基于BIM技术的智慧工地安全管理研究

王 瑜 叶子明 王文翰

（柳州工学院，广西 柳州 545000）

0 引言

近年来，我国信息化程度不断加深，BIM技术有着广阔的应用前景和巨大的应用价值。在此背景下，智慧工地建设也随之产生。智慧工地是运用信息化方法，对工程施工现场进行监管的一种崭新的工程项目全生命周期管理。而在智慧工地建设过程中，有许多安全隐患，安全事故频发。建筑施工要加强安全管理，保证施工顺利进行，因此基于BIM技术的智慧工地安全管理研究十分重要。因此，本文对智慧工地安全管理过程中人员、机械设备、现场环境以及过程管理等要素进行系统化研究，基于BIM技术构建了包含四个功能模块的智慧工地安全管理系统，为智慧工地推行安全管理建设提供参考。

1 基于BIM技术的智慧工地安全管理研究现状

国外在智慧工地安全管理应用方面，Xu等人[1]建立了危险源收集和可视化的BIM平台框架，使施工从业人员可随时查看整个项目危险源的数据。Christiana等人应用BIM技术和LCA工具对智慧工地的环境、现场监控、数据共享、施工现场安全等进行评估。

国内在智慧工地的安全管理研究方面，陈瑞等人[2]研究了结合BIM技术的智慧工地系统，陈丹丹等人[3]研究了基于智慧工地的施工安全管理技术的应用，张旭旭[4]研究了建筑企业智慧工地本质安全管理。

通过国内外文献的研究看出，目前智慧工地安全管理的研究大多是技术层面开发与应用，对建设过程中的“人、物、环、管”等安全生产要素的系统性研究较少。

2 建筑施工工地安全管理存在的主要问题

2.1 劳务人员安全意识差

施工现场作业人员大多为农民工，安全教育内容流于形式，工人的安全意识差。而且施工工种多，大量工人难以管理。劳务作业人员流动性差，没有专业的学习和管理。如果用传统的人员登记和考勤管理办法，很难对劳务人员有效管理。

目前施工现场劳务人员的技术水平差别较大，有些工人只是能入门的技术水平，而且文化程度不高，遇到突然出现的安全生产事故很难及时做出处理和报告。长时间工作也会影响身体和心理健康，无法认真进行相关工作。特别是安全意识差，总是存在侥幸心理，认为不会发生问题就轻视违规作业的后果，容易发生安全生产事故。

2.2 施工机械管理难度大

施工现场有很多施工机械，其中不乏起重机、升降机等大型机械。施工现场使用很多大型机械，缺乏大型机械的管理人员。而且，大型机械存在许多安全隐患，稍不注意，就可能发生安全事故，施工机械管理难度大。

施工机械的运输和拆卸难度大，如果人员操作不当或者不小心与大型施工机械碰触，容易发生事故。施工机械后期还需要进行维修，长时间使用会引发零件等很多问题，施工机械的安全性和可靠性下降，如果突然发生异常也容易造成安全生产事故。

2.3 施工作业环境差

施工现场受天气影响很大，夏天炎热，冬天寒冷，在恶劣的天气下，工人们很难作业，施工危险性大。如果恶劣天气没有停止施工作业，或者恶劣天气过后没有对施工场地和设施进行检查清理，很容易出现问题。而且，施工中还会产生很大的噪声和有毒有害气体，会对工人的身体造成影响，有可能得职业病。施工作业环境对安全影响很大。

夏季炎热的时候，一般会选择早上和晚上工作，但是如果施工现场照明条件达不到，很容易发生问题。施工现场的场地需要合理布置，如果现场场地狭窄，消防通道不满足要求，材料的堆放不合理，也会发生问题。特别是施工现场很多高处作业，临边、通道口、电梯井口如未设置防护栏杆和密目式安全立网，还有攀登作业、悬空作业如未进行安全防护，也很容易发生安全生产事故。

3 基于BIM技术的智慧工地安全管理系统功能模块

3.1 人员管理模块

通过BIM技术，对项目各方人员的安全技能和安全知识等方面进行安全技术交底和安全宣传。通过BIM可视化技术，对施工现场的安全技术和重大危险源进行交底，实现信息化安全教育培训。工程各方人员可以在智慧工地平台学习安全生产技术内容，进行安全教育培训。而且，可以在智慧工地平台上标注安全管理的控制点和落实点，合理安排安全管理人员，有效进行安全监督。

基于BIM技术成立管理准则与共同管理环境，进行标准化的建设，建立标准的模型库。基于标准模型建立项目模型，尽量避免不同项目和部门成员建模标准不一致的情况。对于模型信息与模型版次正确管控，对于模型修正及时追踪，各方要及时了解项目施工状况。

而且，通过BIM技术可以生成二维码，二维码张贴在工地入口处，施工人员只要扫描就可以获取施工项目相关基本信息，比如工程概况、安全生产责任制度、危险性较大工程的施工方案、安全技术交底等内容，有利于施工人员了解工程情况，安全施工。

