核电工程项目智慧化安全管理方法研究

上海核工程研究设计院股份有限公司 赵 蕾

安全管理工作是核电工程项目开展的核心要求，要求项目设计与施工的全过程严格践行《中华人民共和国核安全法》《建设工程安全生产管理条例》《中华人民共和国安全生产法》中的相关规定，严格落实核电工程项目的安全责任，保证工程实体安全与施工质量，保证施工人员的安全。核电工程建设技术要求高，投资巨大，参建单位及人员众多，对工程安全的要求极高，在当前大数据技术快速发展的背景下，核电工程安全管理过程中可以有效利用更先进的方式加强安全管理，探索构建智慧化的安全管理方式，进一步保障核电工程建设施工安全。

1 核电工程施工安全管理内容

依据项目岗位与核电工程专业负责管理制度，核电工程项目施工中设置的岗位有脚手架工程师、调试安全工程师、消防、应急管理、培训工程师、起重吊装工程师、职业健康与环境管理等，智慧化安全管理内容包括构建HSE 管理体系、消防管理、HSE 设施及标识管理、危险源管理、高风险作业许可管理、安全投入管理、应急管理、HSE 培训与授权、高风险作业管理、HSE 监督检查、职业健康与环境保护等[1]。

要将安全管理贯彻于项目施工管理的全过程之中，包括项目论证、设计、建造、竣工、调试、运行等。通过信息技术手段的运用，构建智慧化安全管理方式，从信息收集、人、物、制度管理等多个角度开展安全管理工作。将核安全理念贯彻于各个部门与施工队伍之中，对安全管理责任进行分层分级、网络化落实，有效落实安全风险防控职责。实现对核工程项目施工环节安全风险因素的精准识别、合理分析与控制，构建标准化的施工作业流程，把握项目施工中的客观规律，通过预防措施，及时消除安全隐患。核电工程安全隐患类型主要包括：文明施工、登高作业、个人防护、职业健康与环境、起重吊装、危化品、坠落防护、施工用电、消防与动火、设备与工具、开挖作业、员工精神状态、材料搬运、隔离闭锁、受限空间等层面，要求加强对各项施工安全隐患的排查与处理[2]。

2 核电工程项目智慧化安全管理方法

核电工程项目智慧化安全管理方法主要结合核电工程硬件平台、软件架构、数据库、用户并发数量等情况，构建核电工程智慧安全平台，平台构建过程中需要考虑的因素有信息技术设备成本、产品型号、数据传输方式与路径设备安全、网络安全、设备可拓展性等。

核电工程智慧安全平台架构设计主要包括以下模块。

一是基础架构层。利用物联网、移动互联技术优化现场管控为了促进对核电工程项目实时监控与数据采集，引入传感器、摄像头、RFID、定位终端等智慧设备，实现对项目施工实际情况的智慧感知与高效协同。

二是应用层。核电工程现场管理业务复杂，有多项施工工序，及大量的施工数据，在智慧安全管理过程中，如何对这些数据进行管理与处理成了一项重要的内容，要求服务器具有较强的计算能力与海量数据存储能力。智慧工地平台能够实现对工程施工数据的实时收集与分析，基于大数据技术、虚拟现实技术，实现对工程施工现场数据的实时处理与分析，提供智慧服务，更为高效地完成数据收集与访问，通过各个部门的协同工作，使得核电工程建造更高效、集约、灵活。

三是展示层。展示层基于工程项目安全管理的核心要求，通过大数据分析技术优化工程施工的综合数据展示，更好地促进项目数据的智慧分析，为决策提供全面支持。在数据处理过程中构建可视化、数据化的安全管理方式，增强工程项目安全管理的精益化程度，已经成为当前核电工程项目现场安全管理的重要手段与方式[3]。

3 核电工程项目智慧化安全管理方法的运用

3.1 机械设备的智慧化安全管理

在放射源管理层面，构建放射源数据库，涵盖的数据内容包括规格型号、检验日期、名称、所在单位、管理人员、进场日期等。将无源卡固定在放射源容器上，从而更好地定位放射源，并在GIS 地图上予以体现，在信息中展示进入时间、停留时间、所属单位。促进对探伤作业区域的人员预警，数据信息查询条件设置为设备类型、单位、检验日期等。在特种设备、车辆管理层面，构建核电工程特种设备、车辆、放射源数据库，体现该设备的规格型号、检验日期等。结合接收特种设备、车辆标签信号，实时获取特种设备、车辆位置移动数据，在地图中显示该设备运行位置。查看并检测是否处于工作状态，能够获得设备进入时间、停留时间等。可基于模式识别技术、视频图像处理技术、网络通信等先进技术，利用固定测速抓拍一体机，抓拍项目车辆超速、违停、逆行等现象，优化车辆管理。

3.2 塔吊作业的智慧化安全管理

构建塔吊防碰撞系统，通过摄像机光圈、转向、垂度调整、焦距、倍率等，实现塔机吊钩自动跟踪，结合专用视频分析仪，采集吊钩高度、塔吊吊臂运转角度、小车位置等实时运行数据，结合防碰撞运算，控制输出模块电机。区域塔吊都安装了监控系统，构建群塔防碰撞系统。基于物联网技术，实现针对多塔机作业的安全防碰撞报警，包括碰撞提醒、限位提醒、风速报警等。针对交叉作业设置塔吊集群，构建吊钩可视化系统，构成部分包括自动跟踪视频摄像机、工业网桥、充电装置、大容量锂电池、高度传感器，提升自动跟踪完成引导工作效率。

