数字化安全管理在水泥工程项目中的应用

李捷，徐清河，万海燕，檀学宇，黄汝奎

1 前言

安全生产是企业发展的重要保障，国家在“十四五”规划纲要中首次设立了安全发展专篇，要求将安全发展贯穿国家发展的各领域和全过程。在水泥行业飞速发展的今天，加强水泥工程项目建设数字化安全管理具有非常重要的意义，一是推动项目建设安全工作标准化和管理智能化；二是实现现场安全管理标准化要素全流程动态管理，实时监控施工现场各个区域，及时发现事故隐患，并在第一时间推送至相关责任人，消除隐患；三是优化数据管理资源配置，迅速筛选有用信息并反馈至相关责任人，提高工作效率，减少错误概率，降低管理成本，使安全管理更加便捷、高效。

天津水泥工业设计研究院有限公司（以下简称“天津水泥院”）基于企业安全生产标准化要素和企业安全审计标准要素等标准化管理文件，搭建了水泥工程项目建设安全管理信息化平台，构建了智能监控系统，弥补了传统管理方法和监管技术的缺陷，通过对施工现场人员、机械、材料、环境全方位实时监控，变安全管理被动“监督”为主动“监控”，真正做到了“事前有预警，事中有监督，事后有整改”，提高了施工现场安全管理水平，实现了水泥工程项目建设安全管理的数字化、精细化、智能化。

2 数字化安全管理主要内容

2.1 安全管理信息化体系建设

企业安全管理是一项系统工程，可结合现场安全生产标准化要素和企业安全审计标准要素等，搭建安全管理信息化模块，开发安全管理标准化文件线上操作和审批功能，建立安全管理信息化体系。

2.2 数字化安全设计

在水泥工程项目施工设计搭建三维模型过程中，同步进行数字化安全设计，在重点部位植入安全防范措施，点击三维模型，即可查阅安全防范措施要求。

2.3 人员数字化管理

水泥工程项目现场施工人数多，流动性大，岗位职能复杂，在进行“一人一档”管理工作时，传统管理方式易发生人员信息混乱、档案缺失、信息更新不及时等问题[1]。通过采用数字化管理方式，可将人员进场时间、身份证号、姓名、工种、入场教育培训和交底等记录传递至安全管理信息化平台，实现人员快速登记，形成实名制管理数据库。基于数据库信息的一致性，在员工调换工作岗位时，即可借助数据库信息档案，判断评估其调岗是否符合安全规范，从而强化人员管理的针对性。

2.4 危险区域动态预警

水泥工程项目施工现场危险区域较多，施工过程中存在极大的人身安全风险。目前，对于项目施工现场人员闯入危险区域的安全管理，主要依赖人工巡查和视频监控。人工巡查依赖于项目安全员等现场管理人员，虽然可以当场判定、及时遏止危险闯入行为，但难以做到面面俱到。视频监控虽然可以通过布设足够多的摄像头，达到全面监控的目的，但视频监控规模越大，信息量也越大，仅依靠人工盯视监控画面不切实际；而当前的计算机智能识别算法尚不成熟，易产生误判，且运行成本相对较高。在数字化安全管理工作中，通过绘制电子围栏，设置围栏类型（普通区域、危险区域），可实现危险区域闯入预警。

2.5 隐患排查治理

在进行水泥工程项目现场安全检查和隐患排查治理工作时，传统管理方式是先组织现场检查，再汇总现场检查发现的问题，编制隐患问题清单或隐患整改通知书，下发至责任人整改；整改责任人制定整改措施，并进一步细分责任人，按时完成整改后提交确认，形成闭环。此管理方法不仅需花费较多的时间和精力，而且不能及时反馈需立即消除的隐患问题，影响隐患排查治理的时效性。

通过建立线上隐患排查治理管理平台，按照国家相关标准规范建立安全检查数据库，将检查内容分类；在检查过程中发现隐患时，可将隐患立即拍照上传至平台，选择对应的检查条款、责任人信息及整改要求，及时将隐患整改信息传递至整改责任人；整改完成后，整改责任人将整改照片上传至平台并申请复查，审核人在复查确认合格后关闭隐患，若复查不合格则驳回申请，继续整改至形成闭环。

2.6 车辆机具数字化管理

水泥工程项目施工现场车辆机具设备种类繁多，仅依靠专业人员对每台车辆机具、设备进行管理，难度大、成本高，易发生管理不到位的情况。借助数字化管理手段，可将设备进场验收、证件、证书资料、安全操作规程、日常检查检修和维护保养等记录形成信息档案库，对每台机具设备赋予一个二维码，建立“一机一码一档”信息化管理系统。

2.7 塔式起重机作业智能控制系统建设

塔式起重机在使用过程中存在一定的风险性，群塔作业时，风险发生的概率将会大幅提升。单台塔式起重机作业时，能对某一个工作面进行扇形覆盖，而多台塔式起重机同时作业时，作业平面会出现相互重叠的情况，易出现碰撞事故[2]。在塔式起重机设备中设置智能安全监控系统，可辅助其作业，提高群塔作业本质安全水平，避免出现塔式起重机碰撞事故。

2.8 异常事件智能识别及报警

项目现场装设覆盖所有作业区域的视频监控系统，借助AI蜂鸟盒子及广播，可实现安全帽检测、安全带检测、反光衣检测、明火检测等智能识别。

3 数字化安全管理在水泥工程项目中的应用

3.1 安全管理信息化平台建设

在槐坎南方水泥项目建设时，安全管理信息化平台即涵盖了该项目安全目标、机构人员、法律法规与制度、安全教育培训、安全文化、作业安全、生产设备设施安全、应急管理、危险源管理、安全事故管理、安全督查和审核、职业健康管理等安全工作的全部业务，实现了项目安全生产管理信息的100%线上操作。安全管理信息化平台如图1所示。

