智慧云平台系统在安全管理中的应用

穆 健 于泽涛 刘 浩 于海深 庞卫涛 郭 凯 姚文山 李跃波 陈 涛

(中国建筑第八工程局有限公司华北公司，天津 300010)

1 概述

党的十八大以来，习近平总书记对安全生产工作空前重视，明确了“发展决不能以牺牲人的生命为代价”这条不可逾越的红线，发表了系列重要讲话，阐明了安全发展的新理念、新思想、新战略，其中提出了“必须依靠科技创新提升安全生产水平”的发展方向。随着我国经济建设和工程建设的快速发展，传统的粗放式的、落后的现场管理方式不能迎合经济快速发展的需求，施工现场由于管理不到位带来的经济损失不容小觑，打造科技化、智能化的现场管理已经成为一种时代的趋势。

本文集成天津分公司所辖的肿瘤医院、污水厂、中海创、普天、渤龙湖、海上花苑、双港新家园、党校、平泰大厦等十个大型项目或创优项目为例，结合“科技”与“智慧”的助力积极推进各项目的总承包管理能力的不断提升。

2 智慧云平台系统

智慧云平台系统，即“工地大脑”。基于BIM的协同工作，具体体现在设计管理、方案策划、施工管理、运行维护这四个方面，通过整合各项软硬件资源集成一个公有云平台，现场管理人员可在电脑、手机及平板等终端登录智慧工地云平台APP，全方位、不定时地查看现场施工情况。本文智慧应用系统由安全辅助类、智能工具类、功能增强类、科技引领类、管理提升类五大类25项应用组成。

2.1 安全辅助类

2.1.1BIM-VR安全教育

工人入场前通过VR设备模拟高空坠物、高空坠落、基坑坍塌等18个场景事故案例模拟，让工人切身体验，规范施工作业行为。将VR安全教育与传统讲解式教育相结合，统一设置在安全教育服务大厅内，见图1。

与传统的安全教育，BIM-VR技术具有占地小、易周转，场景多、体验真实的特点。通过BIM-VR技术的应用，使用受教育人员身临其境地体验事故真实场景，达到教育的目的。

2.1.2塔吊安全监控管理系统

在塔吊上转向传感器、高度传感器、力矩传感器等设备，现场管理人员通过智能化APP实时观测塔吊的运行情况及使用效率等。

通过运用塔式起重机安全监控管理技术，有效限制了塔式起重机回转角度，通过手机APP可随时掌握群塔作业的情况，了解吊重、风速、大臂及小车位置及吊频吊次变化等，限位异常及时报警并暂停作业，异常排除后恢复塔式起重机作业。

2.1.3塔吊吊钩可视化

在地面材料调运处距离驾驶室较远、驾驶室和材料吊运点之间存在建筑物等障碍物以及雾霾天气等因素导致塔吊司机无法及时直观地了解到吊运情况，针对以上难题，实行塔吊吊钩可视化系统，在塔吊大臂末端安装摄像头，塔吊驾驶室安装显示器，塔司可以直观了解施工情况，同时视频信息也可即时同步到智慧工地终端，供管理人员了解查看。

2.1.4施工升降机安全监控系统

施工升降机安全监控系统，重点针对施工升降机“非法人员操控施工升降机”和“维保不及时，安全装置易失效”等安全隐患，一方面通过高端生物识别技术，利用人脸的唯一性及便利性，实现升降机操作人员的持证上岗，有效控防“人的不安全行为”；一方面强化源头管理，通过维保周期智能化提醒模块，实现维保常态化监管，有效预防“物的不安全状态”。同时结合无线通讯模块，更可实时将施工升降机运行全过程数据传输并留存至云平台(PC端手机端)及升降机黑匣子上，实现数据事后留痕可溯可查，事前安全可看可防。

通过运用施工升降机指纹/人脸识别技术，可有效的防止非电梯司机擅自开启电梯的行为，有效杜绝非特种作业人员的上岗问题，避免因违章操作而引起的电梯高坠事故的发生。

2.1.5冲孔钢板网技术

冲孔钢板网技术是将外脚手架的传统密目式安全网改为冲孔钢板网，既解决了架体防护的冲击破坏，又保证了消防安全，美观实用，提高了周围率。

2.1.6综合安全体验馆

现场设置集装箱式综合安全体验馆，工人入场前需亲身体验方可进场作业，综合安全体验馆包括高空坠落体验、安全帽撞击体验、密闭空间作业体验及救生器材演示、高处作业爬梯、触电模拟、墙体坍塌模拟等15种体验，见图2。

