浅议江苏建设工程智慧安监的研究与应用

2019-02-18江苏省建筑安全监督总站张并锐张蔚

中国建设信息化 2019年2期

文｜江苏省建筑安全监督总站张并锐张蔚

1 背景

根据江苏省建筑发展的实际情况和发展趋势，《江苏建造2025行动纲要》提出了工程建造方式向 “四化”融合的方向发展，数字建造已经在房屋建筑领域推广应用。江苏省的安全监管信息化建设起步早、基础好、覆盖广，安监机构在监督检查中，采用先进的管理理念，在梳理业务功能和分析管理程序的基础上，通过数据资源的深入开发和利用，实现内部办公、项目监管、外部决策等多种功能的发展和应用，提高安全监督的安全管理水平，为政府的安全生产提供科学依据和数据支持。在已广泛应用的建筑安全监督管理系统的基础上，提出了政府引导、企业共研、逐步演进的智慧安监管理模式，展开了相关技术研究和现场应用。

2 智慧安监的理论研究

智慧安监从语义上分析，显然包含了两层含义，一是与智慧技术有关，二是与安全监管有关。其内涵是指以BIM、物联网、互联网技术为基础，融合应用型信息系统与移动和智能设备等软硬件信息化技术，优化整合安全生产过程中的因素和数据，以全方位、实时和先进的方式提供安全管理服务。智慧安监的外延是指它的社会管理形式属于一种新兴的、符合建筑业发展的，促进施工现场安全管理信息化的最新阶段。它展示的是一种融合的、环保的、智能的、综合的管理模式。

2.1 智慧安监定义

智慧安监是以BIM、物联网、大数据、人工智能等技术为基础，通过对施工现场人员、机械设备、危大工程等关键环节进行实时化的数据采集、分析、处理，为安全生产监督管理部门提供动态识别、智能分析、主动预警等辅助决策，有效的提升管理效率。

2.2 智慧安监特征

智慧安监是 “互联网+”形势下建筑业管理新模式的一种探索和研究应用，主要依托“两网融合”等技术的创新应用，采用先进信息技术，挖掘数据的应用价值，实现建设工程安全管理关键业务的数字化、在线化、智能化。它的主要技术特征包括：

①数字化特征。依托《建筑工程现场监管信息系统数据技术标准》、《房屋建筑工程施工现场安全检查用语标准及数据交换标准》等技术标准，借助BIM、信息化等技术实现对施工现场安全监管主要内容的数字化，并以此为基础支撑在线化、智能化发展。

②在线化特征。借助4G/5G、互联网、云计算等技术，实现数据采集、传输、共享，充分发挥数据的应用价值。

③智能化特征。借助人工智能技术对采集的大数据进行梳理、分析，提取关键性、结果性、指标性数据，为工程管理和安全监管提供实时、可靠的数据支撑。

2.3 智慧安监目的

智慧安监的根本目的是通过对施工现场人员、机械设备、危大工程等关键环节进行实时化的数据采集、分析、处理，提高施工现场决策能力和管理效率，培育标准化、绿色化、信息化的数字工地。通过推动各级安监机构之间、不同层级的部门之间的数据传输以及业务融合，提高数据的参与度，提升安全监管工作效率。同时通过数据分析与挖掘，与数据应用结合在一起，充分梳理业务数据、施工现场管理、安全监督行为等安全生产规律之间的联系，为安全生产提供有效的辅助决策。

2.4 智慧安监主要技术需求

为实现智慧安监，需要政府的传统业务平台提升至智能化平台，并能够与施工现场的信息化系统实现实时互通，其互通的要素应围绕人员、大型机械设备、危大工程、环境监测等。从下面江苏近六年发生的事故类型分析图可以看出高坠事故占事故总数的一半以上，该隐患更是智慧安监的重点技术需求之一。

综合以上考虑，提出智慧安监的主要技术需求框架如图2所示:

