够安全、高效、经济的完成建筑工程项目，很多项目上已建立了智慧工地安全风险预警系统，有效降低了生产安全事故的发生，确保了生命安全和财产安全，对建筑工程项目产生了诸多有利影响。本文将首先简单介绍建筑工程智慧工地，并分析传统的建筑工程项目中存在的安全管理问题，然后阐明建筑工程智慧工地安全风险预警系统的优势，最后探究建筑工程智慧工地安全风险预警系统的应用。

1 建筑工程智慧工地概述

建筑工程智慧工地是一种新兴的工程项目施工现场管理模式，以BIM技术为核心，集云计算和大数据以及物联网等现代信息化技术于一体，通过移动终端显示建筑施工信息，综合管理施工现场，主要包括對施工作业人员、施工机械设备、施工物料、施工安全、施工质量、施工环境等目标的管理。能够实现综合管理、信息共享、数据分析一体化，并采用虚拟现实技术对各项施工进行趋势预测，真正做到了工程一体化、可视化管理，有利于提高建筑工程的信息化水准，大大降低了生产安全事故发生率，有效提高了工程效率和质量。

2 传统建筑工程安全管理存在的问题

2.1 安全管理缺乏统一性

由于建筑工程在组织施工时，在同一施工区域通常有多个施工单位在同时施工作业，并且为了加快进度、降低成本，部分施工单位安全管理人员配备不到位，对施工现场的安全监管力度不够，施工现场安全管理紊乱，当多任务、多工种、多人员的交叉作业现象出现时，安全管理压力会进一步提升。因此，为了确保建筑工程项目安全管理有序，应加强施工现场安全管理的整体性和统一性。

2.2 安全风险监控存在不足

虽然近些年来建筑工程项目的安全管理工作在不断优化，但是由于施工现场的安全风险监控仍然主要采用安全管理人员现场巡查的方式，这就对安全管理人员的责任心和经验水平要求较高，如果出现安全管理人员配备不到位，安全管理人员水平参差不齐等情况，就会对建筑工程项目施工现场的安全管理会产生较大影响。

3 智慧工地安全风险预警系统的优势

相比于传统工地，智慧工地的安全风险预警系统已经有了明显优势。

3.1 实时监控

建筑工程智慧工地配备大量视频监控设备和信号传感器，对于一些生产安全事故频发的施工区域会有更加严密的监控。当有安全隐患出现时，中控室能够第一时间向施工现场的安全管理人员发出警报，提醒及时消除安全隐患。除此之外，当施工现场没有作业人员施工的情况下，也会对施工区域进行24小时实时监控，防止其他意外事件发生。

3.2 预警准确

由于建筑工程项目施工区域较多、地形复杂，如果仅靠安全管理人员现场巡查，较难发现一些隐蔽区域的安全隐患，而建筑工程智慧工地的大量视频监控设备和信号传感器能够实时监控每一个施工区域，并快速定位安全隐患存在的位置，能够较为准确进行安全风险预警，同时也能结合建筑工程项目施工现场的实际情况，适当调整报警阈值时，减少误报的情况发生。

3.3 预警迅速

由于传统建筑工程项目采用安全管理人员施工现场巡查发现安全隐患，导致一些安全隐患不能第一时间被发现、整改，而智慧工地的安全风险预警系统采用信息化的移动终端，由中控平台进行统一监控，当施工现场出现作业人员违章、机械设备异常等安全风险时，会在极短的时间内发出警报，提醒安全管理人员及时消除安全隐患。

4 智慧工地安全风险预警系统的应用

4.1 智慧工地安全风险预警系统

4.1.1 智慧工地视频监控系统

普通视频监控系统的优点是可以实时的监控施工现场的实时情况，传输最直接的施工作业信息。而智慧工地视频监控系统不仅仅能够做到实时传输施工现场情况，由于嵌入了计算机影像捕捉、模式识别、人脸识别、动作预知、异常分析等数字化技术，不仅能够核实施工作业人员的身份信息，还能对一些异常的影像进行捕捉，传输给中控平台，再由监控人员进行判断，如果影像确实出现了异常，就可以一键报警，信息会传达给所在施工区域的作业人员，同时也会传达给工程项目负责人。

