高正勇，沈鵬，馮永超

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

建筑業(yè)屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，存在大量的人、材、機(jī)的流動，各個施工環(huán)節(jié)交叉作業(yè)較多，導(dǎo)致施工現(xiàn)場安全隱患較多，且控制難度較大。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，2020年我國房屋市政安全事故共發(fā)生568起、機(jī)械傷害事故15起、起重事故共38起、坍塌事故65起、高空墜落事故254起、觸電及其他事故共78起。在15起較大事故中，多個事故類型為土方塌陷和腳手架坍塌。建筑施工的安全事故不斷發(fā)生給人們的生命安全帶來巨大威脅，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，如何將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到施工現(xiàn)場安全管理中，降低安全事故的發(fā)生率，將建筑行業(yè)向智能建筑、綠色建筑的轉(zhuǎn)變具有重要意義[1]。

2 智慧工地的內(nèi)涵

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智慧工地理念逐漸興起，在建筑管理方面，對建筑施工整個過程開展管理工作，可以促進(jìn)工程質(zhì)量的提升，同時，將先進(jìn)的電子信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)平臺等手段融入安全管理中。智慧工地通過信息化技術(shù)手段，對施工現(xiàn)場的各種信息進(jìn)行收集整理，之后對其進(jìn)行深入分析，得出變化趨勢，并且對其進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，提高數(shù)據(jù)的真實(shí)性。智慧工地系統(tǒng)通過借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立數(shù)據(jù)共享平臺，在現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)，各個部門相互協(xié)作，創(chuàng)建信息共享平臺，為相關(guān)部門提供了解數(shù)據(jù)的渠道，確保所提供決策方法的合理性。管理人員在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時，若發(fā)現(xiàn)安全隱患，應(yīng)及時對其進(jìn)行處理，防止出現(xiàn)可避免的安全事故，對工程質(zhì)量造成影響，同時，應(yīng)多和相關(guān)部門進(jìn)行交流溝通，有效解決資源配制問題，為建筑施工質(zhì)量提供保障。

智慧工地的結(jié)構(gòu)包括幾個方面：①通過先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，手機(jī)、計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備，對施工現(xiàn)場起到監(jiān)控作用，并對現(xiàn)場施工信息進(jìn)行收集分析，對施工現(xiàn)場的工作進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，增強(qiáng)安全管理的效果；②智慧工地的安全管理通過對各個數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對施工方案進(jìn)行優(yōu)化，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，為建筑施工的后續(xù)環(huán)節(jié)提供準(zhǔn)確參考，進(jìn)一步增強(qiáng)施工效率；③智慧工地可以進(jìn)一步提高安全管理的智能化水平，應(yīng)用BIM技術(shù)等建立三維模型，深化項(xiàng)目施工的安全管理。

3 智慧工地的技術(shù)支撐

智慧工地在建筑工程中的應(yīng)用，主要利用智能技術(shù)手段對施工項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、模擬，將施工安全、施工質(zhì)量、施工計(jì)劃、施工進(jìn)度集成數(shù)據(jù)平臺，利用現(xiàn)代信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑建造過程智能化和安全管理信息化的目標(biāo)。

3.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)

智慧工地利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對項(xiàng)目施工中所收集到的資料進(jìn)行深化分析，之后進(jìn)行儲存管理，得出數(shù)據(jù)的相關(guān)特點(diǎn)，且項(xiàng)目整個施工數(shù)據(jù)信息較多，導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息采集難度較大，因此，將項(xiàng)目與大數(shù)據(jù)平臺相結(jié)合，對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，防止數(shù)據(jù)出現(xiàn)遺失等現(xiàn)象，損害項(xiàng)目利益[2]。

3.2 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

建筑項(xiàng)目的施工工期較為緊張，若在雨季等自然環(huán)境下進(jìn)行施工，導(dǎo)致施工難度大大增加，為現(xiàn)場的管理帶來更多難題，在建筑施工中利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并配合手機(jī)、計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備，將施工現(xiàn)場出現(xiàn)的問題及時通過智能設(shè)備傳輸至互聯(lián)網(wǎng)平臺，管理人員能及時掌握事故的相關(guān)信息，第一時間提出解決措施，最大程度降低事故的危害性。

3.3 虛擬技術(shù)

