有关基建现场施工人员安全状态实时监控的研究

张良胜 秦思 陈进 李自若 沈曦

摘 要 随着我国电网基建工程施工管理规定的不断完善，提出了严格的施工要求与安全管理措施。电网工程管理的复杂性注定了电网建设的施工现场管理的复杂性，施工过程会受到众多因素的影响，以至于在電网基建工程施工过程中仍存在一定的问题，严重威胁电网的安全质量建设与电网施工人员的人身安全，加强对电网基建施工现场人员安全状态的数字化监管显得尤为重要。本文提出通过建设现场施工人员安全监控系统，全面提升现场监管数字化水平，保障施工人员生命安全。

关键词 基建现场;安全状态;实时监控

引言

近年来，电力工程建设领域曾发生多起教训深刻的人身安全事故，通过这些事故，反映出基建施工现场管控水平、现场施工人员安全意识、监管手段仍需进一步提升。国网公司希望通过对基建全过程综合数字化管理平台感知层的深度开发，大力夯实施工安全基础，提升基建本质安全水平。通过技术手段，落地“安全第一，预防为主”的原则。在此背景下， 利用成熟的智能传感器监测生命各项体征、并通过近场及远端无线通信设施回传监测数据、融合边缘计算技术和AI智能化算法分析数据并实现作业风险预警，实现对高风险施工作业人员的生命体征状态的实时监测，对存在风险隐患的人员及行为进行预警就显得意义非凡。

基建现场施工人员安全状态实时监控

国网重庆市电力公司建设分公司结合重庆地区地质结构复杂，施工现场环境条件多变，高空作业及特种作业种类繁杂等因素，对“工程现场安全感知能力建设中的人员状态监测”提出了新的要求并展开了深入研究。利用北斗定位技术，结合国家北斗地基增强系统和网络RTK服务，加强施工现场的人员，工器具，环境监控终端的智能化程度，提高对环境、位置和状态的感知能力，实现工程现场管理工作中海量基础数据的采集。应用对基础数据进行二次开发及大数据挖掘，加深感知接入与专业管理的融合，实现对高风险施工作业人员的人员状态自动感知监测，对随身安全工器具使用状态监测，以及作业人员所处微环境监测，对存在风险隐患的人员及行为进行预警，确保安全施工。

试点建设的基建现场施工人员人员安全状态监控系统包含：感知终端、网络传输、和应用平台三部分。

1感知终端

1.1 智能手环

智能手环设计小巧轻便，丝毫不影响作业和设备操作。智能检测和数据同步，无须人工操作干预。同时具备长续航和无限充电特性。

智能手环内置光电、热敏等生命体征传感器，可实时获取血压、心跳、体温等生命体征数据。来自管理平台的提醒和警报可通过蜂鸣和震动的方式提醒作业人员[1]。

1.2 智能安全帽终端

通过对智能安全帽应用，可以提高移动作业人员的作业安全性和监督强度。同时可以增强移动作业人员和后端管理人员的联动，将采集的数据进行分析利用，提高了管理人员的工作效率。

安全帽内置智能操作系统、4G模块、北斗高精度定位单元、近电传感器以及视频、语音、照明等单元。可进实现行人员位置跟踪、安全监控、自动考勤、作业量统计、护具正确佩戴识别等功能。

视频和语音系统可以让现场人员与指挥部、基建管理平台保持通讯，视频系统可将作业人员操作情况实时同步，便于管理人员远程督导。

北斗高精度单元支持北斗、GPS等多卫星定位系统，支持RTK（实时载波相位差分）算法，可实现最高厘米现场人员定位。基于北斗高精度定位技术，通过对人员运动轨迹记录并结合施工现场高精度地图数据进行分析统计，可实现现场考勤、工作时长统计、危险区域报警等。

1.3 智能北斗高精度手持PDA

施工现场的监理、安全监管和巡视人员、施工管理人员配备工业级手持式智能北斗高精度PDA进行电子报告、工单填写，取代传统纸质记录方式，避免登记不规范、表格遗失、记录篡改等问题。PDA具备4G和Wi-Fi通讯功能，录入完成后电子表格自动与服务器同步，简化录入流程和提高信息准确性，加快工单表格信息处理效率。

PDA内置一套移动GIS系统，包含作业现场信息同步。同时现场人员、工程车辆、施工机械等位置信息、施工作业进度信息、异常警告信息可通过服务器同步，以便现场管理人员全面掌握现场施工情况，对突发异常情况进行及时处理。

PDA内置厘米级北斗高精度定位单元。在进行安全巡查、巡检工作时，通过PDA记录轨迹，并可对轨迹与设定的巡视点、巡视路线进行匹配自动计算完成进度，确保巡查、巡检工作保质保量完成。

