基于智慧工地管理系统的建筑工程安全管理研究

刘 力

（兰州国资利民集团有限公司，甘肃 兰州 730030）

0 引言

智慧工地管理系统的应用能够降低工程现场安全隐患，提高工程建设安全性，有效解决现阶段建筑项目安全管理环节存在的各类问题。黄建城认为[1]智慧工地的融入，能够改善传统的管理弊端，有效解决粗放化，低效化等不良问题。李久林等[2]根据建筑工程安全管理的内容，提出了智慧工地相关应用，能够获得智能、高效的现场管理成效的观点。庄清江[3]设计了智慧工地安全管理系统，并探讨了该系统的具体应用。本文在此基础上，总结了智慧工地管理系统的构建方案，提出了具体的应用方法，并对应用效果进行评价。

1 智慧工地管理系统构建

1.1 系统框架

本次研究应用的智慧工地管理系统框架如图1 所示，共分四部分：①数据层。主要用于数据的过滤以及存储，通过自动分析、统计数据，并进行数据分享；②应用层。根据施工现场应用需求进行应用程序的设置，以此实现对施工数据的收集与记录；③感知及网络层。主要通过网络技术监控各对象，形成监测数据，并将监测数据传输到平台服务器；④监管平台。相当于系统的大脑，承担着施工现场监督的主要责任。通过数据计算，能够显示施工过程中的安全动态信息，以此为现场管理提供参考。智慧工地管理系统框架如图1 所示。

图1 智慧工地管理系统

1.2 功能模块分析

1.2.1 施工人员管理模块

施工人员管理模块能够识别、认证工人身份信息，避免出现身份伪造、超龄、童工或曾有不良记录的工人入场，降低了用工风险。同时，该模块还具有线上安全教育功能，施工人员通过手机APP 便能线上学习、考核，考核结果会上传到系统服务器并保存。由于建筑工程规模庞大，经常出现交叉施工，工人数量较多，导致工人作业考勤十分困难。该模块的智能安全帽功能有效解决了这一问题，通过人帽互绑，管理人员通过手机终端便能看到施工现场智能安全帽的数量，以此掌握施工人员情况，对施工人员进行实时考勤。另外，通过与BIM 技术的融合应用，能够帮助施工人员随时查看项目技术交底资料，主动学习技术交底，并通过BIM 模型加深印象，提高技术交底的水平。

1.2.2 机械设备管理模块

机械设备管理模块能够对设备进出场的时间以及设备基本信息进行记录，并自动生成设备台账，以此降低机械设备管理风险。系统还配备了机械设备安全检查标准表，该表可以由管理人员进行补充或更改，是机械设备定期检查的依据。检查人员通过检查表内容对机械设备进行检查，并将检查结果通过拍照的形式上传到系统，管理人员通过手机APP 查看机械设备是否存在安全隐患[4]。同时，系统还能分析机械设备运行中的异常情况、违章情况，为机械设备管理提供方向，切实保障机械设备良好运转。

机械设备管理应用了多种先进技术，例如物联网技术、传感技术、大数据技术等，能够对机械设备的各项安全指标进行动态监测。通过传感器，能够采集机械设备的作业情况，若存在安全隐患系统会第一时间发出警报，以此消除隐患。

1.2.3 安全制度管理模块

安全制度管理模块录入了安全生产规范，并且所有内容均与隐患库相联系，在服务器下发整改通知单后，根据隐患明细能够在安全生产规范中查询与该隐患相关的整改标准。同时，系统还具有报表管理功能，个性化定制及管理项目表样，例如安全分析报告、安全监察记录表等，统一了企业报表格式，使施工资料保存更加标准化。同时，系统还录入了危险源清单库，以此作为场地巡检的依据。危险源清单库需定期更新，审核通过的新危险源能够加入清单库。

传统场地巡检主要通过纸质检查表进行记录，保存难度较大且容易丢失，效率较低。借助本系统，能够实现对场地动态安全检查，通过手机APP 便能随时获取安全隐患整改单，填写完毕后发送给责任人，由责任人下达整改通知。