在建筑施工的安全管理中引入虛擬VR技術(shù)，提高施工安全管理的效果。虛擬VR技術(shù)可以對施工現(xiàn)場進(jìn)行模擬，并結(jié)合BIM技術(shù)建立三維模型，將施工現(xiàn)場完全展現(xiàn)出來，給人營造身臨其境的感覺，例如，模擬土方坍塌、高空墜落等場景。此外，應(yīng)配備相應(yīng)的音效等功能，為體驗(yàn)者增添緊張感，進(jìn)而進(jìn)一步提高施工安全管理意識。

3.4 BIM技術(shù)

智慧工地的發(fā)展與BIM技術(shù)緊密相連，通過BIM技術(shù)將施工現(xiàn)場的信息進(jìn)行整合，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時，保證施工方案更加合理。利用BIM技術(shù)對施工現(xiàn)場建立三維模型，之后對其進(jìn)行合理布局，分析施工現(xiàn)場安全管理的科學(xué)性，完善現(xiàn)場的安全管理[3]。BIM技術(shù)可以搭建安全設(shè)計(jì)模型，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題。

4 智慧工地結(jié)構(gòu)組成

4.1 感知層

智慧工地系統(tǒng)的感知層主要是利用各種設(shè)備軟件，對施工現(xiàn)場信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。感知層可以全面采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息及相關(guān)內(nèi)容，為后續(xù)處理層進(jìn)行數(shù)據(jù)分析提供有效保障。

4.2 傳輸層

智慧工地傳輸層主要是工作管理人員對現(xiàn)場各種施工設(shè)備及系統(tǒng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全面分析處理，保障信息采集與處理之間的聯(lián)系，滿足智慧工地系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的需求。

4.3 處理層

智慧工地處理層主要是對采集的信息進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場人員與智慧系統(tǒng)間的聯(lián)系。例如，將采集的數(shù)據(jù)利用先進(jìn)的信息技術(shù)進(jìn)行分析處理，主要傳達(dá)現(xiàn)場的實(shí)時數(shù)據(jù)，加強(qiáng)信息傳遞的作用。

5 智慧工地安全管理系統(tǒng)

建筑施工安全管理是通過智慧工地管理系統(tǒng)對人員管理系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)等各個安全管理的子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)施工組織和施工人員的交流，加強(qiáng)工程質(zhì)量安全管理效果，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)精細(xì)、高效監(jiān)管。

5.1 現(xiàn)場人員安全管理系統(tǒng)

智慧工地中人員安全管理系統(tǒng)尤為關(guān)鍵。首先，建筑施工現(xiàn)場利用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場封閉式管理，利用虹膜門禁等智能設(shè)備，有效監(jiān)管現(xiàn)場施工人員的流向，并為后期人員工資績效提供材料支撐。然后，通過施工人員安全管理系統(tǒng)，實(shí)時了解施工現(xiàn)場人數(shù)，分析現(xiàn)場各個作業(yè)組的分配是否合理，例如工種組成、專業(yè)分類、性別比重等，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場的合理優(yōu)化。最后，在現(xiàn)場人員安全管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集到一定數(shù)量，且滿足勞務(wù)管理系統(tǒng)的時程曲線分析的使用條件時，將會對所需時間段內(nèi)的勞動力分配曲線進(jìn)行模擬，并根據(jù)已生成的人力投入曲線進(jìn)行對比，科學(xué)合理分配現(xiàn)場作業(yè)人員，實(shí)現(xiàn)人員分配最優(yōu)化，最大程度避免出現(xiàn)安全事故，保證人員的生命財產(chǎn)安全。此外，智慧工地中人員安全管理系統(tǒng)采用實(shí)名制管理，嚴(yán)格把控非現(xiàn)場人員的進(jìn)入，避免施工現(xiàn)場出現(xiàn)安全隱患，進(jìn)而保護(hù)施工現(xiàn)場人員及資源的安全。

5.2 施工設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)

建筑工程的施工階段，施工現(xiàn)場的材料和設(shè)備數(shù)量眾多，導(dǎo)致其管理難度較大，需要相關(guān)管理人員優(yōu)化現(xiàn)場管理手段，對管理方案也需進(jìn)行優(yōu)化。建筑施工環(huán)節(jié)較多時，所需的材料種類及數(shù)量也會隨之增加，若由于材料存放方式不當(dāng)導(dǎo)致材料出現(xiàn)變質(zhì)等問題，將會造成工程經(jīng)濟(jì)的損失。依照傳統(tǒng)模式，施工材料的存放主要依靠人工進(jìn)行清點(diǎn)，但傳統(tǒng)管理模式不僅給相關(guān)人員帶來巨大的工作壓力，而且工作效率低，準(zhǔn)確度也不高，數(shù)據(jù)的可靠程度低，因而，提高材料、設(shè)備管理的科學(xué)性，對材料的存放、使用等所有環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤記錄，各個環(huán)節(jié)相應(yīng)建立電子檔案，進(jìn)而提高管理人員的工作效率，也保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。在材料的后續(xù)使用階段，材料的分配將會更加合理，避免出現(xiàn)操作不規(guī)范的現(xiàn)象，同時，管理人員對現(xiàn)場施工設(shè)備張貼二維碼等措施，可以隨時掃碼了解設(shè)備信息，防止設(shè)備丟失造成經(jīng)濟(jì)損失。