3.3 环境监测的智慧化安全管理

为了促进施工作业活动的顺利开展，需加强对施工环境的有效监测，并构建预警管理平台。噪声、温度、湿度、风速、PM2.5、PM10、PM1.0、TSP 等指标是环境监测的重要内容之一，通过无线传感器技术的运用，构建环境监测系统，设置核电工程现场扬尘、噪声监测数据的警戒值。通过智慧终端促进施工现场的环境质量监控。促进有害气体监测，加强对扬尘监测设备扬尘、PM2.5数据的监测。加强气象监测，包括施工地温度、风速现场空气湿度等，以报表、图表方式予以呈现，若风速超6级，停止动火作业、登高作业、吊装作业等工作。加强噪声监测，包括施工现场各噪声监测设备噪声。核电工程施工见图1。

图1 核电工程施工图

3.4 安全监管的智慧化安全管理

对预制车间、施工区域、主要道路配置配备拾音器的摄像头，实现对项目日常管理的远程监督。建立视频监控管理平台，实现对施工活动的远程监控，构建数据存储集中管理中心。利用AI 算法、技术方法、24h 视频监控方式，促进对前端视频图像数据的收集与分析，主动识别不安全因素，并推送至预警平台，构建基于视频监控与图像识别技术的AI 图像识别方式，构建安全带识别、起火点识别、安全帽识别、人车分流识别、防护眼镜识别、高风险区域入侵识别、反光背心识别等多种管理方式，24h 监督识别违规行为。基于网络通信TCP/IP 协议，利用数字IP 网络广播，将系统与预警平台对接，实现共缆传输，利用播报AI 图像识别违规提醒信息，促进施工活动的调整与规范。

3.5 摄像头与定位系统联动优化施工作业

在施工作业活动中，可结合摄像头识别与定位技术，监控判断作业执行的有效性，判断是否满足相应行为权限，利用作业许可系统识别作业的违章行为，包括脚手架作业、钢结构安装作业、加班许可、焊接作业、气割作业、打磨作业、电气设备运行情况、起重设备安装维修情况、土石方开挖作业等的开展情况。通过视频系统实现对危险施工工序的全程监控，预设违规点，例如未正确佩戴安全护具等，一旦出现违规，会提醒管理人员及时督促现场作业人员整改。加强对动火、脚手架、动土作业的规范管理，确定施工时间、地点，联合运用人员定位系统与视频监控，根据抓取的图片和视频，由预警平台推送相关告警信息。通过人员佩戴定位终端分析工作区累计时长，向预警平台推送信息，提醒疲劳作业。

4 核电工程项目智慧化安全管理方法的评价

需加强智慧安全管理系统的评价，评价内容包括人员信息、行为管控、培训教育、机械信息、机械监测、环境数据、信息预警、作业许可、施工监控、隐患排查、风险预警等，由核电建设工程项目相关参与方共同进行，包括监理方、总包方、业主方、施工单位人员等，核电工程智慧安全管理平台运行效果的等级如下：非常好：≥80%；良好：60%～80%（不含80%）；一般：40%～60%（不含60%）；较差：20%～40%（不含40%）；非常差：＜20%。通过各方人员的综合评估之后，该核工程智慧平台的综合得分为93.5%，表明综合评分非常好，在促进工程顺利施工方面的综合效果较为显著。

智慧平台构建了一种安全防护网，利用信息技术的加持，增强现场人员施工作业的规范性，显著提升了监管功效。为现场人员构建积分制管理机制，加强推进班组评比建设，促进各项规章制度的执行，增强了施工人员的安全意识。安全管理人员发放定位卡，提升监督人员到位率，开展VR 安全教育，通过体验教育方式，提升作业人员的安全意识，综合运用效果较为显著。在机械管理活动中，构建了全时段、全天候自动检测机制，革新了被动站粧式管理方法，在园区主要道路中违章超速现象明显减少，对违章行为起到了一定的约束与规范效果。利用塔吊防碰撞系统避免碰撞事件，提升了吊装作业安全管理水平，放射源管理活动中，结合人员定位能更好地观测探伤作业区域，降低施工安全风险。在环境监测作业活动中，实时监测施工现场的运行数据，一旦监测到超过阈值，则自动启动报警，若遇恶劣天气则自动暂停起重作业、高处作业，更好地保证了施工现场作业的安全性。在安全监管活动中，利用施工现场视频监控系统监控施工现场实际运行情况，及时发现施工活动中的各类安全隐患。利用AI 识别系统实现智慧化违规识别，结合关联广播系统实现违章识别和语音纠正。促进班组量化管理，进行各班组任意时间段内隐患整改信息的精准统计，实时掌握班组安全管理状态，利用隐患排查App 完成隐患检查单的在线闭环处理，提升安全施工的监管效率。利用预警平台，将各类风险信息通知安全管理人员，提升对安全事件的防范意识。

随着当前“万物互联”“互联网＋”等理念的不断发展，当前我国核电工程建设过程中不断加强核安全管理，探索构建智慧化管理方式，利用智慧安全管理平台，加强对工程施工现场的安全管理与控制，基于大数据技术、虚拟现实技术，实现对工程施工数据的实时分析，增强工程项目安全管理精益化程度，构建放射源数据库与塔吊防碰撞系统，结合防碰撞运算，控制输出模块电机，加强气象监测，实现对项目日常管理的远程监督。利用AI 算法、技术方法识别不安全因素，由此构建全方位的核电工程智慧安全管理体系，为核电工程的安全施工提供智慧化安全管理支持。