4.1.2 智慧工地动态监测系统

建筑工程项目工期一般较长，需要相应的动态检测系统对项目进展情况进行记录，便于项目过程中的信息储存和分析。智慧工地采用的动态监测系统由三部分组成，分别是监控系统、传感系统、中控平台。动态监测系统会始终监测施工的进度、机械的运转状况、作业人员的操作方式。

通过信息传递把这些信息传达给中控平台，中控平台需要24小时对施工现场进行监视，会把得出的结果记录，如果遇到突发紧急情况，动态监测系统会直接发起预警，并持续对危险源进行监视，反馈危险程度和发展阶段。

4.1.3 智慧工地实时指令系统

建筑工程智慧工地的风险预警不仅需要准确、及时的发现安全风险，还需要中控平台对相应作业人员做出紧急指令。在传统的建筑工程项目施工现场，当有安全风险预警时，相关指令传达较慢，甚至有时会传达错误指令，从而导致次生事故的发生。而智慧工地采用的是实时指令系统，在发现安全风险时，能够及时通知所有相关作业人员，而相关作业人员需要再次确认指令，如果没有在规定时间内确认收到指令，中控平台会再次提醒，并会向工程项目管理人员发送未确认的作业人员名单。

4.1.4 智慧工地事故预防系统

智慧安全帽系统主要由两部分组成：一是视频实时监控系统和智能分析系统，能够识别作业人员是否处于危险环境当中。二是传输技术与传感芯片技术结合而成的信息发送装置，将其安装在安全帽中，信息发送装置会根据中控平台设定的发送频率持续向后台发送作业人员的位置信息，记录每一位作业人员在某一区域的停留时长信息以及行动轨迹信息等，如果作业人员在危险区长时间停留或靠近风险预警区域时，中控平台会自动发出报警信息到作业人员的移动终端，移动终端会产生强烈震动并发出警报信息，避免发生生产安全事故。

BIM技术的应用也是智慧工地事故预防系统的一部分。相比于传统的二维模拟技术，BIM技术使建筑智能化施工得脱颖而出。在建筑施工过程中，经常会出现一些错误，一旦施工结束，这些错误将无法纠正，就会导致生产安全事故的发生。因此，如果能够提前模拟数据进行分析，就能在很大程度上规避一些潜在的安全风险。

4.2 智慧工地安全风险控制

4.2.1 风险预警

建筑工程智慧工地的安全风险预警由四部分组成，分别是视频监控系统、动态监测系统、实时指令系统、事故预防系统，这些系统的协调运行是保证安全风险预警的前提，安全风险预警区域也分为四种：

（1）特种设备安全监控：在施工过程中像塔吊、升降机一类的特种设备有严格的使用规定，吊装幅度和倾斜角度不宜过大，通过传感器可以对特种设备的运行状态进行实时监测，当出现超重、超负荷、超速度作业以及自然环境恶劣等影响施工作业安全的事件出现时，中控平台会第一时间通知工程项目管理人员采取措施，同时借助人脸识别技术，避免非专业人员的违规操作。

（2）重大危险源安全监控：视频监控系统和有害气体监测设备能快速发现重大危险，对重大危险源进行实时监控，如果存在监测数据超标，传感器会向控制平台发送危险提示，平台管理人员会通知负责人，有利于及时处理危险源。

（3）高支模安全监控：高支模监测器能够实时记录高支模模块沉降程度以及立杆轴力大小、倾角大小，对危险值进行测定，一旦数值超标，平台就会发出危险预警，第一时间通知所在区域的施工人员撤出危险区，避免危险升级，减少人员伤亡。

（4）深基坑安全监控：深基坑属于危险性较大的分部分项工程，通过传感器可以实时获取混凝土支撑力和锚索轴力等受力情况，中控平台将使用数学模型与回归分析等数理方法分析危险点的位置，预防生产安全事故的发生。

4.2.2 风险控制措施及处理方法

预警系统为安全风险预警提供了智能化、信息化的中控平台，从而实现安全风险控制。由于建筑工程智慧工地的视频监控设备、传感器较多，出现故障不可避免，但应及时检修，危险性较大的区域要有备用设备，保证动态监测持续运行。

当生产安全事故发生时，要第一时间停止施工，将伤员转移到安全区域，并通知医疗人员救治。如果是设备出现故障，也应先撤离施工作业人员，防止生产安全事故升级，再安排专业的检修人员进行处理。如果发生有毒有害气体大规模泄漏，由于涉及的区域很广，不确定性较强，就应及时组织全体作业人员进行疏散。