5.3 電力供應(yīng)安全管理系統(tǒng)

智能建筑中電力系統(tǒng)的管理非常重要，電力系統(tǒng)是所有智能設(shè)備運(yùn)行的基礎(chǔ)。建筑施工現(xiàn)場對電力系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理優(yōu)化，最大程度提高智能建筑工作效率，降低電能的消耗，推進(jìn)智能建筑與綠色建筑的發(fā)展。在對電力系統(tǒng)進(jìn)行智能管理時，通過智能監(jiān)測技術(shù)對電力系統(tǒng)進(jìn)行檢測，建立電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，提高電力系統(tǒng)故障檢測的精準(zhǔn)性。同時，依據(jù)電力設(shè)備相關(guān)評估標(biāo)準(zhǔn)，對各個時間段數(shù)據(jù)產(chǎn)生的差別進(jìn)行判斷，為電力系統(tǒng)的安全管理提供保障。

5.4 基坑監(jiān)測安全管理系統(tǒng)

建筑深基坑工程是建筑行業(yè)中的高危工程，在深基坑的施工中，利用傳感器等智能設(shè)備對深基坑進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，保護(hù)深基坑施工的整體安全，并采用錨桿應(yīng)力對基坑周圍的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測，將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過大數(shù)據(jù)技術(shù)傳輸至云平臺，之后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對數(shù)據(jù)中的異?，F(xiàn)象進(jìn)行解決，保證深基坑的整體穩(wěn)定性。在對深基坑的穩(wěn)定性利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測時，主要有以下步驟：①利用數(shù)據(jù)、計(jì)算服務(wù)器構(gòu)建基坑風(fēng)險管理平臺；②將基坑風(fēng)險相關(guān)信息傳輸至風(fēng)險管理平臺；③將基坑的監(jiān)測信息傳送至服務(wù)器平臺上；④將當(dāng)前基坑信息與歷史信息相比對，對其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；⑤以基坑風(fēng)險信息建立三維模型；⑥對收集的信息進(jìn)行判斷，當(dāng)出現(xiàn)異常時，向相關(guān)人員進(jìn)行推送，并提供相應(yīng)的對策。

5.5 智能限電控制系統(tǒng)

建筑施工現(xiàn)場中相關(guān)人員的生活區(qū)是施工現(xiàn)場安全管理的重難點(diǎn)。工人私拉電線、隨意改變電路都極易導(dǎo)致安全事故。建筑智能限電控制系統(tǒng)是從用電電壓、用電時間、用電負(fù)荷上進(jìn)行控制的。在用電電壓方面，生活區(qū)的照明回路都設(shè)置為36V的安全電壓，同時設(shè)置5V的插座僅供智能手機(jī)設(shè)備的充電；在用電時間方面，工人在上班期間，將對生活區(qū)自動斷電；在用電負(fù)荷上，每個宿舍僅設(shè)置一個220V的插座，且每個插座一個回路，再利用電子限荷控制器進(jìn)行控制，若出現(xiàn)超負(fù)荷將會自動啟動斷電裝置，保證了用電的安全。

6 結(jié)論與展望

綜上所述，智慧工地是依據(jù)建筑整個生命周期建立的整套信息化系統(tǒng)，本文僅對施工現(xiàn)場安全管理進(jìn)行分析研究。通過施工單位不斷實(shí)踐、總結(jié)，逐步分析出施工現(xiàn)場智慧工地的安全管理體系，提高了項(xiàng)目的管理水平，但是，智慧工地安全管理建設(shè)還處于發(fā)展初期，僅僅依靠單個企業(yè)對其進(jìn)行完善是非常困難的，政府相關(guān)部門應(yīng)大力鼓勵各個單位之間相互配合，不斷對智慧工地系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，通過區(qū)域范圍推廣等手段，進(jìn)一步提高智慧系統(tǒng)的可行性、實(shí)用性，最終促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)城市的智慧建設(shè)。