智能化技术在污水处理工程施工安全管理中的应用

2024-06-10杨旭

智能建筑与智慧城市 2024年4期

杨旭

（中铁上海工程局集团市政环保工程有限公司）

1 工程概况

某污水处理工程扩建（五期）工程位于武汉市沌口经济开发区沌口路与芳林路交叉口西南侧，现状规模35万m3/d，其中，一期工程设计规模10万m3/d，二期工程设计规模10 万m3/d，三期升级改造工程设计规模25 万m3/d，四期工程设计规模15 万m3/d，本污水厂规划远期2035年总规模60万m3/d，本次扩建10 万m3/d，建成后达到45 万m3/d，服务范围包括整个汉阳地区、黄金口工业园区、蔡甸城关镇以及中法生态城地区等，总服务面积180平方公里，服务人口160 万。工程包括设备采购及安装、土建工程、基坑支护、工艺管线、自控及电气、厂区管网、道路、景观绿化等，涉及专业多，安全风险较大，需要探索创新安全管理模式，以求获得更好的安全管理效益。

2 智能化技术在污水处理工程施工安全管理中的应用

2.1 人员管理

2.1.1 需求分析

由于现场施工人员综合素质参差不齐，安全意识比较薄弱，需要加强纸质版安全教育模式，降低理解难度，提供更真实的体验，提高施工人员的安全认识水平，避免因主观意识薄弱导致不安全行为。除了思想教育工作，本工程施工现场比较复杂涉及多个专业施工，需要加强施工人员行为监控，能够全面掌握现场施工人员的进出情况、分布情况以及安全防护设施佩戴情况，避免因登记不严格导致人员随意进出，同时，要加强危险区域监督管理，依靠人力资源很难做到全面、实时、准确地管控效果，需要通过工人行动轨迹判断危险程度，避免误闯入引发安全事故。

2.1.2 智能化技术应用

1）教育培训

为确保教育培训率100%，做好现场作业人员卡控，更好完善培训资料和信息化管理，项目配备安全教育培训多媒体工具箱，采用动漫视频、在线答题等多媒体形式，直观生动，极大提高了工人的学习热情，可完成指纹录入、身份识别、个人信息建档、考核、阅卷以及培训效果评价等一系列环节，同时，多媒体工具箱为每个参加培训人员生成包含个人培训信息的二维码，可粘贴于安全帽后部，大幅提升项目安全教育培训效果，有效确保了安全教育培训全覆盖。项目配备了智慧工地大数据中心，在VR安全体验区，体验者通过VR 眼镜，可以直观地体验典型安全事故，通过虚拟现实环境，“亲历”安全事件，评估潜在安全风险，并寻求正确的预防措施，从而起到警示教育，增强安全防范意识。采用最新VR 技术，突破时空限制，体验内容丰富，可以个性化定制，使安全体验与教育相结合，全面夯实安全思想基础[1]。

2）行为监控

为了避免无关人员随意进出，需要加强施工现场的封闭管理。建立实名制通道，安装人脸识别系统，现场人员必须录入身份证信息，采集人脸数据，所有出入人员必须走实名制通道，经过人脸核验无误后才能放行。根据施工现场情况，合理划分危险区域，在安全帽内设置Lora模块，这种模块具有定位功能，能够实时采集人员位置信息，可以查看工人所处位置和运动轨迹，如果进入危险区域或者行动轨迹存在安全隐患，那么会自动发布预警，提醒管理人员核对相关信息，及时将危险区域人员撤离，尤其在管网施工阶段，进行有限空间作业时，能实时掌握作业人员位置。另外，为预防因疲劳过度引发的安全事故，需要加强工作时长监控，通过实名制通道、现场监控、定位模块，可以统计分析出相关人员的工作时长，控制作业时间，防止疲劳施工。

2.2 设备管理

2.2.1 需求分析

施工现场设备化作业较多，施工设备的安全运转是施工安全管理的重难点，大部分设备都是人工操作的，对操作人员的技术水平和应变能力要求较高，如果存在违规操作问题，将会造成严重后果。采用传统的设备监管方法，难以实现全面监管、提前预警的效果，需要通过智能化技术应用，辅助操作人员进行精准操控。比如，在塔吊施工时，如何避免超载、碰撞成为关键所在，需要通过载重数据采集，判断分析出是否出现超载情况，并提醒操作人员采取相应处理措施。升降机也是工程建设常用的特种设备，用于输送人员和物料，在实际施工过程中，可能会出现超速、超载、倾斜、防坠装置故障、门锁失效等安全隐患，容易引发重大安全事故，所以，也要提高升降机安全管理的智能化水平[2]。

