建筑工程施工中智慧化管理

1、建筑工程施工中智慧化管理摘要:建筑工程具有露天施工，高空作業(yè)，施工危險(xiǎn)系數(shù)較大的特點(diǎn)，又是經(jīng)濟(jì) 發(fā)展的重要組成部分，所以建筑工程安全管理應(yīng)該引起高度重視。本文簡(jiǎn)要闡述 了傳統(tǒng)建筑工程項(xiàng)目施工安全工作存在的不足，并提出智慧化的安全管理措施， 希望能有效應(yīng)用于建筑施工中，提升建筑工程質(zhì)量。關(guān)鍵詞:智能化；建筑業(yè)；施工刖言我國(guó)正處于大規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)和城市化加速時(shí)期，建筑業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展 的關(guān)鍵性行業(yè)，規(guī)模逐年加大，其從業(yè)人員已成為中國(guó)最大的行業(yè)勞動(dòng)群體，巨 大的投資和勞動(dòng)密集型的特點(diǎn)，使得建筑安全事故所造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失較 為嚴(yán)重，每年死亡約上千人，直接經(jīng)濟(jì)損失逾百億,遠(yuǎn)高于西方發(fā)達(dá)國(guó)家。而

2、在建筑 工程施工當(dāng)中，安全保證一直都是建筑工程管理的重點(diǎn)，也是建筑工程建設(shè)的根本 保障,如果安全得不到有效的保障，不僅會(huì)嚴(yán)重威脅施工人員的生命安全，還會(huì)給建 筑工程建設(shè)帶來(lái)許多不必要的損失。傳統(tǒng)建筑施工安全工作存在的不足具體表現(xiàn)在:一是安全教育形式單一，主要依靠人工講解授課等形式進(jìn)行教育， 由于工人文化素質(zhì)不高，理解領(lǐng)悟能力有限，造成安全教育結(jié)果不理想。二是大 型機(jī)械中塔吊防碰撞、超載等問(wèn)題一直是施工現(xiàn)場(chǎng)管控的要點(diǎn)，多塔作業(yè)雖編制 了專項(xiàng)施工方案，但在平時(shí)作業(yè)過(guò)程中需要塔吊司機(jī)和信號(hào)工密切配合，人工觀 察操作一旦出現(xiàn)盲點(diǎn)或失誤，塔吊就有碰撞的可能，可靠性較差;同時(shí)由于超載等 問(wèn)題導(dǎo)致的塔吊傾覆

3、等事故時(shí)有發(fā)生。三是深基坑監(jiān)測(cè)多采用周期性觀察，數(shù)據(jù) 觀察不連續(xù)，無(wú)法實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)基坑初期的不良征兆，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位與類型設(shè)置不合理， 監(jiān)測(cè)間隔期出現(xiàn)基坑坍塌等事故前無(wú)法實(shí)時(shí)有效預(yù)警。四是臨邊防護(hù)設(shè)施損壞難 以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并恢復(fù)，防護(hù)措施未達(dá)到工具化定型化。五是班組人員管理較為粗放， 無(wú)法實(shí)時(shí)了解人員的位置及作業(yè)內(nèi)容1。六是工地?fù)P塵的文明施工問(wèn)題突出，對(duì) 城市空氣質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。智慧化安全管理的應(yīng)用？2.1工程簡(jiǎn)介？該工程位于某市的CBD核心地塊，地上為三棟超高層建筑?；又ёo(hù)形式采 用兩墻合一地下連續(xù)墻，兼做地下室外墻，豎向設(shè)置四道水平向鋼筋混凝土內(nèi) 支撐，樁基采用鉆孔灌注樁形式。工程施工重難點(diǎn)主要包括

4、:超大超深基坑、超長(zhǎng) 結(jié)構(gòu)防裂抗?jié)B、大體積混凝土、換拆撐、空心樓板、高強(qiáng)混凝土、鋼結(jié)構(gòu)吊裝、 高大模板、超高泵送、群塔施工等。2.2具體應(yīng)用由于傳統(tǒng)建筑施工存在的問(wèn)題，結(jié)合該項(xiàng)目眾多超規(guī)模危大工程及施工難點(diǎn)， 工程施工安全生產(chǎn)和文明施工面臨諸多挑戰(zhàn)。鑒于上述情況，該工程在施工決策 階段就充分吸收國(guó)內(nèi)外智慧安全應(yīng)用的最新成果，有借鑒、有創(chuàng)新。在智慧安全 應(yīng)用上呈現(xiàn)出許多亮點(diǎn)，具體為以下幾個(gè)方面2。(1)人員實(shí)名制管理與VR安全教育人員實(shí)名制管理本工程在辦公區(qū)、生活區(qū)、作業(yè)區(qū)所有的出入口處設(shè)立柱式人臉識(shí)別門禁管 理系統(tǒng)，可以對(duì)所有的管理人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員、外來(lái)訪客進(jìn)行無(wú)死角監(jiān)管，實(shí) 現(xiàn)無(wú)障礙通道。