1.2.4 施工环境管理模块

系统通过环境监测器搜集、存储施工场地的环境信息，并上传到系统服务器，管理人员通过手机APP 便能掌握施工现场的环境情况，例如空气质量、扬尘情况、噪声情况等。同时，系统还能将近期搜集的数据进行统计，形成曲线图，帮助管理人员更加直观地了解场地环境变化情况。在施工场地环境监测数据超出设定阈值后，系统会向相关责任人推送报警信息，并给出恶劣天气应急措施，降低安全事故发生率。

同时，通过在洞口、临边等危险施工位置设置监控及传感器，能够实现对安全防护设施的实时监控。一旦安全防护设施出现损毁，系统会将具体情况发送给相关责任人，并发出报警。同时，施工人员靠近防护设施一定距离内，系统会发出警报，进而避免发生高空坠落事故。

2 智慧工地安全管理应用

2.1 工程概况

本工程为综合办公楼建筑，位于甘肃省兰州市，占地面积8 677.53m2，建筑面积314 727.46m2，共32 层，其中2 层为地下建筑，30 层为地上建筑。

本工程建筑面积较大，涉及多种交叉工程，施工人员数量较多，再加上工期安排紧张，各种专项施工作业存在大量交叉，造成施工现场安全管理困难重重，整体管控困难大。

2.2 智慧工地安全管理系统应用

2.2.1 施工人员管理

施工人员管理系统包括人脸识别、安全帽定位以及门禁等多项硬件设备，能够动态检测施工人员的劳务情况。所有施工人员均同意配备门禁卡，进出施工现场都需刷门禁卡，系统会自动统计所有刷卡记录，并以此生成考勤数据。

同时，管理者还能通过系统快速登记施工人员信息，并生成工人花名册，在很大程度上降低了人工登记时间。同时，施工人员可以通过手机APP 进行安全学习、培训签到、答题考核等操作，进一步降低了安全教育组织时间，提高了劳务管理效率。通过手机APP，管理者能够实时监控施工现场情况，例如施工进度、现场工种、用工数量等。

2.2.2 安全教育培训及交底

系统包含了大量的施工安全教育视频，为施工人员提供学习参考。同时，系统还设置了安全考核功能，通过考题考察施工人员安全教育情况。系统中还收录了大量的建筑安全事故案例，包括事故后果、事故起因、采取措施等一系列内容，并针对现场实际作业情况为体验教育者系统讲述各岗位安全知识、事故原因及预防措施。能够让施工人员清楚认识到安全事故的严重性，加强自身安全管理意识。

施工人员生活区域构建了全覆盖WIFI 网络，以此保证施工人员业余生活的丰富性。但WIFI 并非随意连接，在通过电脑、手机或其他电子设备连接WIFI 时需进行认证，认证内容为安全知识测试，只有在测试通过的情况下才能成功连接。如此一来，施工人员不仅能牢记安全知识，并且将安全培训与施工人员生活结合在一起，能够逐渐帮助他们形成较高的安全意识，尽可能地避免出现违章操。

2.2.3 双重预防体系

本系统根据甘肃双重预防体系实施细则，提供双重预防体系建设的信息化解决方案。通过简单操作，管理人员便能够通过系统查询与工程相关的各种资料文件，更加高效、便捷。同时，系统中还录入了由多名专家制定的安全风险清单数据库，共梳理近2 000 条作业活动风险以及设备使用风险，能够充分满足项目使用需求。

风险管控方面，系统根据低风险、一般风险、高风险以及重度风险四个维度设置了相对应的风险管控措施，同时还能对风险管控措施进行补充与修改。同时，系统还结合项目实际情况构建了施工现场风险四色图，使管理者能够更加清晰地了解不同风险对应的等级。