3.2 机械设备管理模块

通过BIM技术对施工物料进行跟踪管理，物料的进出场、使用和储存要进行实时监控和严格把控。每台机械设备有相应的二维码，扫描可以查看机械设备的运行使用和保养维护情况。对于大型机械，要安全运行检测，如发现异常，系统可以发出警示。管理人员通过系统数据分析评估机械使用情况，可以合理使用机械设备。

利用BIM技术构建三维模型，对危险源和危险因素进行监测，监测范围包括施工的所有环节。对于基坑工程、脚手架工程、暗挖工程等进行分析评估。对于危险性较大的工程以及采用新技术的工程都可以进行模拟评估，发现机械设备存在的问题，为现场施工提供可视化的指导，及时改进问题。

施工现场的大型机械设备如起重机、升降机等可以对其全生命周期进行监测。例如，塔机可以进行远程监控，智慧工地系统实时采集幅度、起重量、倾斜程度、起重高度和受力情况等数据，一旦有指标超出正常值，系统可以发出警报，同时提醒特种作业人员按照规范操作，避免安全生产事故。

通过BIM技术建立智慧工地安全监控系统，在系统内设置防碰撞装置。如施工现场有多个塔机同时作业，可以减少塔机之间的互相影响。而且，系统可以识别存在的安全隐患，一旦发现有碰撞的可能性，就会发出预警，有助于特种作业人员及时调整操作方向，减少塔机的相互干扰。

3.3 施工环境管理模块

利用BIM技术标注各施工模块，在智慧工地平台显示工程的隐患点、隐患等级和隐患状态，进行立体化展示，确保工地施工的安全性。若隐患超过等级，会在系统提示，就要及时整改，并将责任落实到人。

对于环境和安全防护进行检测，如遇恶劣天气，现场环境检测数据显示异常，就会发送报警信息，管理人员可以采取应急措施，避免安全事故发生。在施工危险区域进行实时监控，当有人员违规施工存在危险时，现场会发出警报，提醒作业人员离开危险区域，尽可能避免高处坠落等安全事故。

智慧工地安全管理系统根据绿色施工方案对施工流程进行改进，对于资源合理分配，保护土地资源；利用BIM技术监控水电的使用情况，实现节水、节电的计划；可以通过线上监控喷淋作业，增加作业覆盖面，提高环境保护的效果。

通过BIM技术对施工现场的场地进行合理规划，构建BIM模型模拟施工现场场地，可以展示施工场地道路、材料的位置，合理布置施工场地。而且，BIM模型可以有助于施工人员和管理人员发现问题，及时调整，为工程的场地管理提供保障。

3.4 过程控制管理模块

过程控制管理模块主要包括：危险源管理、应急管理、施工工艺管理、安全隐患排查和远程可视化监控。

通过BIM技术进行危险源管理。BIM模型体现影响安全生产的要素，经过动态模拟分析，体现现场情况。对危险区域进行识别，调整场地内的冲突布置，有针对性地提出改进意见和措施。

采用BIM技术进行应急管理。通过BIM技术对工人进行应急交底，将应急管理的有关资料上传至智慧工地平台。对智慧工地的各类危险进行实时监测，出现异常立即根据应急预案启动应急响应。

通过BIM技术进行施工工艺管理。采用BIM技术对施工工艺进行演示，利用BIM可视化特点，演示施工流程，改进施工方案。对施工工艺进行在线检查与优化，重点工程可进行实时抽查。对比BIM模型和施工现场情况，如有安全问题及时整改。

通过BIM技术进行安全隐患排查。BIM技术具有可视化的特点，能尽可能地发现施工现场的安全问题，形成事前预防的安全管理模式。施工人员可以将发现的安全隐患问题上传至智慧工地系统，相关责任人收到提醒可以立即整改，让安全管理更有效。

通过BIM技术进行远程可视化监控。对施工现场的人员操作过程、安全防护用具佩戴、各类危险源的情况进行实时监控，一旦出现问题，智慧工地系统就会发出警报。相关负责人可以对监测发出的预警进行安全确认，正确发送指令。

4 结语

建筑工地的安全管理是建设工程重要的问题，当前是信息化时代，基于BIM技术的智慧工地安全管理研究有利于工地安全管理的开展，也能为工地安全管理提供技术支撑，尽可能减少安全生产事故的发生，保障建筑工地人员的安全，建筑成果不是以生命为代价取得的。

本文研究了基于BIM技术的智慧工地安全管理，提出基于BIM技术的智慧工地安全管理系统功能模块，为更好地结合BIM技术应用智慧工地系统提供依据，为智慧工地的建设提供借鉴。当前，BIM技术在智慧工地的应用取得了一定的成果，但是目前还处于探索发展阶段，仍面临很多困难，需要各方的共同努力。未来BIM技术将不断优化，在智慧工地安全管理方面也能越来越完善。