与一对一的VR安全教育相比，综合安全体验馆可以一对多进行体验，与施工现场场景相一致，体验真实，互动性强，体验深刻，能够达到安全教育的目的，而且印象深刻。

2.2 智能工具类

2.2.1深基坑智能检测系统

施工时预先埋设土压力盒、锚杆应力计、孔隙水压计、静力水准仪、裂缝计等传感器，设置深基坑智能检测系统，24 h全方位的智能化监测基坑的变形情况，并将变形情况绘制成曲线，更加直观的呈现给现场管理人员。深基坑智能化监测系统主要包括四个方面：一是支护桩桩顶水平位移、竖直位移监测；二是坡顶水平、竖直位移检测；三是支护桩深层水平位移监测；四是地下水位监测。

运用深基坑支护变形监测技术，可随时掌握支护结构、内支撑的水平位移等信息，通过预先设定的报警值，系统对超警点位进行自动报警，为深基坑稳定性提供了实时的数据依据。

2.2.2高支模智能检测系统

高支模架体搭设时，安装无线倾角传感器、无线位移传感器、无线压力传感器及无线声光报警器等实时监测架体的水平位移、模板沉降位移、立杆轴力、立杆倾角等方面，保障施工安全。各项安全数据秒级传输，确保同步声光预警，便于紧急隐患排查和安全疏散等，高支模监测预警云平台，手机与网页同步监测，数据监测精确至微米级，保障施工安全。

中电科46所支模高度12 m，渤龙南苑车库顶板厚度550 mm，通过高支模监测技术的应用，使管理人员在手机上及时掌握钢管受压、架体位移及倾斜角度的变化，模架的稳定性在平台终端上一目了然。

2.2.3智能水电监测系统

在现场及生活区水管及电线处安装智能水表、智能电表，自动远程读取水、电表数据，并可按照月、日、时统计，同时生活区检测出热得快、电磁炉、取暖器等恶意用电，保障现场及生活区的用电安全。

2.2.4卸料平台荷载监测系统

系统通过安装在卸料平台钢丝绳的应力传感器，实时监测卸料平台的荷载，并通过无线通讯模块将卸料平台主钢丝绳的应力传感器数据发送至设备信号接收和分析终端。

通过应用卸料平台限载监测技术，可使管理人员通过电脑或手机随时掌握卸料平台的荷载信息，避免超载，及时纠正违章作业行为。

2.2.5烟感预警系统

施工现场工人生活区和办公区人员密度大、易燃物品多、人员消防意识淡薄、用电用火吸烟等习惯性违章极易导致火灾事故的发生。烟感报警系统能够在火灾初期探测到燃烧的烟雾，及时发现火情，降低损失和挽回生命。将烟雾报警器安装在每个宿舍的吊顶上，可以对火灾初期的烟雾颗粒浓度报警，一旦达到一定数值，设备立刻向报警主机发出报警信号，管理人员可在第一时间了解具体宿舍的火灾隐患，使生活区火灾隐患得到及时有效地解决。

当宿舍发现烟雾时消防报警控制器能自动报警，显示宿舍号；当宿舍室内温度大于60 ℃时，联动喷淋系统自动洒水喷淋。能够在火灾初期将事故苗头彻底消灭，有效控制了生活区火灾事故的发生。

2.3 功能增强类

2.3.1无人值守地泵系统

无人值守地泵系统可用于车辆的自动识别及监控，减少了流动人员及车辆的不确定性安全风险，避免钢筋、水泥、混凝土等材料的缺斤少两，系统可自动记录、汇总、统计数据同时也节省了人力物力。

2.3.2扬尘监测自动喷淋系统

扬尘监测自动喷淋系统可自动监测噪声，PM10,PM2.5或TSP，同时对噪声、扬尘的历史监测数据进行统计分析，智能化开启喷淋工作。

近年来政府主管部门越来越强烈地认识到雾霾天气对于老百姓日常生活的恶劣影响，建委及环保部门的扬尘专项检查也越来越频繁，应用扬尘噪声监测和喷淋联动技术，可有效地降低施工扬尘给周边居民带来的烦恼和投诉，避免主管部门突击检查项目应对不及时造成通报及媒体曝光。