现就部分技术说明如下：

1)施工现场人员定位技术

通过在安全帽上增加具有定位功能的模块，结合施工现场布置的信号锚点，实现人员立体定位功能。并可事后获取人员进出信息、人员活动轨迹等。

2）BIM + VR技术的安全教育技术

图1 江苏省近六年事故类型分析图

图2 智慧安监主要技术需求框架

结合施工现场的安全隐患特点和BIM模型，采用VR（虚拟现实）技术对建筑工人进行安全教育、体验，并对体验后的感受与其工种相结合进行分析。

3）BIM技术的危大工程标识与管理

本技术需求框架中，将深基坑、高支模作为重要的危大工程监测技术，应集合工程设计阶段BIM模型，将危大工程进行标识，并与其在施工过程中的监测数据采集结合在一起，进行自动化管理。

4）区块链的数据验证技术

除图2所述技术外，还需为不同平台、不同设备之间的数据进行加密，防止篡改。本文认为可结合区块链技术将工地上采集的主要数据进行加密链接，可确保数据传输的可靠性和安全性。通过物联网技术将现场的数据采集到智慧安监集成平台上，并通过不同的接口技术和区块链技术与政府端的智慧安监平台实现数据层、业务层、界面层的融合，最终形成一个完整的智慧安监管理体系。

3 智慧安监系统研发

在以上研究的基础上，江苏省组织了相关单位开展了关键技术研究，并在已经应用的省级建筑安全监督管理系统平台基础上，坚持“标准化建设、信息化研发、智能化提升”的总体思路，结合建筑安全监督管理的核心业务，建设智慧安监系统模块。该模块包括五个子系统，分别是：①项目部安全隐患排查；②人员安全动态管理；③扬尘监控与自动降尘；④高处作业防护；⑤危大工程预警管理，下面对这些功能做简单的介绍。

3.1 项目部安全隐患排查

项目部应明确安全管理人员岗位职责，建立全员参与安全管理的激励机制；项目安全管理人员通过智能终端，实时监控，发现隐患及时进行自查自纠；建筑工人可采用“隐患随手拍”等方式上传隐患照片，提醒项目管理人员及时组织整改安全隐患。

3.2 人员安全动态管理

在建筑工人实名制管理的基础上，对建筑工人在上岗前进行VR事故体验、安全教育培训；进入现场佩戴具备定位功能的安全帽，工地入口处安装人脸识别设备，可“刷脸”进出工地，实现人员的安全动态管理。

3.3 扬尘监控与自动降尘

施工现场安装扬尘监测设备，可实时监测现场扬尘PM2.5、PM10等数值，当监测指标的数据超过设定值时，将与现场的自动喷淋降尘设施进行联动，启动设备后可实现工地扬尘的管控。

3.4 高处作业防护

在临边洞口应采用定型化的防护栏杆，并在其间设置损坏、遗失报警装置。当移动、损坏防护栏杆或者栏杆遗失时，报警信息即时发送至管理人员的手机APP，数据同步传输至项目集成平台，确保隐患即时发现，即时排除。

3.5 危大工程预警管理

①深基坑监测预警。通过在基坑关键位置设置监测点，实时传输监测数据，为深基坑监测提供动态、连续、综合的智能监管手段，实现深基坑动态安全监管。

②起重设备预警。通过群塔防碰撞技术，在碰撞发生前报警器发出预警提前干预；通过塔吊过载报警技术，塔吊吊运时的工作载荷和力矩超过预定值时，超载报警器发出预警；通过对施工升降机的负载进行实时监测，超过载荷时自动断电并预警；通过人脸识别技术，对塔吊、施工升降机操作人员进行身份识别，确保人证合一、持证上岗。