5、基于人臉識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)不同層次的人員設(shè)定權(quán)限和開(kāi)門時(shí)間，可 以分時(shí)段、分區(qū)域、分工種進(jìn)行在場(chǎng)人員統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別考勤，并通過(guò)電腦 分析記錄，生成需要名單。通過(guò)身份證實(shí)名綁定，將人員身份信息、勞動(dòng)合同書(shū)、 崗位技能證書(shū)等登記入冊(cè)，確保人、證、冊(cè)、合同、證書(shū)相符統(tǒng)一，使得監(jiān)管部 門對(duì)工地勞務(wù)分包人數(shù)、情況明細(xì)充分掌握，人員對(duì)號(hào)、調(diào)配有序?，F(xiàn)場(chǎng)可以實(shí) 時(shí)查看監(jiān)控，用LED大屏展示，便于政府部門、企業(yè)、項(xiàng)目部動(dòng)態(tài)監(jiān)管。VR安全教育面對(duì)越來(lái)越年輕化的施工隊(duì)伍，傳統(tǒng)的安全教育形式已逐漸不能滿足安全交 底要求。本工程采用VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)與建設(shè)工程安全教育相結(jié)合（圖1），利用 VR技術(shù)的高度沉浸感和現(xiàn)實(shí)感

6、，將施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法真實(shí)模擬的安全隱患和傷害后果 引入虛擬現(xiàn)實(shí)中，并在入場(chǎng)前讓相關(guān)從業(yè)人員在虛擬場(chǎng)景中體驗(yàn)各種安全隱患及 其所帶來(lái)的傷害后果，從而使其在心靈深處加深對(duì)安全的重視，接受安全教育， 規(guī)避事故。安全體驗(yàn)館主要包括地基基礎(chǔ)、主體結(jié)構(gòu)和裝飾裝修三個(gè)施工階段的 高空墜落、物體打擊、機(jī)械傷害、坍塌傷害、觸電傷害和火災(zāi)傷害6種典型傷害 類型。VR安全教育可以結(jié)合實(shí)名制管理系統(tǒng)，工人在入場(chǎng)登記時(shí)，必須先進(jìn)行必 要的安全教育體驗(yàn)，后辦理一卡通業(yè)務(wù)，確保工人百分百接受安全技術(shù)交底;安全 員在需要進(jìn)行安全教育時(shí)，可在系統(tǒng)中設(shè)置安全教育時(shí)間段，工人在規(guī)定時(shí)間內(nèi) 接受安全教育時(shí)，可直接通過(guò)安在VR體驗(yàn)館的安全

7、教育考勤機(jī)進(jìn)行打卡記錄， 計(jì)入安全教育時(shí)長(zhǎng)。圖1使用VR技術(shù)進(jìn)行安全教育事故畫面截圖（2）基坑智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一是基坑監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。根據(jù)危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法 （建質(zhì)200987號(hào)）文件規(guī)定，深基坑工程屬于超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部 分項(xiàng)工程，同時(shí)依據(jù)建安辦函201712號(hào)，基坑工程必須按照規(guī)定實(shí)施施工監(jiān)測(cè) 和第三方監(jiān)測(cè)。本基坑工程屬于超大超深基坑，主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括:地連墻墻頂?shù)?水平位移、垂直位移、深層水平位移，墻身應(yīng)力，鋼筋混凝土內(nèi)支撐軸力，坑外 地下水位觀測(cè)，立柱沉降、周邊地面沉降、地下管線沉降、軌道沉降等。本工程 擬針對(duì)監(jiān)測(cè)內(nèi)容，建立相應(yīng)子系統(tǒng)模塊，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

8、的統(tǒng)計(jì)分析。二 是無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接收中轉(zhuǎn)站，將不同監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 經(jīng)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器分類發(fā)送至辦公區(qū)基坑監(jiān)測(cè)辦公室PC端，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳 輸和分析3。三是基坑監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)（圖2）。結(jié)合設(shè)計(jì)文件及規(guī)范要求，在對(duì)應(yīng) 的監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)內(nèi)，針對(duì)不同監(jiān)測(cè)內(nèi)容設(shè)定警戒閾值，當(dāng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)警戒值時(shí)， 系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送信息給相關(guān)負(fù)責(zé)人，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方、施工方及時(shí)討論解 決方案，有效控制基坑施工安全。圖2基坑監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)（3）塔吊防碰撞、過(guò)載報(bào)警系統(tǒng)（圖3）在塔機(jī)運(yùn)行階段，監(jiān)控主要內(nèi)容包括:塔機(jī)各運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，變幅限位、高度監(jiān)測(cè)、載重 量與超載限制、防碰撞、區(qū)域保護(hù)預(yù)警與限制、風(fēng)速報(bào)警、G

