施工现场公共卫生防控监测系统设计

2022-02-17东北林业大学土木工程学院刘洁高博雅张法启郝静宇李驰李博苏星赫孙宇宇石振武

中国建设信息化 2022年2期

文｜东北林业大学土木工程学院刘洁高博雅张法启郝静宇李驰李博苏星赫孙宇宇石振武

随着新冠肺炎疫情在国内外爆发，施工现场如何应对重大公共卫生事件成为当前热点话题。本文以新冠肺炎疫情为例，为有效应对重大公共卫生事件提供创新性思路。目前，大量学者通过对目前正在遭受新冠肺炎疫情侵袭的英国、新加坡、德国、意大利、韩国和美国等190 个国家所实施的非药物干预措施(NPI)研究发现，疫情防控措施快速且有针对性的实施，是延迟和遏制新变种新冠病毒传播的有效途径[1]。因此，在保证社会经济正常运行前提下，如何有效遏制疫情局部性爆发甚至更大规模传播，是当前我国各行业面临的巨大挑战。

施工现场作为人员高度密集场所之一，特别是建筑工人自身大多缺乏疫情防范意识，使其极有可能成为新冠肺炎疫情爆发的高风险地区。为应对新冠肺炎疫情给建筑施工项目所带来的巨大不利影响，相关研究学者以施工现场内新冠肺炎疫情防控为研究关键点，提出众多有效的防控措施[2]。Araya Felipe 提出利用多个轮班来管理建筑项目劳动力的替代方法，从而降低新冠肺炎疫情在工人中传播的可能性。Javier Martinez and Chelsea Stefanska 认为土木工程师、流行病学家和公共卫生专业人员的合作，是有效遏制新冠肺炎疫情等流行病在施工现场传播的关键。Ebekozien Andrew 等研究了防控新冠肺炎疫情所实施的有关封锁规则和4IR 技术对建筑公司的影响。李培乐[3]等提出在疫情期间施工现场所实施的防控措施和安全管控措施。刘星航[4]等开发新冠肺炎疫情管理信息系统，在减少相关防疫人员负担的同时达到精准、科学处理数据。林志恒[5]研究了建设项目疫情期间的防控体系、现场管理方法、健康排查方法等七项措施，为建设项目应对突发公共卫生事件所实施的防控措施提供了思路。戴韬[6]提出了优化施工现场的疫情防控方案、提升项目管理的质量和效率等措施。常志航[7]讨论了新冠肺炎疫情期间施工现场管理的方法和措施。陈秀梅[8]提出了新冠肺炎疫情背景下Building Information Modeling (BIM)技术对建筑智能化项目的有效管理和控制措施。

综上所述，现已有研究中，国内外研究学者从不同角度提出了施工现场应对新冠肺炎疫情的有效防控措施，但目前尚未涉及施工现场爆发疫情后，如何快速获取确诊者14 天行动轨迹，如何准确筛查其密切接触者，如何根据确诊者及其密切接触者的分布科学划分施工现场疫情风险等级，从而对施工现场高风险区域采取有效且有针对性的疫情防控措施。因此，本研究通过开发施工现场疫情防控监测系统，能够快速获得确诊者14 天行动轨迹，并准确筛查其密切接触者，为施工现场爆发疫情后的流行病学调查提供有效的技术支撑，从而在第一时间采取疫情防控措施，以有效遏制疫情在施工现场的扩散及快速传播。同时，根据国家疫情风险等级划分标准，结合施工现场实际特点，运用GIS 技术对施工现场各区域疫情风险等级予以划分，进而依据各区域不同风险等级，有针对性地实施分级管理和精准防控，以此减少建筑企业经济损失，并有效缓解当前国内建造业遭受新冠肺炎疫情的冲击，为国内建造业应对新冠肺炎疫情提供新的解决思路。

1 施工现场疫情防控监测系统开发

本研究基于定位追踪技术和大数据信息统计技术，所开发的施工现场疫情防控监测系统，可实时监测施工现场所有人员的位置信息，并在各人员与他人相距小于一米时进行提示，并在系统数据库中记录此次接触的详细信息，包括人员及其密切接触者的位置、时间、个人信息等，每条接触信息将保留14 天。因此，在施工现场爆发疫情时，该系统能够快速显示确诊者14 天行动轨迹，并准确锁定其密切接触者，为施工现场进行流行病学调查提供有效的技术支撑。

1.1 施工现场疫情防控监测系统结构设计

1.1.1 系统数据库

该系统数据库由空间数据库和属性数据库构成。空间数据库主要存储各类矢量数据、地理数据和栅格数据，其中，矢量数据和栅格数据之间可以进行转换，从而更精准存储施工现场全部人员地理位置信息。属性数据库负责存储施工现场全部人员个人信息和确诊病例的病例信息、密切接触者信息及隔离区信息等（图1）。当施工现场出现确诊者后，该系统可从空间数据库中读取确诊者及密切接触者（距离在1米内）14 天内位置信息，并从属性数据库中获取上述人员的数据信息，从而在客户端生成密切接触者名单以及施工区域风险等级划分图。

图1 施工现场疫情防控监测系统数据库设计图

1.1.2 定位追踪技术

该系统客户端采用 GPS、LBS 和WIFI等功能相结合，对进入施工现场所有人员进行快速且精准定位，用以获取施工现场所有人员14 天内实际行动轨迹，并结合施工现场疫情防控监测系统数据库，以准确获取施工现场确诊者的所有密切接触者名单。

