智慧工地安全预知管理系统构建

陈建飞 王华永 付晓宁

一、引言

随着物联网技术和通讯手段的日益改善，智慧工地的概念已深入人心，借助于物联网RFID技术，目前建筑工地可较方便地实现人员考勤、车辆出入等信息记载。借助于计算机和传感器等设备，建筑设备的运行状态也可及时传入管理系统，极大地方便了远程管理人员的信息查看和共享，着重对智慧工地的日常管理平台等措施进行了较为详细和系统地讨论，但是建筑工地的智能化趋势要求管理人员既要对工地的过去、现在有着较为清晰的认识，也要有效防控将来可能发生的风险。

本文以构建智慧工地安全预知管理系统为目标，综合考虑人员的日常劳动情况、设备的运行状况和天气的异常变化等，建立数学模型，对历史数据进行关联性分析，对人员和设备的未来趋势预测，使管理人员能够对下一步可能发生的风险做出相应针对性预防措施，减少安全事故的发生。

二、人员基本信息采集

人员基本信息采集是做好智慧工地人员管理的第一步，在人员身份管理中，以参与施工工作人员的身份证号为唯一标识码，并将其它重要信息也记录在管理系统当中，其中包括劳动者的工种类型，所属劳务公司名称、年龄、性别、健康信息（血压、既往病史、传染病等），工种从业资格、紧急联系人等。这些信息的调取都可通过与之绑定的安全帽RFID码作为后面信息调取、查询和修改的识别码，该识别码可以通过无接触读写器在一定距离内进行解析，相关人员的其他个人信息可以通过这一方式被实时调取和查看。

三、人员日常安全行为记录与预测

确保人员安全始终是建筑工地管理的重要任务。在施工现场，安全管理人员可以通过手持的RFID读写器，对施工参与人员的身份进行识别，实时拍取违规照片同时对其违章违纪行为进行描述，并即时传输至数据中心进行记录，形成“云端工人诚信档案”，系统会对人员违规信息进行分类统计，并发出预警提示。管理人员可通过平台数据分析的结果，对违规违纪人员采取有针对性的教育或个别谈话，或根据其违规次数采取清退出场等措施，有效杜绝人的不安全行为引发的安全事故。同时根据分包单位人员流动、违规情况，可以判断分包单位的安全管控水平，在企业后续招标过程中作为选择的参考依据。

另外，由于劳动人员的工作种类不同，工地可能需要对某些劳动人员的活动区域进行限制，这可以结合信息化技术空间定位系统，对特殊人员的活动区域进行限制，当人员活动超出其限定区域或进入禁止区域时，信息化系统能够进行及时报警，对该人员的活动进行劝阻。

四、建立大型设备监管平台

随着科技的发展，建筑工地为了提高施工效率，不断引进一些大型机械设备，常见的设备包括塔吊、电梯、爬架、升降机等。这些大型设备通常是以租赁的形式，甚至设备的操作者也是由租赁方提供，这在很大程度上增加了项目管理人员设备运营、维护的监督难度。

管理缺位和设备日常维护不到位往往是导致重大安全事故的重要原因。因此，智慧工地安全预知管理系统必须将各种重要设备的日常运行状态、保养维护、拆卸安装、操作人员的工作状态进行记录和监管。一方面建立多方位设备运行状态监控系统，搜集和分析运行过程当中的报警信息，并对设备维护和保养日期进行严格登记，当设备即将达到一个保养维护周期时，管理系统自动发出警报，提示管理人员督促设备运营人员做好保养。另外，引入人脸识别管理系统，对设备操作人员实行严格的资格审查，无资格人员不得进行设备运行操作，通过信息化设备，提高塔式起重机监管水平，有效避免事故发生；另一方面，将项目需求计划、方案编审批、交底、设备进场、安装、检测、巡检、维保、拆除等每个过程清单化，建立大型设备全流程监管平台，依据安全责任清单，制定大型设备施工全过程的监督流程，明确每个环节的责任人，责任人在施工过程中将相关影像资料及时上传到平台，形成大型设备安全管理数据库。通过人的管理，实现塔式起重机全流程的可视化管理，确保每个过程都具有可追溯性，同时督促全员履职，从企业总部到项目基层，真正实现危大工程人人参与，齐抓共管。

五、气象和地质灾害预测和报警

建筑工地人员常处于露天、高空或者隧道、地下等作业环境，容易受到高低温、渗水塌方、泥石流、地震等恶劣天气和地质灾害的影响，引发安全事故。在构建安全管理系统时要充分考虑这些因素，运用传感器将风速、温度、降雨、渗漏水等数据及时传进管理系统，并结合适当的数学模型对这些数据的演变趋势，进行时间序列上的分析和预测，运用统计学、数学、大数据、神经网络等模型技术，对将要出现的极端天气或者地质灾害进行及时报警，提醒管理人员及时做好场地人员的设备停止运行、人员撤离等安全措施，当人员撤离警报发出后，管理人员要及时关注通过RFID读写器闸机记录进出场地人员情况，寻找和督促未撤离人员及时离开，做到人员零伤亡。

六、施工进度和材料、资金使用监管

项目进度计划管理，在项目管理中有着非常重要的决定性地位。在智慧工地的管理系统中，应该事先按阶段录入工程进展计划，后期的实际工程进展情况和相应的资金使用应及时传入智慧管理系统。当工程进展和资金使用明显与计划偏离较大时，智慧管理系统应该能够及时提醒有关人员进行现场查看，科学合理推进工程施工进度和现场过量剩余物资的及时使用，并对资金使用用途进行及时监管和追查。管理人员看到工程施工和计划明显不符合时，应分析其背后延工原因，反向查验是否有安全管理和施工质量重大问题，从而提高施工的安全管理水平。

七、后期的数学模型分析

前面我们通过一些管理系统主要对人员、设备和天气、施工进度等情况进行及时的数据采集和简单预测，但是智慧工地更应该突出安全预知的效果，需要对历史数据进行不断的分析和推理，结合统计学上聚类和相关性分析、机器学习等知识建立一套相对完善的管理系统。对项目管理者提出具有统计学意义上的大数据分析结果，以期做好重点防范措施，并尽量做好全面防护，最大可能降低安全事故的发生率。由于工地施工情况的复杂性、数据的多样性，而系统本身由于受到数据采集的局限性，也不可能做到全面的智能化，管理人员的责任心和较强的管理、业务技能，劳动者的规范操作应贯穿项目始终，确保人员和设备安全。

八、结语

通过智慧工地安全预知管理系统构建，研发一套高水平的智能化安全管理系统软件，形成一套高效采集、分析集成系统，解决信息孤岛的问题，利用人工智能、互联网、物联网、云计算、大数据等信息技术手段，建立智能化安全数据模型，分析不同施工阶段安全风险隐患的发展趋势，提前预测现场安全风险隐患，事先控制。全面实现“了解”工地过去的安全问题，“清楚”工地的安全现状，“预知”工地未来可能发生的安全风险隐患，对已发生或可能发生的各类问题，有科学的决策和应对方案等“智慧工地”发展目标，由传统的被动防护向主动防护转变，全面落实“安全第一、预防为主、综合治理”的安全方针，进而提高作业现场的安全管理能力，达到安全“智慧工地”建设的高级阶段。