信息化技术在水利水电工程安全管理中的应用

徐海军

西北水利水电工程有限责任公司 陕西 西安 710100

引言

我国水利水电工程行业发展迅速，在未来相当长一段时间内处于工程稳步建设时期，然而，近年来水利水电工程行业施工安全事故频发。从表面上看，大多数安全事故是人为操作不当或机械设备损坏造成的，但从根源上看，大多数安全事故是由于安全管理方面存在问题所产生的。水利水电工程施工与其他土建工程施工一样，主要原材料为混凝土及钢筋等，施工机具及施工工艺流程基本一致[1]。当然，水利水电工程施工也有一定的特殊性，比如水利水电工程通常体量较大，工程所在场地往往占地较广；水利水电工程施工工期较长，其受自然环境影响大；水利水电工程通常需要投入更多的人力及施工机具，分布较零散。正是由于水利水电工程施工的特殊性，给施工安全管理带来了挑战。

1 水利水电工程施工特点

水利水电工程项目在施工中极易受到各种因素的影响，比如人为、自然灾害等方面。一般情况下，水利水电工程施工所处都是在山区以及河谷地带，自然条件恶劣，增加了水利水电施工的建设难度。由于水利水电工程施工的整体质量和当地的地形、气候等有着直接的联系。因此，水利水电工程施工技术方面要求很高，同时开展作业的专业性很强，施工周期长，同时难度很大[2]。另外，施工项目的周期较长，由于环境和气候等不确定因素的影响，给水利水电施工增加了危险系数，例如，高空吊装作业、水下作业等都是施工中常见的项目，施工的安全就无法得到确保。另外由于夏季会爆发山体滑坡、泥石流等自然灾害，会给安全施工造成了极大的影响。

2 水利水电工程安全管理中现存问题

2.1 工作环境复杂

水利水电工程是我国一项基础工程项目，有许多水利水电工程都是在交通不便利的偏远地区进行，复杂的施工环境直接影响了水利水电工程建设质量，导致工程施工过程中存在很大的安全隐患，例如，自然环境条件较差的区域，地质、气候的变化容易引发泥石流等灾害，造成安全事故的发生。此外，水利水电工程施工现场有许多大型机械设备，需要加强施工现场管理，以避免不必要的安全事故发生。

2.2 巡检维护工作欠缺

目前，日常巡检工作，并不在建设单位的重点考察范围内，大部分巡检工作都具有形式主义的弊端，并没有结合水利水电工程的实际需要，这也就进一步埋下了隐患和风险。而且很多管理人员在检查的过程中抱有侥幸心理，他们并没有认真地落实自己的任务，随意性和盲目性较大，忽视数据的收集与整合，即便是在后期施工作业的时候，也没有把数据及时交给施工人员，信息无法得到有效的利用，施工人员缺乏有力的参考和指导，这也就无法保证项目自身的安全和可靠。

2.3 施工现场监理缺少规范化管理，管理人员素质有待提升

水利水电工程施工阶段现场监理工作是对水利水电工程项目立项到工程完工全过程的监理，在水利水电工程施工过程中，如果施工阶段现场监理工作没有规范化的管理，很容易引发一系列的安全问题[3]。目前我国在水利水电工程施工投资环节和勘察设计环节中实行的监理并不成熟，需要相关部门进行探索。现在施行的现场监理规范只限于施工阶段监理工作，包含工程施工准备阶段、实施阶段以及保修阶段的现场监理，由于施工现场大部分管理人员缺乏专业水准，自身素质不过硬，业务能力不够精湛，现场监管和检测工作人员没有经过专门的系统培训，对水利水电工程施工中安全管理工作缺少责任心，缺乏职业道德，这些必然会影响施工进度和作业质量，甚至还会引起严重事故，对水利水电工程施工安全监管工作造成极大的影响。

3 信息化技术在水利水电工程安全管理中的应用

3.1 物联网的应用

平台利用物联网感知设备，构建水利水电工程监测感知网络，通过信息传感装置接收并通过网络发送至数据库，在后端对接收到的数据进行处理及分析，经过分析处理后的信息发布至平台展示，若出现异常信息则会上报至相关负责人。目前平台利用物联网构建的功能模块有水雨情监测、大坝安全监测、流量监测、水质监测、气温监测、无人机智能巡检数据等；通过集成netty框架，建立统一接收平台，为数据分析与业务应用提供数据基础，做到数据“可知”。基于BIM+GIS技术，对水利水电工程实时运行动态进行展示，直观反映工程的运行状态，做到数据“可视”。

3.2 BIM技术的应用

3.2.1 建立BIM模型。为了确保水利水电工程的安全实施，就要对其中存在的安全管理问题予以充分的重视，尤其是要对风险较高的施工项目进行重点的管理，提高项目实施过程中安全隐患的排查力度，并制定相应的预防控制措施，避免安全事故的发生[4]。通过采用BIM技术所构建的水利水电工程安全模型，在项目实施前，技术人员就能对施工现场进行全方位的检测，有助于及时发现其中存在的安全隐患，并采取有效的应对措施，进而大大降低安全事故率，为水利水电工程的顺利实施建立良好的基础。BIM技术还能用于施工全过程的跟踪记录，能够对各种隐患进行系统全面的排查，并将问题及时发送至后台的技术人员，进而有助于将问题的影响范围限制在合理的范围内，避免对施工活动的安全进行造成影响。

