公路工程施工安全风险监控与预警信息系统研究

董　方

（辽宁省交通工程质量与安全监督局 沈阳市 110005）

公路工程施工安全风险监控与预警信息系统研究

董方

（辽宁省交通工程质量与安全监督局 沈阳市 110005）

针对公路工程施工的复杂性以及不确定性的问题，利用安全风险监控与预警信息系统来管理和组织施工越来越受到重视。对国内外在安全风险监控与管理的研究现状以及存在的问题进行了分析，并对进一步发展进行了展望。在此基础上，对开发的安全风险监控与预警信息系统的特点、关键技术、结构功能等进行了详细的论述，可为该系统在公路工程中的运用提供参考与借鉴。

公路工程；安全风险监控；预警信息系统；关键技术

1　引言

近年来随着我国综合国力的稳定增长和各地区经济的发展，公路工程建设规模不断扩大、发展速度不断加快。由于投资大、施工技术比较复杂、施工周期比较长，公路工程在施工以及后期的运营过程中都存在着许多不可预见的风险因素以及较大的社会影响。如果在公路工程施工过程以及运营过程中对于存在的安全隐患不能及时排除，会导致施工质量得不到保证，还有可能诱发安全事故，造成重大的损失。对施工现场发生安全事故的原因的调查结果（见图1）表明设计、勘测中的安全隐患往往到施工阶段才反应出来［1］。目前，工程施工安全越来越受到各级政府及有关方面的高度关注和重视，公路工程施工安全管理及应急处理已经列入“十二五”发展规划，如何有效监管施工现场安全状况，及早发现、监控施工安全隐患并预警、有效避免施工安全事故发生，高效处理施工现场各种安全突发事件、事故，做好应急处理工作，是目前公路工程建设中的热点问题。

目前，信息化、网络化、数字化及专业化软件开发等现代科学技术手段与日趋成熟的专业化施工安全管理业务流程，为公路工程项目施工安全风险管理与预警系统信息平台的全面建设提供了有力条件。应用现代先进网络信息、数字媒体、系统集成及软件设计开发技术，建立公路施工安全各种基础及应用信息数据库，构筑公路工程施工安全风险管理及应急处理网络信息应用平台；实现公路桥梁、隧道及高边坡施工安全监控预警、施工安全状况统计分析及事故应急处理、施工现场动态监控及公路水运工程设计施工安全风险管理工作的信息化、智能化、网络化，确保各项施工安全信息及时准确、高效传输、高度共享；全面提高公路工程施工安全风险管理及应急处理的工作效率和质量［2-3］。

本文主要对公路工程施工安全风险管理与预警系统信息系统的特点、结构，以及功能等方面进行了介绍，对其系统的工作机理进行了探讨，对系统的发展进行了展望，以期为公路工程的发展提供参考与借鉴。

2　研究现状以及存在的问题

2.1研究现状

公路工程施工安全风险监控与预警信息系统研究在国外取得了丰富的研究成果以及有效的发展，尤其在地下工程项目中的应用最为突出。公路工程施工安全风险监控与管理在美国、欧洲正在不断的探索与发展；1992年，关于“欧共体在临时或移动施工现场实施最低安全和健康要求的指令”颁布于欧共体行政院；1996年，类似的指令在意大利由政府发布。ITIG（国际隧道工程保险集团）在2006年发布了《隧道工程风险管理实践规程》［4］；在国际上，安全风险管理的趋势越来越明显，针对施工安全以及后期运营中的安全管理制定了规范与强制性法规。针对了工程风险管理与监控，意大利GeoDATA公司运用GIS和WEB技术，开发了GDMS（Geodata Master System）的信息化管理平台系统。该系统储备了完善的风险管理及应对方案，并在俄罗斯圣彼得堡、意大利罗马和圣地亚哥等公路工程中得到应用，但是，结合中国国情来考虑，由于该系统价格昂贵，在监测手段、施工管理等环节的一些不足，在国内的运用非常的少。