1.4 智能安全绳

智能安全绳由高空智能安全锁、高空管理作业云平台、高空安全带、防解安全磁扣等部分组成。悬空作业时，安全锁会自动锁死，工人无法自己开锁，需向地面的安全员发出解锁请求，安全员通过后才能解开安全绳。综合运用物联网、传感、大数据算法等技术，智能安全锁可以实时采集设备高度、震动等各类参数，通过算法得出设备状态、作业状态。 地面安全员则通过app实时掌握监测高空作业人员的状态。设备一旦异常开启、升空未上锁、电量不足等，安全员可第一时间得知，快速进行人工干预，确保安全;紧急情况下，还可远程授权开锁。智能安全锁可以解决高空作业中不系安全带、随意开锁等传统陋习，用科技手段降低安全事故率，通过高效管理及预警，代替传统人力管理，做到高空安全事前可为、事中可控、事后可追溯[2]。

2网络传输方式

可穿戴设备包含蓝牙模组，可将生理体征、跌落等传感器作为智能安全帽外部功能扩展功能。智能安全帽支持4G和Wi-Fi通讯功能，可将定位、视频、语音、传感器等数据与安全监管平台实时同步。

智能北斗高精度手持PDA内置4G、Wi-Fi、北斗短报文功能。

所有设备在有移动网络覆盖区域采用移动网络，如果无移动网络或网络信号不强，视业务情况采用北斗短报文或智能网关方式。

3安全监控平台

3.1 安全感知

通过佩戴的智能可穿戴设备对血压、体温、心率等人体体征进行实时采集，同时具备SOS紧急求救功能。智能可穿戴设备通过蓝牙与智能高精度安全帽进行配对，体征数据可通过智能安全帽上的通讯模组上传基建管控平台。基建管控平台向人员下发的消息指令，智能可穿戴设备可以震动、声音提示工作人员。智能穿戴设备和智能安全帽均具备跌倒、坠落等异常行为感知，同时具有SOS主动紧急求救按键，在现场工作人员遭遇突发危险时紧急呼救。现场和后台监管人员会同时收到求救信息，及时处理安排指挥救援，保障作业人员生命安全[3]。

作业人员佩戴的智能安全帽集成北斗高精度定位技术。将人员的精准位置与作业现场的危险区域（如深基坑、大型机械等）电子围栏进行实时比对，如出现意外闯入，系统同时通知管理中心、监理和该作业人员，避免事故发生。

通过现场视频信息，判断人员违章行为，如辅助判别工作人员是否佩戴安全帽，是否着安全服、是否在高空作业时按规定使用安全绳等，提高现场作业规范性和安全性。可疑违章情况立即通知监理人员现场核实并查处违章行为。根据违章行为严重程度分类，视情节轻重，通知施工单位、监理单位、建设管理单位按照相关管理考核办法进行查处和考核。

3.2 考勤和作业队伍管理

利用出入口视频识别和智能安全帽人员定位，记录人员每日进出现场时间，自动进行个人考勤和工时记录、在场人数统计、人员作业轨迹记录、关键人员如监理等到岗和现场资源投入统计。方便管理中心全面监控，精细化现场人员和队伍管理。

3.3 安全巡视

施工现场的监理、安全监管人员配置高防护等级的高精度手持PDA接入安全监控平台。通过视频影像识别，语音通信，位置信息采集等信息输入，实现对作业现场的监管，指导和违规预警采集PDA实时位置信息，结合基建全过程综合数字化管理平台，对安全监管的时效性进行评估，提高安全监管效率。由于远程通信原因，采集到的数据未回传到平台的，可存储到PDA本地进行备份，有效地解决了各种作业环境下，均可对施工现场进行有效的监督管理[4]。

4结束语

通过基建现场施工人员安全状态实时监控系统的部署，利用现场智能感知终端，可实时监控基建现场作业人员的生命体征、作业行为、安全工器具使用状态等数据，安全监控平台将现场数据进行挖掘统计处理，自动识别现场异常和危险情况，以便及时处理避免安全事故。基建现场施工人员安全状态实时监控系统全方面提升基建现场管理数字化水平，加大现场监管力度，切实保障人员安全和工程项目质量，从而确保电网基建工程安全、高效的建设。

参考文献

[1] 解析电力基建安全的重要性和风险预控管理[J].科技与创新， 2015（24）：55，59.

[2] 电力基建安全管理探讨[J].信息化建设，2015（11）：376-377.

[3] 電力基建工程安全管理探讨[J].中国电力教育，2014（35）：178-179.

[4] 如何做好电力基建安全工作管理[J].科技风，2015（6）：281.

作者简介

张良胜（1976-），男，重庆潼南人;学历：本科、学士，职称：高级工程师，现就职单位：国网重庆市电力公司，研究方向：电网基建。