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                              安全生产常态化不是梦!只看它就知道了!

                              发布时间:2020-11-25来源:分享:

                              随着信息技术的发展和建设单位信息化建设的不断深入,越来越多的智能化设备及信息化平台作为辅助管理手段在工程建设中得到有效应用,并经由相关专业人员逐步整合,集成为智慧工地系统。


                              智慧工地是建立在高度信息化基础上的一种支持对人和物全面感知、施工技术全面智能、工作互通互联、信息协同共享、决策科学分析、风险智慧预控的新型信息化手段。2017年《中国建筑施工行业信息化发展报告智慧工地应用与发展》系列报告发布,标志着我国建筑施工行业从传统管理向信息化管理的转变,是实现建筑工程施工安全常态化管理的新趋势。


                              近年来,智慧工地市场规模呈稳步上升态势,如下图,但是目前我国大多数企业对智慧工地的应用尚处于探索阶段,且常见于现场质量、安全、进度、材料管理等模块。


                              本文主要梳理智慧工地的架构4个层面,及其在建筑工程施工现场安全管理中常用的14个模块,并以标杆房企为例,简要介绍智慧工地目前的应用情况,以期为房企、建设施工企业、政府监管部门等提供工地现场管理信息化参考,智能化地辅助科学决策,促进工程管理水平提高。



                               2014年-2019年智慧工地市场规模走势图     


                              一、智慧工地架构的四个“面”


                              智慧工地运用信息化手段,通过三维设计平台对工程项目进行精确设计和施工模拟,围绕施工过程管理,建立互联协同、智能生产、科学管理的施工项目信息化生态圈,并将此数据在虚拟现实环境下与物联网采集到的工程信息进行数据挖掘分析,提供过程趋势预测及专家预案,实现工程施工可视化智能管理,以提高工程管理信息化水平,从而逐步实现工程施工现场常态化管理。


                              如下图所示,智慧工地整体架构可以分为感知层、网络层、支撑层和应用层4个层面,感知层(视频设备/传感器等)产生的海量数据,通过云存储在系统中进行数据计算,实现整个施工过程可模拟、施工风险可预见、施工过程可调整、施工进度可控制、施工各方可协同的智慧管理过程。


                              智慧工地系统架构


                              第一个层面是感知层,负责采集前端各类感知设备的数据信息,感知设备包含球型摄像机、枪型摄像机、人员信息采集设备、重量/高度/角度/幅度传感器、扬尘噪声传感器、水平/倾角/位移传感器、车辆信息采集设备等。


                              第二个层面是网络层,作为感知层和支撑层的数据传输通道,负责将前端各类感知数据传输给管理平台,并将平台的各类指令传输至前端,主要包含互联网、物联网、无线专网等。


                              第三个层面是支撑层,负责将网络层传输的各类感知设备进行数据汇聚、整理、分析,应用到各个系统模块中。支撑层分为数据中心和功能模块两部分,数据中心包含项目数据、企业数据、人员数据、业务数据、视频数据等;功能模块包含人脸识别劳务实名制、VR安全教育、视频监控、扬尘噪声、车辆进出管理、红外入侵报警、便携周界防护、烟感报警、用电监测、塔机安全监控、吊钩可视化、施工升降机安全监控、卸料平台监测、深基坑监测、高支模监测、脚手架监测等功能。 


                              第四个层面是应用层,可以有效了解管理流程和管理的细节,对现场管理系体系进行完善,通过信息化管理平台整合所有的移动设备,并且促进其在终端集成,有效地提取和分析数据,建立统一的数据库,如下图所示。


                              某旧城改造项目效果图


                              智慧工地与传统工地在安全生产管理上对比优势主要体现在预先控制及动态管理。


                              智慧工地可通过摄像机、传感器等感知设备提前发现施工现场即将出现或已经出现的安全风险,及时制定措施、控制危害、降低风险、避免意外的发生,才能实现真正的零事故、零隐患、零违章。