5 存在的问题

5.1 智慧工地建造成本较高

建筑工程智慧工地是建立在计算机技术、云计算、大数据、移动终端等技术手段的基础上，但这些技术手段需要大量的硬件载体和电子设备支撑，在传统的建筑工程项目中增加了大量成本，导致部分建设单位因为资金和成本问题放弃建造智慧工地安全风险预警系统，因而高昂的建造成本也成了阻碍建筑工程智慧工地安全风险预警系统发展的主要原因。

5.2 施工现场作业环境复杂

由于建筑工程施工現场作业环境较为复杂，基于视频监控的安全风险预警系统还无法实现对施工现场存在的安全隐患进行较为准确的自动识别、报警功能，并且存在较多误报、漏报的情况，因此仍需采集大量建筑工程施工现场的视频监控数据，对数据进行进一步的处理、分析，并在多种不同的施工作业场景下调试安全风险预警的报警阈值，探索更多的自动识别、报警方法。

5.3 作业人员文化水平较低

由于现今建筑工程项目施工作业人员大多文化水平较低，对机械设备的操作和使用了解不够，安全意识不足，会出现违章操作和违章作业的现象，并且部分施工走也人员不能熟练使用移动终端，对安全预警信息不熟悉，无法根据施工现场情况快速做出正确的响应。

6 建议和措施

6.1 加强人员安全教育培训

首先应了解需要对作业人员进行哪些安全教育培训，熟悉作业人员需要掌握的新技术，发现新技术存在的安全隐患，对薄弱环节和重点部位进行标记，并制定总体培训计划，在培训计划实施过程中，注重团队学习和多模式教学，理论学习与实践教学相结合，定期进行安全教育培训考核、评价，鼓励团队内部和团队之间的相互学习、竞争和激励，只有符合要求者才能上岗作业。

6.2 加大政策扶持指导力度

为了推进建筑工程智能工地建设，需要相关政府部门出台相应的扶持政策，加大投资力度，以政策推动、引导和规范智能工地建设，减轻建设单位的经济压力。对一些中小型企业应进行扶持和指导，给予政策优惠，让建筑工程智慧工地的安全风险预警系统得到推广和普及。

6.3 推进技术革新交流学习

建设单位开展建筑工程智能工地建设，必须加强与其他先进企业的交流学习。在交流学习的过程中，分享经验，共同改进，推进技术革新，避免重复性的低质量、不必要的研究。其次，向国外引进先进的技术和管理方式，摒弃落后的传统观念，进一步发挥建筑工程智慧工地的功能。

7 结语

建筑工程智慧工地安全风险预警系统能够有效降低生产安全事故的发生率，有利于保障作业的生命安全，提高建设效率，是智慧工地不可或缺的安全保障系统。因此，需要更多的科研资金和科研工作者投入到系统的研发和改进当中，共同促进建筑工程智慧工地安全风险预警系统的发展。

參考文献

[1] 施金浩，梁磊史泰龙.浅议智慧工地系统在建筑施工过程中的应用[J]南方农机，2019，50（11）：203+253.

[2] 毛志兵.推进智慧工地建设助力建筑业的持续健康发展[J].工程管理学报，2017，31（5）：80-84.

[3] 张蕾.谈智慧工地的建设[J].山西建筑，2017，43（29）：240-241.

收稿日期：2021-06-17

作者简介：刘耘畅（1986—），男，重庆人，硕士研究生，工程师，研究方向：安全管理。

Application Analysis of Safety Risk Early Warning System for Smart Construction Sites in Construction Engineering

LIU Yunchang

（CISDI Engineering Co.， Ltd. Chongqing 400013）

Abstract： Today， Internet technologies， such as intelligence and information technology， have penetrated into various fields， including the field of construction engineering. In most building construction processes， traditional construction methods and management methods have been gradually replaced by emerging technologies， such as artificial intelligence， information transmission， and virtual reality. In this context， it is an inevitable trend to introduce intelligent and informatized security risk early warning systems for areas with greater risks such as construction engineering. This article will analyze the application of security risk early warning systems on smart construction sites in construction projects， aiming to provide theoretical support and empirical guidance for the development of safety risk early warning systems for smart construction sites.

Keywords： construction engineering; smart construction site; safety risk warning; application analysis