1.1.3 计算机服务器架构

由于施工现场参与人员众多，因此，整个系统数据库的安全非常重要。该系统采用B/S 架构（Browser/Server）以保证使用者和系统数据库之间安全可靠传输。相对于传统的C/S 架构（Client/Server），B/S 架构不需要专门网络硬件环境，通过广域网，使实现项目管理人员异地远程获取数据。

1.2 施工现场疫情防控监测系统功能设计

1.2.1 施工现场人员信息采集及健康检测

第一，施工现场人员的个人基本信息录入，如姓名、身份证号码、籍贯、紧急联系人、既往病史、过敏史等信息。在施工现场出现确诊者后，其个人信息会直接传送到确诊者所在的隔离点或救治点。第二，施工现场人员的地理位置信息采集，以及与其密切接触（距离小于1 米）的人员信息记录。在施工现场出现确诊者后，该系统可导出确诊者14 天内行动轨迹及密切接触者名单，并自动上报“中国疾病预防控制信息系统”。第三，施工现场所有人员体温信息检测及核酸检测报告记录，在施工现场出现体温异常人员后，可第一时间采取相关处理流程。

1.2.2 施工现场人员行动轨迹记录

该系统以GPS、LBS 和WIFI 等技术作为支持，对施工现场内所有人员行动轨迹予以记录，记录信息可保存14 天。在施工现场出现确诊者后，该系统可显示确诊者及其密切接触者14 天内行动地点和行动区域，并结合GIS 平台，对确诊者和密切接触者的行动轨迹实施可视化，以此形成确诊者14 天内行动轨迹图和密切接触者拓扑网络。主要具体操作过程为：第一，将确诊者基本信息输入该系统，从空间数据库中调取其14 天内所有行动轨迹点的数据集。第二，将该数据集与地图层予以结合，并在数据跟踪层予以标识。第三，将标识后所有相邻的点予以连接，识别14 天内与该确诊者行动轨迹重叠的密切接触者，据此形成密切接触者拓扑网络，整个流程图如图2所示。

图2 确诊者行动轨迹和密切接触者拓扑网络形成流程图

1.2.3 施工现场疫情风险等级划分

为提高施工现场疫情防控工作的科学性和精确性，该系统基于确诊者14 天行动轨迹图和密切接触者拓扑网络，结合施工现场各区域人口规模、密度等数据，分析施工现场各区域新增及累计确诊病例数量，以及聚集性疫情发生情况，以施工现场各区域人口密度和密切接触者人数作为疫情风险等级（包括低风险、中风险和高风险）划分依据，据此划分施工现场各区域风险等级，制定差异化精准防控方案，对特殊场所和重点人群实施强化防控措施，从而实现疫情分区、分级、分类、动态化的精准防控。

2 施工现场疫情防控监测系统应用

2.1 疫情传播过程分析

该系统以某大学校园内两个改造工程为应用对象，通过模拟施工现场某位人员为确诊者，运用施工现场疫情防控监测系统，形成确诊者14 天行动轨迹图（图3）和密切接触者拓扑关系网（图4），据此，精准获取施工现场疫情传播的动态演化过程。该系统的实施，可在施工现场出现首例确诊者后，及时锁定所有密切接触者，尽早切断传播链，以控制疫情在施工现场的进一步扩散。

图3 某大学校园内改造工程中确诊者14 天行动轨迹图

图4 某大学校园内改造工程中密切接触者拓扑网络

2.2 疫情风险演化过程分析

依据该大学校园内标志性建筑，该系统将其划分为39 个区域，通过分别模拟两个改造工程（分别位于校园南区和北区）施工现场内某位人员为确诊者，运用施工现场疫情防控监测系统，形成各确诊者14天行动轨迹图和密切接触者拓扑关系网，结合GIS 技术，获取该大学校园内各区域疫情风险动态演化过程图（图5，6）。其中，对于各区域疫情风险等级的划分，依据国家疫情风险等级划分标准，参考中国东部地区人口密度，将校园内疫情低风险地区设定为该区域内没有新增确诊病例，将校园内疫情中风险地区设定为该区域内累计1 名确诊病例，将校园内疫情高风险地区设定为该区域内累计2 名及以上确诊病例。上述两种模拟结果显示，在同一个大学校园内，由于各施工现场人员的14 天行动轨迹和密切接触者拓扑关系完全不同，导致不同施工区域出现确诊者后，各施工区域疫情风险等级存在显著性差异，从而形成具有巨大差异的疫情风险动态演化过程。

图5 疫情风险动态演化过程图（南区改造工程员工为确诊者）

因此，在施工现场爆发疫情时，运用项目施工现场疫情监测系统，各施工现场可根据建设项目规模、施工现场人员密度等自身特点，科学、合理的对各区域疫情风险等级进行划分，以获取施工现场各区域疫情风险动态演化过程，可实现不同区域疫情的分级管理和精准防控，以有效避免整个项目被迫停工而产生的巨大经济和社会效益损失。同时，基于各区域不同的疫情风险等级，实施相应的医疗应急资源优化配置，为施工现场疫情防控指明方向。