2.2.2 智能化技术应用

地下箱体4 台塔吊安装了安全监控管理系统，该系统集互联网技术、传感器技术、嵌入式技术、数据采集存储技术、数据库技术等高科技应用技术为一体，能够实现多方实时监管、区域防碰撞、群塔防碰撞、防倾翻、防超载、实时告警、实时数据无线上传及记录、实时视频、精准吊装、吊钩可视化等功能。通过安装位移传感器、压力传感器、速度传感器、倾角传感器等设备，通过综合算法，监测塔吊的运行情况，将监测数据传输到智能安全管理系统中，如果发现数据超限，会立即启动报警，通知现场管理人员和塔吊司机停止作业，立即整改，司机可通过显示屏观察吊装物及四周环境，避免操作盲区，提高工作效率，保障操作安全。为了保证安全照明条件，需要在塔吊上安装亮度传感器，如果亮度数据低于设定值，会自动打开灯光，创造良好的安全施工环境。在塔吊与卸料平台安装载重传感器，能够实时记录重量数据，当超过警戒值时，也会启动报警，采取相关的处理措施。建立塔机防碰撞安全监测系统，遵循低塔让高塔、后塔让先塔、动塔让静塔、客塔让主塔等基本原则，准确标定塔机坐标及角度后，无须控制器即可实现多台塔机的自动连接组网功能，设置防碰撞区域，当吊臂进入危险区域后，可及时报警，全面监控塔群施工，防止塔群间碰撞，保证区域防碰撞设置安全、有效。构建施工升降机安全监控管理系统，结合无线通信、互联网、AI、大数据等技术应用，能够实现升降机运行状态的实时监测，有效预防危险动作。该系统主要包括前端状态识别模块、驾驶员管理模块、人数识别模块、远程视频监控模块等，其中，前端状态识别模块安装在升降机内部，能够实时监测升降机的载重、高度、速度、倾角、防坠装置状态、门锁状态等技术参数，当发生危险状况时，可以通过语音提醒和截断控制进行预警干预。驾驶员管理模块装配利用了人脸识别技术，识别驾驶人员的身份信息，在获得相应权限的情况下才能进行操作，防止违规作业。人数识别模块利用AI算法，可以智能识别升降机中的载乘人数，并与载重数据进行对比分析，实现超载检测预警。远程视频监控模块可以通过无线网络将视频数据上传到云端平台，实现远程实时监控。另外，升降机安全监控管理系统能够与BIM模型结合应用，在全面评估运行状态的同时，实现准确定位的效果，方便在故障报警的第一时间组织维修工作。

2.3 过程管理

2.3.1 需求分析

施工过程安全管理与施工方案、施工工艺、施工监测、施工巡查等方面密切相关。如果施工方案不合理，可能会产生不同专业之间的施工矛盾，从而引发安全事故，同时，影响施工质量、进度、成本等其他目标的实现效果，所以，必须不断优化施工方案，采取合适工艺技术，减少不同专业施工冲突，合理调配管理资源，实现更好地协调施工管理。加强施工过程实时监测，及时发现安全隐患，避免影响范围的扩大，强化现场巡查管理，针对施工细节进行重点监控，检查施工工艺做法是否符合安全性要求，结合智能化技术应用，自动识别施工安全隐患，弥补人工巡查管理存在的不足之处。对于深基坑、脚手架、高大模板等危险性较大的分部分项工程施工，需要加大重点环节的安全管控力度，尽可能降低事故发生概率[3]。

2.3.2 智能化技术应用

利用BIM 技术建立三维模型，解决不同专业分类的空间矛盾和冲突，通过施工模拟，优化施工方案，在安全技术交底时，可以结合BIM模型、VR、AR等技术应用，将安全管理重难点可视化呈现，同时，让施工人员能够以第一视角感受现场环境，查找危险源，采取有效的危险处置措施。加强危险等级较高的分部分项工程施工监控，构建各种智能化系统，有利于实现更好的安全管理效果。安装基坑安全监测系统，主要包括智能感知系统、智能采集系统、监测云平台，其中，感知系统负责感知被监测对象结构参数，采集仪对感知数据进行采样分析，并实时上传到云平台，云平台负责数据在服务器存储、显示、预警、数据分析等功能，实时监控基坑施工安全。构建模板智能化监测系统，加强对典型位置支撑构件的应变监测、支撑模板的位移监测、支撑模板的变形监测，通过安装变形、位移、受力传感器，采集实时数据，经过系统对比分析后，如果监测值超过安全阈值，就会触发现场警报，同样，应用脚手架智能化监测系统，针对倾斜、沉降进行实时监测，将位移传感器安装在关键节点，发生异常情况时，能够及时响应。建立AI隐患识别系统，通过给摄像头配置AI算法，智能监管人的不安全行为、物的不安全状态，发现隐患后立即报警，报警信号同步推送至管理员，同时形成抓拍台账，保存于系统后台数据库。在现场巡查时，通过智能手机拍摄安全隐患照片，并上传到安全管理系统中，推送给指定班组进行限时整改，实现安全隐患闭环管理[4]。