大型工程项目施工动火作业智能化管理应用研究

唐 明

海洋石油工程股份有限公司 天津 300461

在大型施工项目中，动火作业较为常见，在实际施工中风险较大，容易引发安全事故，是现阶段企业管理的重点和难点。动火作业的开展，会提供点火源，在具备可燃物、助燃物的条件下可能导致火灾等事故的发生。从近年来各企业执行的特殊作业统计结果来看，动火作业占比高达46.7%。对于处于易燃易爆区域的大型工作项目来说，动火作业是安全防范的关键。良好的安全管理方式能够最大程度上避免动火作业产生的次生伤害，为工程项目的顺利实施提供保障。

近年工程规模越来越大，工程难度越来越高，施工现场安全条件复杂多变，管理人员紧缺，管理难度较大。随着物联网、人工智能、大数据、云计算等技术的发展，如何采用现代化信息技术为大型工程项目施工过程提供安全管理，特别是动火管理提供技术支撑和智能化应用，是目前工程行业有待深入探索的问题。

1 动火作业管理的重要性

动火作业是能直接或间接产生明火的工艺设置以外的非常规作业，如使用电焊、气焊（割）、喷灯、电钻和砂轮等进行可能产生火焰、火花和炽热表面的非常规作业[1]。

大型工程项目施工过程中，一旦发生动火作业，将会严重威胁施工人员的生命安全，并可能带来严重的经济财产损失，造成恶劣的社会影响。为最大程度避免上述现象的出现，国家有关部门出台了多项措施，从作业分级、许可证审批、安全交底、动火分析、资格审查、风险甄别及风险防范等方面对动火作业进行了严格的规定，以期降低事故发生率。根据作业危险程度，在工程项目施工中常将其分为特殊、一级和二级动火作业三大类。根据规范，施工企业在开展作业前，必须办理《作业证》，在此基础上进行动态作业管理。根据要求，企业必须在《作业证》允许范围内作业，禁止扩大范围使用，不得随意转让。

2 存在的问题

动火作业应用范围较大，工程项目中的切割、捣震、焊接等作业都离不开火，非常容易导致施工现场的可燃物燃烧，进而酿成火灾事故。通常情况下，施工现场环境复杂，用电设备种类多样，可燃、易燃物料繁多，如果缺乏有效的现场安全管理，容易导致施工现场出现失火问题。在实际管理中，多基于纸质动火作业证，采用人工巡查监管等方式开展作业管理工作。纵观多年来的管理实践可以看出，这种管理方式尽管取得了一定的防范效果，但是仍然存在管理效率低、人工监管难度大、事故隐患多、存在冒险作业行为等诸多问题，制约了工程项目动火作业的安全运行。

（1）效率低下。事前需要填写动火作业证，然后找相关人员进行现场勘查分析和确认签字，流程繁琐，一般会占用8h 的有效工作时间，极大影响了大型施工项目的整体工作效率和企业的经济效益。

（2）监管困难。采用纸质作业单管理模型，负责审批签字的人员很难记清楚哪些区域办理了动火作业证，哪些区域的动火作业证还在有效期。这种管理模式增加了现场安全检查的困难，存在监管盲区，给大型施工项目施工作业带来了一定的安全隐患。

（3）存在冒险行为。由于动火作业证办理繁琐，加之人工监管困难，在面对短时间、涉及范围小的动火作业时，容易产生施工人员冒险作业行为，增加安全隐患，严重者会导致生产事故的发生。

（4）事故隐患多。在开展安全作业管理的过程中，如果出现人为失误，将会带来潜在的安全隐患，甚至诱发安全事故。?

3 动火作业智能化管理应用

为了提高大型施工项目动火作业的工作效率，实现全流程的规范化、信息化管理，开展动火作业智能化管理应用迫在眉睫。可以说，设计智能化动火作业管理系统具有重要的现实和应用价值。

3.1 系统架构

平台采用云化、微服务技术、分层设计路线。分层设计有利于提升系统的整体灵活性，为系统后续的扩展提供架构基础。主要分为展现层、业务应用层、业务支撑层、数据资源层和数据接入层，如图1 所示。

图1 动火作业智能化管理平台架构

3.2 网格化管理

网格化管理目前已在综合治安、社区服务、应急等众多领域得到成熟应用。基于大型工程项目施工现场管理的复杂性和多变性，充分利用互联网信息技术、地理信息技术和网格化管理模式已经势在必行。

网格化管理是在原有日常管理工作的基础上，依托统一的智慧工地管理平台，将工程项目全域按一定的标准划分成单元网格，通过加强对单元格中部件和事件的巡查，建立监督和处置相分离的主动发现、及时处置的工程动态管理的一种方式，从而实现安全管理的程序化、精细化和长效化。