虽然公路工程安全风险监控与管理在工程中的应用在国内起步不久，但是公路工程安全风险监控与管理及相关学科的研究目前在国内已经得到了陆续的开展。安全险监控与管理在国内受到了相当大的重视，近几年也得到了飞速的发展，尤其是在地下工程建设方面，由于地下工程的复杂性，安全风险监控与管理就显得尤其重要。由同济大学主持研发的“安程地铁工程远程监控管理系统”在上海地铁的建设过程中得到了很大的应用，并取得了很好的效果；该系统基于网络传输、无线通讯、网络数据库、数据分析以及自动预测预警等技术，综合了施工、监理、监测、管理以及多媒体等多种信息，对安全风险隐患能及时预警，对出现的安全问题能及时地提供决策方案并对安全问题不断监控分析，灵活处理。解放军理工大学，在借鉴并学习了意大利先进的风险管理经验和风险管理信息系统的基础上，开展对南京地铁建设的安全风险管理的实际工作。结合目前国内的发展情况来说，工程施工安全风险监控与预警信息系统的研究在国内已经逐渐得到了实质性的发展，并逐渐服务于实际工程项目的施工，但还没有得到广泛的推广，从而实现施工的科学化、信息化、智能化［5-6］。

2.2存在的问题

（1）发展过度集中。目前工程安全风险监控与预警信息系统应用主要集中在地铁、隧道建设领域，而在其他工程建设领域，比如桥梁工程施工、边坡施工中的应用较少，即便是在隧道领域，只有个别大型重点隧道建设项目才进行工程安全风险监控与预警。

（2）在进行工程施工安全风险监控与预警过程中，目前主要是集中在风险的评估与分析，并且比较集中于定性分析或者半定量分析。

（3）在工程建设的过程中，施工安全管理过程中开展较多的是进行监测系统的布置，但是针对风险的预警与后期分析过程中的方法目前阶段还没有得到深入的研究。虽然有良好的监测系统，但是与预警以及针对各种安全隐患、事故的处理的决策没有整合成一个完整的系统，实际工程中的效果不是很好。文章介绍的工程施工安全风险监控与预警信息系统就是一个多元化、比较完整的处理平台，对工程施工中存在的问题不仅能进行实时的监控，针对各种问题给出决策方案，并且具备强大的存储功能。

（4）目前，国内缺少一些针对工程施工安全风险监控与预警这方面的指导性的文件，提高工程人员的意识的同时，为工程人员在施工的过程中提供较为直接的指导手册非常的重要。此外，为了尽量减少工程人员操作中的不足，对于工程施工安全风险监控与预警信息系统的可视化研究也非常的重要。

3　系统的建立

3.1特点

（1）先进性：在工程施工安全风险监控与预警信息系统建设中尽可能采用先进的信息技术、网络技术、计算机软件开发技术等现代科技手段；采用先进的系统架构、数据库、计算机软硬件产品及主流开发技术，确保系统高效运行。

（2）可靠性：建立安全可靠的防犯、运行、数据备份、系统恢复等机制，确保系统连续不间断运行，并在各种突发、异常情况下快速恢复。

根据高水分小麦热风干燥试验数据，分别绘制出不同热风温度、不同风速及不同物料薄层厚度下-lnMR——t曲线和ln(-lnMR)——lnt曲线，如图7和图8所示。

（3）实用性：工程施工安全风险监控与预警信息系统必须具有人性化、简单直观、易懂易用、易维护等特点，这些特点可以保证实际工程中的操作人员能正确地进行操作、解读，并能独立地对采集的数据进行判断，对系统中存在的问题也能够在第一时间做出判断。考虑到设计、勘察中的一些安全隐患大多在施工过程会表现出来，因此，保证整个系统简单直观、易懂易用将极为重要。

（4）流程化、标准化、智能化、系统化：为提高工程施工安全风险监控与预警信息系统的效率与准确性，整个系统必须具有其自身的完整的流程与标准，智能化与系统化是对于施工中存在的安全隐患的监测与预警过程以及提出决策方案的信息实时性、正确性的保证。

3.2系统的关键技术组成

为保证施工安全风险监控与预警信息系统能够正常的运行，信息系统的建设过程中必须融入先进的科技技术，以下这些技术都是信息系统中不可或缺的一部分，将其整合到一块，保证了整个系统的运行工作，主要包括：大型管理信息系统、行业网站设计开发技术，桥梁支架、隧道支护、围岩变形等大型结构计算、建模，受力失稳分析及监测点定位技术；高精度传感器监测信号数据采集、处理、远程传输技术；大型监控系统软件开发、测试及运行维护技术；大型管理信息系统、网站测试及运行维护技术；大型数据库设计应用技术；数据处理、统计分析技术；北斗导航、GPS定位；系统安全、数据恢复技术等。