3.2.2 在工程施工结构与场地分析中的应用。水利水电工程作为一项综合性的系统工程，其整个实施过程非常烦琐，会涉及大量的影响因素，如果没有采取有效的控制措施，就可能导致各种安全事故的发生。因此，在进行水利水电工程的设计过程中，除了需要重点关注整个工程的结构设计工作，还要对施工现场的地势风貌和气候环境予以充分的考虑。通过BIM技术所提供的原始数据库能够对整个施工过程进行全面的把控，为安全施工提供可靠保障，其在工程施工结构与场地分析中的具体应用如下所示。

3.2.2.1 识别危险因素，划分危险区域。BIM技术将安全管理工作信息进行全面的数据化处理，并对重要的数据信息机进行相应的整合，构建水利水电工程的施工模型，有助于发现施工中存在的各种危险因素，并制定有针对性的改善控制措施，将其影响限制在合理的范围内。同时，BIM技术还能对危险因素进行科学合理的区域划分，能够将危险性较大和影响范围较广的危险因素与普通的施工问题进行有效的区分，这就为安全管理人员的监管工作提供了便利。BIM技术采用不同的颜色符号表征不同的危险等级，安全管理人员就能采取相应的应对措施，对危险性较高的问题在第一时间进行处理，而一般性的问题可以按照正常流程处理。

3.2.2.2 优化管理。通过BIM技术能够对整个水利水电工程进行建筑信息的有效集成，从工程的设计、施工、运行直至拆除等整个寿命周期，将其所收集的各种信息汇集于三维模型信息数据库中，并在此基础上对水利水电工程的后期工作提供相应的数据信息以及相关材料[5]。在进行管理优化的过程中，BIM技术还能够对水利水电工程的整个施工现场进行全方位的模拟，设计人员就能结合模拟数据对设计工作进行优化，管理人员则能够结合施工现场情况制定相应的管理措施，对各种危险因素进行有效的控制，避免安全事故的发生，确保水利水电工程的安全实施。

3.2.3 基于BIM技术的安全检查过程。将BIM技术应用于水利水电工程的安全检查工作中，可以分为以下几步：

3.2.3.1 在施工前，需要结合现场的实际情况，制定满足安全施工要求的相关管理制度和标准规范，不仅需要对施工现场的安全管理需求进行系统全面的分析，并且还要考虑BIM技术的适配性，为BIM模型自动检查功能的顺利实现提供必要的保障，进而就能结合施工现场的要求制定科学合理的安全管理措施[6]。

3.2.3.2 模型构建，构建水利水电工程的三维立体模型，通过信息化技术，将所获取的现场数据信息进行信息化处理，并构建相应的工程数据信息库，进而为模型的顺利构建提供重要的基础信息。

3.2.3.3 漏洞检测，借助所构建的工程模型，对各项施工工作进行全面的检测，明确其中存在的漏洞，并进行准确的记录。

3.2.3.4 检查工作总结，对上述漏洞检测结果和发现的其他问题进行汇总整理，并编制相应的检查报告，可以结合现场的需求，选择检查表和可视化安全防护设备两种不同的报告形式，进而对现场存在的安全隐患进行客观真实地反馈。

3.2.3.5 结合施工现场要求制定有针对性的安全管理措施，在确保安全管理工作全面开展的基础上，尽可能降低成本和工作量。为了在安全管理工作中最大限度发挥BIM技术的优势，就要在工程实施前构建相应的BIM模型，还要对其进行全方位的检查和设定相应的控制指标，并且还要进行一定程度的操作模拟，确保模型能够与现场的实际情况相匹配[7]。在传统的安全评估过程中，通常是由多位安全专家构成的专家组完成相应工作，虽然其能够发挥一定的作用，但是，仍旧存在较多的问题，例如，工作效率低、评估成本高以及无法进行全方位的准确评估等。通过将BIM技术有效地应用于安全评估工作中，有助于提高评估工作效率和评估准确性。同时，BIM技术还能随着工程的进行，对现场安全工作的实际情况进行系统全面的分析，并构建施工安全评估指标体系，在符合相关规定的前提下分析问题，为后续安全工作的开展提供科学合理的指导。

3.3 大数据和人工智能的应用

平台利用大数据和人工智能等技术，建立水利水电工程管理决策指挥中心，实时掌握工程运行状态，通过感知技术对水利水电工程进行数据采集，采用实时数据及离线数据处理技术对掌握的大量数据信息进行专业化处理，处理后的数据形成的结果在平台展示，并可用于预警分析[8]。目前，平台利用大数据和人工智能构建的功能模块有引入图像识别功能，实现视频读取电子水尺水位、维修养护前后图像对比、漂浮物入侵检测等功能；融合运用物联网感知数据、现场巡查数据，结合专业预测分析模型、专家系统，依据事件发生发展的规律，对事件发展的趋势、影响范围、进一步可能引发的衍生事件等进行综合分析，做到工程管理应急事件“可预测”。新技术的应用大大降低了人工作业量，有力地保证了工程安全，做到工程运行管理状态“可控”，为工程的综合效益最大化提供了技术支撑。

4 结束语

水利水电是农业的命脉，更是国家的命脉。由于全球气候变化，可用淡水资源越来越紧缺，未来世界争夺最激烈的资源，将是淡水资源。我国幅员辽阔，水资源分布极不均匀。科学管理和调控现有水资源，对国民经济发展具有极其重要的作用。建设一套科学、可靠、完善、实用的水利水电信息化系统，能从根本上解决目前水资源粗放式管理的现状，做到精细化、合理化调配水资源，最大限度提高供水效率，为国民经济发展做出贡献。