                              再则,智慧工地可通过数据分析等发现安全生产管理过程中的环境变化并快速适应,及时调整管理思路达到动态管理,重在过程把控和执行力,通过不断完善,实现施工现场安全生产常态化管理。


                              二、智慧工地在安全生产管理中的应用


                              通过发挥智慧工地的特点和优势,探索其与安全生产管理融合的切入点,以实现智慧工地在安全生产常态化管理中的应用,进一步提升安全生产管理的信息化建设水平,对促进安全生产管理水平提升、助力建筑业持续安全健康发展具有重要意义。


                              通过智慧工地终端设备对人(人员)、机(机械设备)、物(物资材料)、法(工作方法)、环(工作环境)等安全生产管理的重要对象进行监控,对海量数据智能分析和风险预控,及时预警并为管理人员作出决策提供技术支撑,为工地项目的安全保驾护航。


                              01 人脸识别劳务实名制


                              建筑施工行业具有劳动人员多、工作复杂、难度大等特点,传统管理模式很难对劳务人员进行合理有效的管理。为规范劳务管理行为,落实管理责任,可用信息化手段构建智慧工地劳务实名制管理平台,利用大数据和信息处理等对劳务人员的实名制登记、进出实时考勤、教育培训、现场作业、多方协同等全流程进行管控,如下图。



                              (左)进出考勤人脸识别及实名制登记;

                              (右)考勤作业监测数据面板


                              02 VR模拟安全教育


                              基于前沿成熟的VR和AR技术,配备VR头盔、眼镜、基站、VR服务器、3D投影仪或智能电视等硬件产品,对基础施工、主体施工、装饰施工三阶段共十几项安全隐患进行遇险场景模拟,让施工现场无论是管理人员还是作业工人均正视安全隐患,强化安全意识,预防安全事故发生。


                              03 远程视频监控


                              远程视频监控具备现代监控联网、高清、无线三方面特点,更加贴合工地行业应用的实际场景,可应用于项目施工生产、质量、安全、文明施工管理等方面,便于管理者可及时掌握施工动态,对施工难点和重点及时监管。


                              如下图所示,监控范围全面覆盖现场出入口、施工区、加工区、办公区和主体施工作业面等重点部位,还可结合移动单兵设备进行工地常规巡检或应急救援、隐患排查、项目验收、组织专家进行远程指导等情况使用,及时保障作业安全及监督落实施工规范,极大提高了建设工程安全生产的监督水平和工作效率。


                              (左)作业区视频监控摄像头;

                              (右)远程视频监控后台


                              04 扬尘噪声监测


                              扬尘噪音监测系统可以实现对建设工程现场PM2.5、PM10、TSP、噪声、风速、风向、空气温度、空气湿度和大气压等数据的实时采集监测,并根据客户需求对以上数据在现场LED屏、平台PC端及移动端实时展示如下图,从而实现对工程施工现场扬尘污染等监控、监测的远程化、可视化。


                              扬尘噪音监测系统还可以根据设定的环境监测阈值,与施工现场的喷淋装置联动,在超出阈值时自动启动喷淋装置,实现喷淋降尘的功效。


                              扬尘噪声监测 


                              05 车辆出入管理


                              车辆进出管理系统以车辆车牌及颜色等为信息载体,记录车辆进出,结合工业自动化控制技术,控制机电一体化外围设备,从而监测停车场的各种车辆,具备高效快捷、准确、科学经济的优势,是施工现场对于车辆实行动态/静态管理的综合应用,如下图。


                              车辆出入管理


                              06 红外入侵及周界报警


                              红外入侵报警系统采用传感器技术和电子信息技术,实时探测工地四周围墙入侵情况。能有效探测人员攀爬围墙进出工地和施工材料非法外运行为,辅助施工企业强化工程现场管理。


                              如图所示,周界报警系统主要通过红外收发器、振动传感器、接近感应线等检测装置,监测企图跨越周界的非法入侵者,实施对场区的封闭式保护,特别是对工程施工现场如预留洞口、电梯井口、通道口、楼梯口以及破损护栏等容易发生人员跌落等安全事故的区域及时探测,并进行安全预警,起到安全防护的作用。