2.3.3溜管技术

为了减少混凝土的泵送离析并加快混凝土的浇筑工作，现场采用溜管技术。直径为500的钢管，通过支架固定在基坑边坡位置，混凝土罐车直接将混凝土放入钢管内，混凝土在自重的作用下流动至底板及赤壁处。溜管技术在加快施工进度的同时减少了混凝土的泵送费用。

2.4 科技引领类

2.4.1BIM+平面布置

将现场的平面布置通过BIM以三维模型的形式展现出来，找出平面布置不合理之处的同时提高现场平面布置的合理性。现场的平面布置一目了然，方便现场的施工工作。

2.4.2BIM+方案模拟及危险源辨识

利用BIM推演施工工艺，辨识施工过程危险源，制定方案及控制措施。

针对天津东郊污水处理厂项目1 600 mm尺寸管道安装难题，选择合适位置预留洞口，采用BIM技术模拟吊装方案。

2.4.3BIM+可视化交底

利用BIM模型，对现场管理人员进行可视化交底，通过BIM的碰撞，找出图纸中的不合理之处，提前进行图纸优化。同时利用BIM进行管线排布，提高施工质量，减少施工工期。

2.5 管理提升类

2.5.1物业化劳务实名制管理

对进场的劳务工人进行实名制登记、建档备案、进场体检、张贴标识等。同时发放手环，劳务工人可通过手环在生活区购物、洗衣、健身、就餐等服务，同时项目展开安全文明之星活动，对表现良好的工人手环充值作为奖励。

2.5.2易检系统

现场管理人员每天对现场隐患情况进行检查，遇到隐患情况，登录易检系统，上传隐患照片，并对隐患进行分类，指定整改责任人，指定整改期限，整改完成后及时在APP中拍照反馈，这样形成一个闭合的回路。

对现场危险部位设置巡更点，通过电子打点的方式查看是否对已设定的重大危险源部位和重大风险点位的检查。

渤龙南苑项目还将移动电子巡更技术应用到混凝土养护质量的检查，通过比对分包管理人员与总包管理人员巡更时间，对混凝土养护质量检查的及时性进行跟踪。目前已对该创新技术申请了专利，并已受理。

2.5.3智慧广播

现场及工人生活区安装智慧广播系统。广播系统可以用于应急指挥，提高应急速度，便于工人直接掌握制度、奖罚等信息，同时省去集合大量工人集体教育的时间。

2.5.4危险作业移动审批

现场危险作业如动火等进行移动终端审批，加快了审批流程，有效通过终端系统形成作业前审批、易燃物清理、作业人员证件提交审核、消防措施实施情况、作业后火源消灭等闭合环节。

2.5.5无线WIFI+安全教育

工人可以搜到项目部提供的无线WIFI网络信号，在上网前需要经过安全认证，回答关于安全的试题，通过认证后便可自由上网，在潜移默化中要求工人必须了解建筑施工中的安全知识，提高安全意识，提高工人的安全素质，进而达到减少安全事故的目的。在上网之前或每上网2 h，需要通过回答1道～3道安全教育试题的方式验证上网。通过提前设定，系统自动随机抽取安全教育题库中的安全试题供上网者回答，基本实现每次登录问题不重复，起到安全教育的目的。

3 实施效果及评价

现场管理人员通过登录智慧云平台系统，可对现场的劳务管理、安全教育、安全交底、智慧之眼、安全之星、安全检查、安全管理、机械设备管理等进行实施监管，在提高现场的管理效率的同时，使管理工作更加的信息化、智能化和便捷化。

天津分公司所辖的肿瘤医院、污水厂、中海创、普天、渤龙湖、海上花苑、双港新家园、市委党校、平泰大厦等10个大型项目或创优项目运用智慧工地建设，在安全辅助类、智能工具类、功能增强类、科技引领类、管理提升类五大类25项成果应用实践，取得了良好的效果，社会各界观摩交流学习近千人次，在智慧建造方面具有很强的推广效果，为智慧工地建设方面提供有力的经验借鉴。