3.3系统功能

施工安全风险监控与预警信息系统在实际工程中主要是通过对现场进行监测，采集现场数据，并由系统对数据进行分析，分析后的数据再智能反馈到施工过程中去，如果对数据处理的结果表明施工中的某种状态不安全，超过了标准，系统便会发出预警信号，并且系统自身在对这个安全隐患的等级以及对造成风险的原因分析后给出决策方案。预警工作将极大降低了风险发生的概率，减少由安全隐患造成的经济损失与人员伤亡。系统主要的功能如图2所示。

4　系统的构建

施工安全风险监控与预警信息系统的开发内容主要可以分为以下4个主要模块：

（1）工程信息监测模块：该板块主要完成的任务就是对施工过程中应力、变形、位移、环境参数等各监测点检测信号采集、转换及远程数据传输。现场信息监测需要布置大量监测仪器设备，对各种因素进行实时监测并反馈。

（2）安全风险识别模块：通过采集的数据，对工程通过建模进行稳定性、强度等计算分析，从而分析出公路工程中风险的等级，并且能过对风险导致的后果进行评估。

（3）安全风险预警模块：当现场信息反馈到系统后，根据系统分析的结果，系统必须对存在的风险发出不同的预警信号。

（4）安全风险分析决策模块：这个模块是整个系统的核心部分，由于系统具有强大的存储、计算功能，系统能够事先通过程序控制计算结果的输出并进行方案的决策，并且针对每一次的处理效果，系统会更新并存档，以后若有类似问题，可以直接做出判断。

5　结语

公路工程从勘测、设计、施工以及到后期的运营过程中都存在较多的不可预见的风险因素，且由于其对于社会、环境有着较大的影响，因此，公路工程施工安全风险监控与预警信息系统的开发就显得尤为重要。系统落实到实际工程有利于实现施工过程的科学化、智能化，提高施工效率，减少工程事故的发生，也有利于提高业主、设计单位以及运营单位的风险管理意识，风险的管理控制能力，进一步达到控制风险、较少损失的目的。另一方面，在公路工程发展的过程中，应注意提高监测数据的真实性，对于信息的传输与反馈控制阶段也必须加强。公路工程施工安全风险监控与预警信息系统从数据的监测、分析、反馈并预警决策是一个完整的科学系统，在实际工程中的运用将会极大地提高工程的施工效率和质量。

［1］ 钱七虎，戎晓力.中国地下工程安全风险管理的现状、问题及相关建议［J］.岩石力学与岩土工程学报，2008，27（4）：650-655.

［2］ 杨树才.城市轨道交通工程建设安全风险管理体系研究［J］.现代隧道技术，2014，51（1）：1-6.

［3］ 李二兵，王源，谭跃虎，等.中国土木工程建设安全现状与风险监控对策［J］.土木工程与管理学报，2014，31（1）：79-85.

［4］ The International Tunnelling Insurance Group.A code of practice for risk management of tunnel works［S］.［S.1.］：［s.n.］，2006.

［5］ 王长虎.桥梁安全事故浅析及其防治对策研究［J］.北方交通，2007，3（20）：52-54.

［6］ 魏保立，苏晓慧.桥梁结构健康监测研究现状分析［J］.北方交通，2008，1（38）：122-125.

Research on Security Risk Monitoring and Early Warning Information System of Road Engineering Constructions

DONG Fang
（Liaoning Province Communications Engineering Quality&Safety Supervision Bureau，Shenyang 110005，China）

In view of the complexity and uncertainty of road engineering construction，the application of the security risk monitoring and early warning information system on construction management and organization receives more and more attentions.In this paper，domestic and foreign research status and existing problems in the security risk monitoring and management are discussed and analyzed，and the further development is prospected.On this basis，a detailed discussion on the development of the security risk monitoring and early warning information system characteristics，key technology，structural function are proposed，in order to provide reference for the application of the system in road engineering.

Road engineering；Security risk monitoring；Early warning information system；Critical Technologies

U415.12

B

1673-6052（2016）03-0149-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.043