③高支模监测预警。采用传感器和自动采集仪对高大模板支撑系统的模板沉降、支架变形和立杆轴力实时监测，与设计报警值进行对比，实现超限预警、危险报警的监测目标。

④卸料平台超载预警。设置卸料平台超载预警器，预警平台超载，提醒作业人员停止作业、及时撤离，消除安全隐患。

4 智慧安监应用

开展试点，推广经验，是智慧安监的必由之路。2017年至2018年，我省组织了24个试点项目，开展了智慧安监应用。一是多种类型试点示范，探索面上推广经验。选择的试点项目具有覆盖面广、类型丰富、代表性强等特点，同时加强对项目成本投入的统计分析，为面上推广积累经验。二是整合系统平台，实现智慧管理。指导试点单位对现场实名制管理、扬尘管控、危大工程管理等专项系统进行集成优化，构建由远程监控、生态环境、智能分析、安全管理、绿色施工、技术管理、党建工作等7项信息化模块组成的智慧工地系统平台。三是通过数据预警，强化安全管控。加强对现场精细化、科学化和智慧化管理，通过数据采集实现数据提醒预警，减少安全事故的发生。

通过智慧安监的试点，安全监管信息化建设实现了管理平台化即将安全管理全部融入统一的系统平台，充分利用平台中的海量知识、各种先进设备技术的高智能化功能和各种数据分析模型，实现政府、企业、项目和管理人员的全方位一体化管理。平台知识化即将国家、地方政府和企业的相关安全知识完全融入平台，将先进的设备、技术、经验合理融入平台。知识数字化即建立相关数据分析模型，将平台内各类知识碎片化、数字化，进行资源重新挖掘和整合。数字价值化即建立各种应用场景分析模型，以满足各种复杂安全管理的应用需求。

5 智慧安监发展方向

智慧安监是基于高速互联网技术，采用先进的移动和智能设备，具有新常态化、多元创新型安全监管手段及智能化管理的模式。结合前期研究和应用效果，应当着力解决以下几个方面的问题。

5.1 构建统一的智慧安监平台

智慧安监是一种新型的监管模式，涉及的单位比较多，建设投入比较大，应研究当前系统特点，分析行业共性需求，紧跟行业发展方向，在省、市级政府层面搭建符合建筑施工安全管理需要的智慧安监系统平台。实现安全生产领域知识和软件研发最佳实践的复用，降低项目实施运维成本，加快安全管理信息化建设。

5.2 编制智慧安监技术标准

逐步完成信息技术与安全管理的深度融合。一方面完成政府的监管信息化系统的提升，在数据层开放接口的基础上，实现业务层甚至界面层的开放，使得各级安全监管平台不仅可以数据互访，而且实现业务融合，符合新一代智慧型电子政府平台要求。另一方面，通过示范和试点的方法，围绕智慧工地，建立包括安全监督和安全管理在内的智慧安全技术标准。

5.3 共建共享数据信息资源

当前政府信息化平台较多，信息资源的来源主要是通过各级行政业务信息系统进行主动采集，信息质量较低，复用水平不高，因此准确有效规范的数据信息资源是开展数字工地智慧安监建设的基本要素和前置条件。应将施工企业、软件开发、设备供应纳入安全监管数据共建共享体系，确定数据内容的框架与规范，生成详细、标准的企业现状描述数据信息，提出数据质量的量化评价指标。同时软件开发、设备供应结合其服务特性，对数据进行分类、量化、评估，为共同提升安全监管工作数据应用水平提供重要技术支撑。

5.4 加快研究应用智慧安监系统

智慧安监系统包含施工现场安全行为评价系统、起重设备管理过程、安全知识教育、环境监测与远程视频监控等，是安监智慧化的核心要素。结合当前信息化提速的大背景下，应加快研究和应用智慧安监系统，首先可以提升传统的安全监管业务系统，由业务过程及结果数据采集转向规范的、智能的、更高层级业务数据模型库转变，由单一的数据分析和管理向内在规律的分析与预测转变。其次通过全面梳理安全管理标准规范体系，统一量化管理标准，提升安全监管工作的整体水平。