图1 安全管理信息化平台

3.2 临边、孔洞数字化安全设计

槐坎南方水泥项目重点对模型中的临边、孔洞进行了安全设计，能够清晰地反映出临边、孔洞在施工过程中的安全防范措施，规范施工过程安全管控。煤粉制备车间安全防护设计如图2所示，煤粉制备车间临边安全防护栏杆设计如图3所示。

图2 煤粉制备车间安全防护设计

图3 煤粉制备车间临边安全防护栏杆设计

3.3 人员实名制数字化管理

都匀上峰水泥项目人员进出现场时，必须通过闸机进行人脸/刷卡/指纹识别，实行实名制管理，及时掌控进出施工现场人数。通过安全帽上的NB定位标签可实时定位现场人员，通过WEB端2D地图模式可实时查看现场人员分布、当日累计出勤人员信息；通过姓名/身份证号，可精准定位员工位置，实现“实时找人”的管理需要。人员实名制管理数据库如图4所示。

图4 人员实名制管理数据库

当项目人员进入施工现场室内环境，可借助考勤点设置的“场景标签”，感应安全帽芯片发出的信号，记录时间；再通过宽窄带组合通讯方式，将数据上传到云端服务器，按设定规则计算人员的移动轨迹，实现室内及各楼层间的人员定位。室内、室外人员定位监控画面如图5、图6所示。

图5 室内人员定位监控画面

图6 室外人员定位监控画面

3.4 设置电子围栏，实现危险区域动态预警

都匀上峰水泥项目在各危险区域设置了电子围栏，实现了危险区域闯入预警，如，当有人员闯入危险区域围栏时，将会触发闯入预警。平台将会以短信形式提醒其尽快离开危险区域，避免危险事故的发生。危险区域动态预警画面如图7所示。

图7 危险区域动态预警画面

3.5 充分利用二维码巡更APP，排查治理隐患

槐坎南方、山亚南方、都匀上峰水泥项目等充分利用安全管理二维码巡更APP，每天定时开展二维码安全巡检，二维码巡更系统界面如图8 所示。项目现场通过手机APP排查安全隐患，及时向责任人下发项目整改通知。整改完毕后，责任人通过手机APP上传整改照片，巡检人员复检。公司总部通过WEB端和手机APP端实时查询项目安全巡更情况。二维码巡更APP 极大提高了隐患排查治理效率，精细化管理水平大幅提升。

图8 二维码巡更系统界面

二维码巡更APP 系统可实现全员参与隐患排查，排查范围全面覆盖现场各个区域、部位和角落。所有作业人员发现隐患时，均可将隐患上传至信息化管理平台，并针对隐患提出各自的整改措施及意见。项目管理人员通过归纳分析信息，可不断完善现场隐患管控措施，降低现场安全风险。

3.6 强化现场车辆、机具数字化管理

槐坎南方水泥项目所有进场车辆须在项目部备案，并由项目部组织开展安全状态验收，验收合格后赋予二维码。通过扫描二维码，可实时查看车辆状态记录、运行轨迹、进出场时间等，实现车辆的实时记录管控，形成监管记录。机具日常检查过程中，机具负责人、安全员可通过扫码在线查询每一台机具的安全状态，及时排查逾期未检设备，确保每台设备安全可控。机具运行状态扫码查询画面如图9所示，GPS车辆信息监控画面如图10所示。

图9 机具运行状态扫码查询画面

图10 GPS车辆信息监控画面

3.7 建立塔式起重机监测防碰撞系统

建德南方水泥项目、都匀上峰水泥项目及衢州南方水泥项目建立了塔式起重机监测防碰撞系统，现场相邻塔式起重机控制系统组成了一个通讯网络，在塔式起重机设备上安装变幅传感器和回转传感器，用于采集塔式起重机实时作业数据，发送至主机及相邻存在碰撞关系的塔式起重机。后期，通过三维防碰撞算法，系统可自动计算塔式起重机的间距，并根据设定的碰撞角度和幅度预警值发出控制指令，实现群塔作业的防碰撞控制。群塔防碰撞关系示意如图11所示。

图11 群塔防碰撞关系示意

塔式起重机吊钩可视化监控画面如图12 所示。塔式起重机司机通过吊钩可视化系统进行可视化管理，通过驾驶室显示屏，可实时了解塔式起重机的运行状态，提升了操作安全水平。

图12 塔式起重机吊钩可视化监控画面

公司总部及项目管理人员可通过远程监控平台，实时了解施工项目塔式起重机的运行状况、违规违章情况，对运行数据进行统计分析。

3.8 采用异常事件智能识别及报警系统

都匀上峰水泥项目、衢州南方水泥项目应用了现场异常事件智能识别及报警系统，当系统检测到区域内有明火时，现场音频设备会立即发起语音警告；同时，系统可对项目现场电路电线、生活区私搭乱建等重点监控区域的火焰进行识别。明火智能检测画面如图13所示。

图13 明火智能检测画面

在进行异常事件应急处置时，可通过信息终端，点对点进行喊话，及时对现场进行指挥调度。同时，联动智能监控报警系统，实现自动警情播报。智能播报画面如图14所示。

图14 智能播报画面

4 结语

随着数字化技术的日趋成熟，通过智能化、数字化手段辅助现场安全生产规章制度的“刚”性执行，避免了人为因素干扰，实现了安全生产的公司全级次分层有效监督管理，大大提升了国内外水泥工程项目的安全生产监管效率，提升了本质安全水平，为水泥工程项目建设提供了强有力的安全保障。