聚焦攻关“人-机-环” 隧道施工降风险

文/郭传臣

获奖等级：二等奖

项目名称：隧道工程施工安全风险“人-机-环”系统感知技术及应用

中铁十四局铁正检测科技有限公司（以下简称“铁正公司”）以“互联网+监测+安全”思想为指引，依托“互联网+”“云网端”一体化、北斗定位导航、光纤传感等技术，围绕“人-机-环”三条主线展开技术攻关，深入研究了施工安全风险管控关键技术、研制了系列光纤传感装备、再造了流程化工程施工管理和标准化过程控制，该项目成果优化了安全管理组织体系，形成了施工流程卡控的精细化安全管理模式，有效保障了工程施工安全。

有效解决系列难题 加强作业安全保障

国内外同类技术的突出问题主要体现在三个方面：工程施工人员方面，人员安全保障性差，对健康防护缺乏重视，防护设备落后且安全性低，既有应急预案效率不高；工程施工安全风险管理方面，安全检查和评价主观性强，未形成检查闭环；工程施工智能安全监测方面，传统自动化检测系统抗干扰能力弱且距离受限，在恶劣环境下难以适用。为此，该项目技术主要围绕上述三方面展开攻关。

←隧道工程施工安全风险“人-机-环”系统感知项目总技术路线

← 智能佩戴式终端及工程从业人员劳动保护系统研究路线

首先，通过创新工程从业人员安全保障模式，以实时掌握人员身体状态、提高应急救援效率为核心，借助北斗（BDS）/GPS双模定位技术和物联网技术，开发了集“人员健康信息管理-工作位置动态采集-事故救援一键呼救”于一体的智能佩戴式终端软硬件平台，实现了人员工作状态和身体健康大数据管理，该“直报式”应急救援模式，提高了复杂工程施工现场应急救援处置能力。

其次，利用现代光纤传感和多源信息融合技术，研发出适用于复杂施工环境的系列光纤光栅传感成套装备，开发出“多源信息智能同步监测系统”软硬件平台。并借助“云网端一体化技术”开展数据快速分析与反馈，攻克了复杂工程施工环境下安全风险智能感知与预警技术，为施工期结构安全及施工防护安全预警提供及时数据支撑，提高了安全预警水平。

最后，借助“云网端”新技术，提出了基于流程管控的“云网端”一体化桥隧施工安全监管及评测技术，紧抓桥隧施工流程管理安全、关键施工节点卡控安全，按照“提前想到、提前发现、提前消除”的思路划分安全检查内容。以“定时、定点、定人”的安全检查方式，解决传统安全检查的滞后散漫问题，实现了安全检查的过程闭环、人员闭环和时间闭环。

推动技术成果转化 项目成果前景广阔

2013年至2019年，该项技术成果已先后应用于武汉天河机场扩建项目、成昆铁路复线项目等多个国家重点工程，创造直接经济效益约3.5亿元，主要体现在三个方面：研发的劳动保护管理系统，在后疫情时代劳动密集型行业的人员安全管控方面，具有极强的实用性和推广价值；组建的“智能光纤传感实验室”，培养了一批优秀人才，同时项目负责人获聘“山东省产业教授”；形成的光纤传感“专利池”，可为工程施工领域“工程医院”建设提供技术支撑，成果大幅提高了工程施工安全与智能化水平。

除此之外，该项目在学术方面，也取得了显著效益。自该项目开展以来，已成功培养硕士研究生7名、授权国家发明专利6项、授权实用新型专利25项和授权软件著作权9项；出版专著1本、发表学术论文17篇（SCI/EI检索4篇），并获得中国施工企业管理协会、中铁建股份公司的多项科学进步奖。

同时，该项目所研发的光纤传感设备，实现了工程结构重点监测部位的多维度实时监测，相关成果在参加2018年度“中国高校科技成果交易会”时，受到了广泛关注。此外，由中国工程院院士钱七虎担任主任的科技成果评价委员会一致认为，该项目研究成果总体达到国际先进水平，在工程施工安全风险智能感知的“云网端一体化”方面达到国际领先水平。

中铁建专精特新企业 门类最全检测3公司

作为该项目的主要完成单位之一，铁正公司是中国铁建系统资质许可门类最齐全的检测公司，集工程检测、测绘勘察、工程治理与修复、工程材料研发、技术咨询、校准认证于一体的专业化科创型企业，拥有国家级资质认定、实验室认可、交通运输部公路工程综合甲级、科技咨询甲级等多项资质。2022年，铁正公司入选国务院国有企业改革领导小组办公室公布的“科改示范企业”名单——中国铁建专精特新企业。

立足资源优势 加大科创力度铁正公司在建各类业主第三方试验室、施工项目工地试验室170余个，并联合科研机构率先在混凝土外加剂技术上取得新突破。依托项目试验室助力，节支降耗的同时有效保证了混凝土现场质量，2021年已实现21种新型材料自产供应；依托“坝道工程医院”，组建了“坝道工程医院十四局分院”，开拓工程病害加固治理、工程全生命周期的健康监测类业务，实现“检测监测-缺陷诊断-修复方案设计-修复治理-健康监测”全过程服务。

← “云网端一体化”全生命周期健康诊治平台

← 信息化技术助力郑济高铁钢桁梁桥精准合龙

坚持创新引领 攻关核心技术铁正公司的低应变检测用组合式激振工具、GPS快速测杆工具、检测机构信息化管理系统等技术在行业内得到良好应用，形成了病害治理修复技术、工程结构全生命周期智能健康监测研究与应用技术、桥梁健康监测与管理系统和光纤传感智能管片监测技术等一系列核心技术。先后获得山东省科学技术奖、工程建设科学技术进步奖等科技奖11项，拥有知识产权109项，主编和参编国家、行业、团体标准10余项。

坚持问题导向 解决系列难题铁正公司自2016年整合检测测绘资源以来，秉持深化改革发展、优化公司治理和开拓科创市场理念，整合先进技术及应用，打通设计、施工、运维、检测等数据孤岛，构建结构信息获取、分析、预警、状态评估等全过程技术链条，解决监测感知信息不足、缺乏直观展示、性能指标的预测不精准、结构健康判断机制不完善等问题。依托省级工程实验室、专家工作站等创新平台，形成以建材检测、测绘勘察等多门类业态并驾齐驱发展模式，在道路、市政等工程检验检测领域开疆拓土，走出了一条极具行业特色的创新发展之路。