9、PS定位、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、傳感 器故障檢測(cè)等，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，充分反饋塔機(jī)的安全運(yùn)行狀況。由于現(xiàn)場(chǎng)存在多臺(tái)塔 機(jī)同時(shí)作業(yè)，塔機(jī)的群塔防碰撞技術(shù)和過(guò)載報(bào)警系統(tǒng)是塔機(jī)安全系統(tǒng)的核心技術(shù)。塔吊防碰 撞、過(guò)載報(bào)警系統(tǒng)有以下幾項(xiàng)關(guān)鍵功能:一是群塔防碰撞技術(shù)是利用三維避障算法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)判 斷施工中多塔機(jī)作業(yè)時(shí)的運(yùn)行位置和碰撞關(guān)系，在碰撞發(fā)生前系統(tǒng)將發(fā)出預(yù)警并對(duì)危險(xiǎn)動(dòng)作 進(jìn)行提前干預(yù)和報(bào)警，通知塔吊司機(jī)，避免塔機(jī)碰撞事故的發(fā)生。二是塔吊過(guò)載報(bào)警系統(tǒng)。 塔吊上安裝載荷限制器和力矩限制器，當(dāng)塔吊吊運(yùn)時(shí)的工作載荷和力矩超過(guò)預(yù)定值時(shí)，塔頂 會(huì)發(fā)出提醒，提示司機(jī)停止吊運(yùn)作業(yè)并將有關(guān)數(shù)據(jù)記錄發(fā)送至數(shù)據(jù)中心屏幕，統(tǒng)計(jì)問(wèn)題

10、的次 數(shù)。三是監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸和展示系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)展示端主要包括遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)和地 面模塊，前者是通過(guò)GPRS無(wú)線通訊信號(hào)將監(jiān)控系統(tǒng)采集到的塔機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)等信 息發(fā)送至監(jiān)控系統(tǒng)云平臺(tái)，使所有的管理人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程平臺(tái)對(duì)設(shè)備的安全進(jìn)行管理，其 優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行異地遠(yuǎn)程管理，并進(jìn)行海量數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析后者是通過(guò)安裝在施工 項(xiàng)目部的地面模塊，實(shí)時(shí)顯示施工現(xiàn)場(chǎng)的各臺(tái)塔機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀況，其優(yōu)點(diǎn)是不需要 使用移動(dòng)流量，數(shù)據(jù)展示及時(shí)直觀，并可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的各監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行地面配置4。圖3塔吊防碰撞、過(guò)載系統(tǒng)防護(hù)缺失報(bào)警系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)使用工具化定型化的防護(hù)措施，在工具化防護(hù)欄板之間設(shè)置防護(hù)欄板損

11、壞、遺失報(bào) 警裝置(圖4)，當(dāng)防護(hù)欄板發(fā)生損壞或者遺失時(shí)，報(bào)警裝置被觸發(fā)，內(nèi)置芯片發(fā)送相關(guān)信號(hào)至 接收終端，進(jìn)行報(bào)警，并將有關(guān)報(bào)警信息發(fā)送至安全管理人員的手機(jī)APP上，同時(shí)數(shù)據(jù)也將 同步傳輸至項(xiàng)目控制中心的LED大屏幕，保障隱患第一時(shí)間被發(fā)現(xiàn)，由項(xiàng)目部相關(guān)人員立即 組織排除隱患，恢復(fù)防護(hù)設(shè)施;免去了以往巡查效率較低，防護(hù)設(shè)施損壞后未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù) 等問(wèn)題。圖4防護(hù)缺失報(bào)警系統(tǒng)智能降塵系統(tǒng)和LED彩屏展示系統(tǒng)利用安裝在工地出入口的揚(yáng)塵噪聲監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工地?fù)P塵、噪聲和空氣溫度、濕 度、PM2.5、PM10、風(fēng)速、風(fēng)向和大氣壓的變化情況，從而通過(guò)LED大屏直接展示當(dāng)前工地 環(huán)境情況(圖5)，并

