施工安全視角下的數字化監控技術研究

遲宗凱，李明，呂波

（中建二局第二建筑工程有限公司安裝分公司，廣東深圳 518000）

1 引言

隨著經濟和建筑技術的快速發展，建筑工程的規模不斷擴大，施工安全問題也越來越受到重視。數字化技術在許多領域中得到了廣泛的應用，許多學者將其應用于施工安全監控。葉新豐等[1]總結了北京軌道交通風險監控系統的經驗，根據安全風險管控的實際需要，結合數字化技術對風險監控系統進行升級設計，以提升軌道交通施工安全風險管理的實時性。張延年等[2]為提高塔機施工安全與運作效率，建立了塔機安全施工可視化監控系統及使用平臺，并實現塔機基礎監測與吊鉤可視化。智鵬等[3]針對隧道工程地質及環境條件復雜、不可預見安全風險因素多以及施工組織協調任務重等問題，采用數字信息化技術實現隧道工程安全優質高效施工建設。

綜上所述，當前有關數字化監控技術的研究較多，為施工安全管理提出了較多的意見，但許多研究對于數字化監控技術在施工過程中的應用闡述得還不夠全面。為此，本文在對施工安全的重要性和施工安全管理問題進行分析的基礎上，總結了數字化監控技術在施工安全管理中的應用。

2 施工安全的重要性

建筑工程施工是一項較為復雜且具有一定專業性要求的工作，影響施工安全管理的因素有很多，忽視任何一方面都會影響工程質量、降低施工效率、造成安全隱患。施工安全監控是一個急需攻克的難題，當相關責任人員進行施工安全管理時，必須要注意整合施工過程中所有方面的問題，避免因疏漏而影響施工作業的正常開展，甚至引發施工安全事故。通常情況下，建筑工程施工安全管理中的參與主體包括管理人員、中層人員和基層人員，具體如圖1 所示。

圖1 施工安全管理的參與主體

注重施工安全管理有利于保障施工進度和施工人員的人身安全，并有利于企業樹立良好的形象。在施工進度方面，做好安全管理和協調工作至關重要，可以使作業人員按照施工管理的規定進行各項施工作業，降低安全事故發生的概率，從而保證建筑工程按照計劃順利進行。在人身安全方面，部分施工人員缺乏安全意識，容易對自身或他人的人身安全造成危害。目前，隨著建筑行業的飛速發展，大量非專業人員涌入，素質參差不齊。因此，要想有效減少安全事故，需要企業和有關部門協同合作，加強對施工人員的安全培訓，做好安全管理工作。在企業形象方面，做好施工安全管理工作有利于企業樹立良好的形象。若在建筑項目施工過程中出現安全事故，不僅會損害企業形象，還會影響企業的長期發展。因此，需要企業加強安全管理，并及時對施工過程中不符合規范的行為進行調整。

3 施工安全管理中的問題

目前，部分建筑工程在施工安全管理過程中還面臨著一些挑戰，影響了建筑工程的施工安全和項目進度，本文總結了以下3 個方面的問題。

3.1 缺乏完善的管理制度和評價體系

目前，部分施工單位仍然根據過往的管理經驗進行安全管理，沒有形成完整的管理制度，在一定程度上帶來了安全隱患。并且在實際的施工安全管理過程中，似乎形成了認為施工安全管理僅僅是安全管理者工作的“共識”，各單位之間缺乏協調和配合，因此，發生安全事故時，可能會出現追責困難的情況。

安全檢查評價是目前安全監察執法部門開展安全施工績效考核的重要手段，大部分建筑施工單位的安全管理也都是采用的這種形式。但是這種評價方法是一種被動的評價方法，存在一定的偶然性，只能反映出檢查時的安全情況，不能連續反映工程施工的安全情況。具體而言，在進行安全評價時，安全管理人員和現場施工人員通常會將施工環境和秩序維持得較好，以確保順利通過安全檢查。然而隨著安全檢查工作的結束，施工現場又回歸到了平常的狀態，各種安全問題才真正暴露出來。因此，這種安全評價方式存在著形式主義的問題，難以真正判定被檢查的施工單位是否真正滿足施工安全管理的要求。安全檢查管理流程如圖2 所示。

圖2 安全檢查管理流程

3.2 從業人員缺乏專業性

在建筑行業飛速發展的同時，建筑工程安全管理中也存在著專業人才匱乏的問題。施工環境容易隨著施工作業的推進而發生變化，復雜的環境導致施工安全管理難度增加，非專業的安全管理人員通常難以精準地判斷建筑施工過程中存在各種安全隱患，更不能為施工作業做出正確指導。因此，需要學校和企業協同合作，共同培養出更多專業的安全管理人員。

3.3 缺少施工安全培訓

施工現場的各個工作人員都具備基本的安全意識，是確保工程項目安全實施的重要條件，進行施工安全培訓是滿足這一條件的有效途徑。目前，施工人員對施工安全缺乏重視和理解，在一定程度上是因為部分工程項目的管理者仍存在只關注項目進程而忽視安全意識宣傳工作的問題，也更容易引發安全事故。此外，若安全培訓工作只停留在表面，而沒有落到實處，也難以達到降低事故發生概率的目的。