利用GIS 电子地图及其服务支撑，建立工程项目施工现场GIS 地图，在GIS 地图上建立工程项目的基础建筑、设施、道路、区域。并利用GIS 将工程项目施工现场划分成不同的网格，与安全生产管理、视频监控相结合，为大型工程项目施工现场网格化管理提供基础支撑。

3.3 全域视频监控

在现代信息通信技术快速发展的背景下，充分应用网络通信、视频处理、监控等技术，不断提升工程项目施工现场的安全管理，对现场安全措施进行实施检测，第一时间发现潜在的安全隐患。通常情况下，全域视频监控包括前端监控设备、网络传输和监控中心三部分[2]。

（1）前端监控设备主要为高清红外热成像摄像机等设备。充分利用监控设备对施工现场进行实施监控，通过可视化的现场监控及时发展安全隐患，采用多样化的报警方式通知管理人员。此外，通过数据采集存储，能够实现历史数据可查化。

（2）工地现场的传输网络采用有线传输和无线传输相结合的方式。有线传输虽然信号传输比较稳定，但是容易受现场环境限制，比如塔吊的升级会对网线的长度有所要求，这样容易损坏网线；无线传输能适应工地现场复杂的环境，避免因为网线的损坏而影响传输的问题。

（3）监控中心主要是各种类型的管理平台，比如数据库服务模块、存储管理服务模块和报警服务模块等。

3.4 作业票数字化管理

传统意义上的纸质作业证管理效率较低，在实际中需要申请人、监管人等管理人员反复签字，与当前智能化管理理念相悖。实现作业许可的信息化、智能化和移动化管理是大型工程项目施工企业数字化转型的方向[3]。作业票数字化管理方式能够智能识别并分析施工现场的安全隐患，在此基础上自动化调度、协调相关作业，这不仅提升了作业标准化程度，而且有效降低了事故风险。

施工作业现场作业票数字化管理开发工作包括Web应用开发、微信小程序应用开发，实现作业票填写、作业票网格选择、作业票风险关联、作业票审核、作业票签发、作业票施工方案关联、作业票监理签字、工作负责人变更、作业票作废、作业票终结、作业票电子签名、作业票模板维护、作业票统计分析、作业票查询、作业票下载打印等功能。

（1）移动办票：基于移动设备高效率地完成作业会签管理流程，这种掌上办票方式能够有效减少废票。

（2）网格化管理：填写作业票时，人工选择作业区域单元，与视频监控区域划分网格相对应。

（3）标准票样：根据国家和行业相关规范，内置标准化票证，实现高效完成标准票证的制作。

（4）风险库：为精准识别作业风险及后续风险分析提供强大的技术保障。

（5）打印留存：签批过程全程电子化，签批完成后打印成纸质文件进行线下签字存档。

3.5 动火作业智能监控

在大型工程项目施工现场，作业面积广、施工人员众多、建筑物及管网复杂、使用大型机械设备设施较多、多点位同时施工交叉，施工现场动火作业大部分为电焊、气焊、砂轮切合等，具有火光面积小、远距离难以发现的特点。若采用现有的人工巡查或普通摄像机进行监控的方法，很难发现哪些区域有动火作业、哪些是合规动火、哪些区域是违规动火[4]。

红外热摄像机等探测器能够将人眼不能识别的表面温度分布转换为可见的热图像，因此被用作有效的防火报警设备。用红外热成像摄像机可以快速有效地发现这些施工区域的动火点，通过将每个红外热成像摄像机监控范围和施工现场网格结合，从而智能准确地判定动火作业的地点和范围。判定动火作业的地点和范围后，系统可智能地与作业票数据库中的数据进行对比分析，来确定哪些是合规动火、哪些区域是违规动火。

通过在预制站部署的热成像摄像机进行实际验证，全天24h 对动火作业区域内的视频监控画面进行智能分析，实时监测预制站区域是否有动火作业。系统智能监测到有动火作业时，自动与系统内此区域的作业票进行比对。如果此区域没有相应危险作业的作业票或作业票不在有效期，那么系统将自动弹出报警，并通过移动端提醒相关网格范围的安全管理负责人，做到早知道、早预防。

4 结语

随着技术的不断进步和完善，应用视频识别和机器学习算法可对动火作业、进入受限空间作业、临时用电作业、高处作业、断路作业、破土作业、吊装作业和盲板抽堵作业等八大危险作业进行智能化管理，实现大型工程项目施工过程各类违章行为的智能识别与实时预警，使违规行为由事后追溯转变为事前预警、事中控制，创新企业安全管理方法，提高员工安全意识和“反三违”“保安全”的自觉性、主动性，为大型工程项目施工安全管理决策提供科学支撑。