12、采用附加聯(lián)動(dòng)裝置控制施工現(xiàn)場(chǎng)噴淋降塵系統(tǒng)，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的污染值超過(guò) 設(shè)定值時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)降塵噴淋系統(tǒng)自動(dòng)噴淋降塵，實(shí)現(xiàn)工地?fù)P塵污染應(yīng)對(duì)自動(dòng)化控制。結(jié)合實(shí)名 制管理系統(tǒng)，在場(chǎng)地入口處設(shè)立LED大屏，予以顯示現(xiàn)場(chǎng)在崗人員信息。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)性較 大的分部分項(xiàng)工程，例如模板支架、腳手架施工，安裝可移動(dòng)式有線網(wǎng)絡(luò)攝像頭，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn) 區(qū)域施工過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。圖5智能降塵系統(tǒng)和LED彩屏展示系統(tǒng)安全檢查系統(tǒng)項(xiàng)目部安全管理人員在安全巡查時(shí)，發(fā)現(xiàn)工人違規(guī)作業(yè)時(shí)，可以通過(guò)手機(jī)終端在不驚擾 工人的前提下直接識(shí)別違規(guī)人員信息，直接拍照取證，并可將多次違規(guī)的人員列入黑名單， 從而對(duì)工人和勞務(wù)班組的安全管理起到震懾和降低風(fēng)險(xiǎn)的作用。

13、在標(biāo)準(zhǔn)化管理模式下，給企 業(yè)設(shè)定相應(yīng)權(quán)限，可以及時(shí)監(jiān)管項(xiàng)目實(shí)名制系統(tǒng)信息、基坑監(jiān)測(cè)信息以及特種設(shè)備信息等。3.未來(lái)展望從目前在該工程的應(yīng)用情況來(lái)看，智慧安全為該項(xiàng)目安全生產(chǎn)和文明施工工作提供了有 力支撐，效果明顯。到目前為止未發(fā)生一起重傷以上的生產(chǎn)安全事故，該工程智慧安全得到 了省市各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的充分肯定，并多次接受觀摩學(xué)習(xí)，逐步總結(jié)和凝練經(jīng)驗(yàn)，為后期推廣打下 基礎(chǔ)。同時(shí)，針對(duì)目前應(yīng)用中存在的不足，將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行完善和探索:一是創(chuàng)新使用 人員三維定位安全帽，與BIM技術(shù)充分結(jié)合，在成本可控的基礎(chǔ)上，將施工區(qū)域進(jìn)行定義劃 分為安全區(qū)、隱患區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)等，到達(dá)特定區(qū)域自動(dòng)提示作業(yè)人員存在的安全隱患

14、和危險(xiǎn)信 息，同時(shí)通過(guò)軌跡追蹤記錄，為事故調(diào)查分析提供有價(jià)值的信息，還可與考勤結(jié)算掛鉤，提 升施工績(jī)效。二是防護(hù)欄板定位系統(tǒng)，由于前期應(yīng)用的防護(hù)欄板防脫開(kāi)裝置較為簡(jiǎn)單呆板， 在定位精度達(dá)到使用要求的基礎(chǔ)上，使用定位芯片式的定型化防護(hù)欄板，一旦發(fā)生超過(guò)設(shè)定 值的位移立即報(bào)警，確保防護(hù)安全可靠。三是探索應(yīng)用無(wú)人機(jī)安全檢查設(shè)備，對(duì)于超高層鋼 結(jié)構(gòu)等人工檢查難以到達(dá)的區(qū)域，使用無(wú)人機(jī)設(shè)備，保障檢查工作本質(zhì)的安全性，提升工作 效率。四是擴(kuò)展塔吊防碰撞、過(guò)載報(bào)警系統(tǒng)，在原有功能的基礎(chǔ)上擴(kuò)展以下功能吊鉤盲區(qū)視 頻引導(dǎo)、司機(jī)室遠(yuǎn)程視頻、音頻監(jiān)管、塔機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、專人專機(jī)驗(yàn)證管控、塔機(jī)防 碰撞系統(tǒng)高度數(shù)據(jù)同步、特種作業(yè)人員管理、設(shè)備、人員管理全局管控、特種設(shè)備可視化監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)等。五是探索安全管理數(shù)據(jù)共享，由項(xiàng)目部配合，將安全方面相關(guān)報(bào)審信息通過(guò)二維 碼技術(shù)上傳至遠(yuǎn)端平臺(tái)，政府監(jiān)管人員可以通過(guò)移動(dòng)端掃描二維碼，及時(shí)獲取本工程相關(guān)安 全管理信息?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管時(shí)，通過(guò)移動(dòng)端登錄信息化智慧云平臺(tái)，及時(shí)獲悉在場(chǎng)人員、特種設(shè) 備等情況。4.結(jié)束語(yǔ)我國(guó)的建筑安全事故狀況僅次于礦山和危險(xiǎn)化學(xué)品領(lǐng)域，如何改進(jìn)建筑業(yè)的安全管理水 平是長(zhǎng)期以來(lái)的研究難題和研究熱點(diǎn)，建筑業(yè)亟需改進(jìn)安全管理模式建立一個(gè)高效完善的智 能化安全防范系統(tǒng)，提高安全管理水平，降低