4 數字化監控技術

4.1 施工人員安全監控技術

現場施工人員數量多、流動量大，是施工安全管理的一大難點，針對施工現場人員的身體健康問題，可依據疲勞程度對人員的安全狀態進行分級管理，并建立安全狀態識別模型識別施工人員的安全狀態。針對在危險施工區域的工作人員，可采用穿戴式設備獲取施現場作業人員的身體數據，幫助相關安全管理人員對現場作業人員的身體狀況進行實時評估和動態監測，以在施工人員出現身體健康問題時能夠及時進行治療。

針對施工人員的監管，管理人員可通過衛星定位技術或便攜式定位裝置等，對施工人員的位置信息進行精準定位管理，并根據工程的需要以及人員分布情況對工作人員進行相應的調配，從而提高工程的效率。在復雜的施工環境中實時監控施工人員的位置，可以采用高精度微波雷達掌握施工人員的運動軌跡，并重點關注危險區域內施工人員的活動情況，當監測到危險區域附近有人員活動時，及時進行預警。

4.2 施工環境安全監控技術

建筑施工的環境較為復雜，危險性較高，加強安全監管和有效控制至關重要?？刹捎镁芏容^高的傳感器，并利用物聯網技術自動采集數據、識別異常數據，及時向現場施工人員進行危險預警。如隧道類工程項目，可利用光纖傳感器制定隧道縱斷面不均勻沉降變形和橫斷面變形的監測方案，監測隧道施工時周圍地質環境的變化，保障施工人員的安全。

在施工環境安全監控中，施工現場的氣體檢測至關重要。隧道等工程在施工過程中容易受到地質條件的影響，產生大量有毒有害氣體和粉塵，嚴重影響施工人員的身體健康，甚至會出現爆炸事故?？刹捎眯畔⒒O測空氣系統，在工作盤上布置傳感器，實時監測空氣中的氣體成分，并將分析結果反饋到控制中心，當監測到有害有毒氣體濃度達到設定閾值時，就會發出報警，及時疏散現場的施工人員，保證施工安全。

施工現場通常會產生大量的粉塵，尤其是煤礦施工，如果長期吸入懸浮在空氣中的固體顆粒，會對身體健康造成一定的損害，因此，粉塵監控也是施工環境安全監控中不可或缺的環節?？稍谧鳂I面安裝和配置粉塵監控分站，進行粉塵數據的實時采集。當施工場所的粉塵濃度達到閾值時，粉塵傳感器會立刻發出警報，同時分站發出自動開啟灑水降塵裝置的指令，并將報警信息上傳至地面監控中心，提醒管理人員采取應對措施。一般的工程粉塵監控系統如圖3 所示。

圖3 工程粉塵監控系統

4.3 設備設施安全監控技術

建筑施工現場的設備設施種類繁多，且運行環境復雜多變，需要針對施工設備設施進行位置智能監測及安全狀態控制。針對施工現場的設備管理，可以在主要設備上配置無線位置識別器，并結合視頻監視準確判斷設備的位置，實時掌控設備的位置信息和分布情況，引導作業人員安全操作，從而減少安全事故的發生。

在建筑施工工程中，整體爬升模架影響著施工安全和施工質量，但其操作風險大，亟須對其安全狀態進行嚴格的監控和預警。針對模架設備擱置狀態的安全狀態監控，可建立模架設備安全監控預警指標體系，借助計算機視覺等對模架設備進行實時監測預警。針對模架設備爬升狀態的安全監控，可基于模架爬升同步位移與平臺變形響應規律，實現模架爬升狀態下的姿態定量預測和智能控制，并利用智能自傳感反饋控制單元實現爬升功能部件的智能操控。

垂直運輸設備是運輸物資以及施工人員移動的重要設備，但其也是事故多發地，需要加強安全管理。建立垂直運輸設備安全監控方法和程序安全監控方法，可保障多工種協同作業的安全，使施工質量和流程符合規范要求?？刹捎脤哟畏治龇ǖ葘ι禉C設備進行安全狀態評估，明確其安全監控關鍵部位和預警規則，并利用智能傳感器對其構件的連接狀態進行監測。還可對影響塔吊設施安全性的關鍵因素進行分析，建立安全評估模型，分析不同工況下的設備的運動和受力情況。此外，對于混凝土泵送設備，同樣需要對安全狀態進行評估，并建立管道磨損模型，分析管道磨損對泵送的影響。

5 結語

隨著經濟的快速發展，我國的建筑行業也得到了極大的發展，并逐漸成為我國的經濟支柱之一。施工安全管理是保障項目順利進行和施工安全的重要措施，針對目前施工過程中的安全問題，本文首先分析了施工安全的重要性，然后，從管理制度、從業人員和安全培訓3 個方面總結了目前施工安全管理中存在的問題。最后，總結了能夠用于施工人員安全監控、施工環境安全健康監控和設備設施安全監控3 個方面的數字化監控技術，以幫助建筑企業和部門加強對施工安全的管理，保證項目施工的安全進行，促進建筑行業的現代化升級轉型。