隐患排查方面，系统设置多种治理场景，例如定期巡检、日常巡检、危险工程专项检查、综合项目检查、突击检查等。通过手机APP，管理人员能够了解所有检查情况，并能够一键生成安全隐患整改通知单，管理人员将时间地点以及负责人填写完毕后，便能将安全隐患整改通知单发送给负责人，由负责人安排整改工作的落实。整改完成后，负责人通过拍照、文件等形式将整改结果发送给管理人员，经管理人员确定整改合格后方能形成闭合。

2.2.4 机械设备管理

机械设备管理主要通过人防+技防的管理模式，具体内容分为三方面内容：①机械设备进出场管理；②机械操作人员档案管理；③机械设备检查管理。

以塔吊设备管理为例，通过在系统中录入塔吊操作人员的身份信息，系统便能够对塔吊设备以及操作人员的情况进行监测，并将数据以及监测结果传输到系统，以此实现对塔吊作业的有效监控。通过系统，管理人员能够实时了解塔吊运行情况，一旦存在安全隐患，系统便会发出警报，并将隐患信息发送给管理人员。消除隐患后，操作人员通过APP 进行信息反馈，以此形成闭合的隐患管控。

除此之外，系统还能实时监控大型机械设备的异常情况、操作违规情况，再借助大数据、云计算等技术对机械操作违章情况进行分析，以此强化施工设备管理，提高机械设备运转效率。

2.2.5 环境监测管理

为加强施工环境管理，本工程在施工场地建设了噪声监测、扬尘监测、温湿度监测等环境监测站。通过手机APP，管理人员能够随时掌握施工现场的环境情况，如有预警系统会发出报警，同时形成报警记录，在管理界面相关信息一目了然。支持使用移动终端实时查看测量数据。

系统还具有天气预报、灾害预警功能，通过手机APP，管理人员能够根据天气情况调整施工计划，分析影响工程质量、进度的天气因素，及时作出调整及预防。

3 智慧工地安全管理效果评价

3.1 比较对象及内容

为进一步分析智慧工地管理系统的有效性，本次研究在甘肃范围内选取五项传统工地管理工程，包括住宅工程、写字楼工程，避免比较结果过于片面。本次比较过程中，通过走访调查以及交谈，主要针对施工场地中的人员管理、机械设备管理、物资管理以及信息管理四方面进行对比，结果如表1 所示。

表1 比较结果

3.2 效果评价

本次研究结合传统工地管理现状，通过层次分析法深入分析、评价了智慧工地安全管理效果。首先，确定了影响因素集U=（U1、U2、U3、U4、U5），其中，U1、U2、U3、U4、U5分别对应工人管理、安全教育管理、制度管理、机械设备管理以及环境管理。根据上述五方面因素集确定多个影响指标，形成多层次安全管理效果评价指标体系。

通过专家评分的方式对系统评价内容以及评价指标的影响因素权重进行却抵挡。评价基为V=（V1、V2、V3、V4），其中，V1、V2、V3、V4分别代表差、一般、良好与优秀。智慧工地安全管理效果评价体系矩阵如表2 所示。

表2 智慧工地安全管理效果评价体系矩阵

根据评价指标权重，能够计算出影响因素U 对评价集V 的隶属度向量，具体结果为：

由评价模型中已经确定的评价内容的权重集A能够计算出智慧工地安全管理效果综合评价向量：

通过式（1）～（7）的计算可以得出，智慧工地安全管理效果差、一般、良好、优秀的比重分别为0.13、0.16、0.28、0.43，由最大隶属度原则，智慧工地安全管理效果评价为较好。

4 结论

（1）基于工程建设现场管理需求，设计了智慧工地管理系统框架，并引入施工人员管理、机械设备管理、施工环境管理、安全制度管理四大功能模块。

（2）本研究设计的智慧工地管理系统能够动态监控工地实际状况，包括人员、机械、环境等情况，确保项目安全可控。

（3）本研究利用层次分析法对智慧工地管理系统的应用效果进行评价，结果表明，该系统的应用能够及时发现所属项目的风险点，掌控具体问题，制定解决措施，保证现场施工安全，提高施工企业经济社会效益。