                              红外入侵及周界报警


                              07 烟感报警


                              施工现场工人生活区和办公区人员密度大、易燃物品多、人员消防意识淡薄、用电用火习惯差等因素极易导致火灾发生,烟感报警系统能够在火灾初期探测到燃烧的烟雾,及时发现火情,降低经济损失,避免重大事故发生。


                              08 用电系统监测


                              如下图所示,智能用电监测系统能够为各单位巡检人员提供更加准确有效的安全监管和控制管理,对比传统方式增加远程控制、自动控制、电量统计、能耗监测、浪涌、打火、短路、功率限定、电流限定、定时控制等功能,利用无线智能电表系统,可以自动采集和统计各线路的用电情况,为项目的动态管理提供可靠的数据支撑。


                              用电系统监测


                              09 塔吊安全监控


                              塔机安全监控系统,如下图,可应用在塔机防超载、特种作业人员管理、塔机群塔作业防碰撞等方面,通过传感器实时采集塔机运行数据,监控设备监测到违章操作时发出预警,及时通知到监管人员,起到降低安全生产事故发生,最大限度杜绝人员伤亡。


                              塔吊安全监控


                              10 吊钩可视化


                              塔式起重机吊钩可视化系统通过精密传感器实时采集吊钩高度和小车幅度数据,经计算获得吊钩和摄像机的角度和距离参数,并以此为依据实时控制摄像机镜头的倾斜角度和放大倍数,实时在塔吊驾驶舱内的显示器上展示吊钩周围和下方所钓重物的高清晰视频图像,辅助指导吊物操作,使司机能够快速准确地做出正确操作和判断,解决视觉死角问题,极大地提高操作安全性,如下图所示。


                              视频图像不仅实时呈现在塔吊驾驶舱内显示器上,还同时通过无线网络传送到地面项目部和远端监控平台,以构建完备的塔机视频监控平台,视频最终存储于设备内置的固态硬盘中,便于事故原因定位。


                              吊钩可视化


                              11 施工升降机安全监控


                              施工升降机安全监控系统基于传感器技术、嵌入式技术、数据采集技术和远程数据通信技术,实现运行过程中的实时动态远程监控、报警和告知功能,重点防控施工升降机非法人员操控、维保不及时和安全装置易失效等安全隐患,将运行数据实时传输至控制终端和智慧工地云平台,实现事前安全可看可防,事后留痕可溯可查。


                              12 卸料平台监测


                              卸料平台监控系统在平台内设置重量传感器,将传感器、显示器及声光报警装置连接,实时监测载重数据,并及时上传云平台,可随时监测卸料平台当前状态,当装料超过额定重量时,报警装置自动发出声光预警报警,及时提示现场作业人员立即采取处理措施,


                              如若持续报警,系统将自动记录违章信息,实时将工作数据通过GPRS传输至云平台和手机APP、基本杜绝超重堆码材料的违章行为。


                              13 深基坑支护监测


                              深基坑支护监测系统通过土压力盒、锚杆应力计、孔隙水压计等智能传感设备,实时监测在基坑开挖、支护、地下建筑施工阶段及竣工后周边相邻建筑物、附属设施的稳定情况,对现场监测数据采集、复核、汇总、整理、分析与数据传送,并对超警戒数据进行报警,为设计、施工提供可靠的数据支持,如下图。


                              深基坑支护监测


                              14 高支模监测


                              系统通过安装在模板支架顶部的传感器,实时监测模板支架的钢管承受压力、架体的竖向位移和倾斜度等内容,并通过无线通讯模板将各支撑钢管柱头的传感器数据发送至设备信号接收和分析终端,数据接收终端在收到数据后进行分析,在将数据传送给远程监测系统的同时,计算数据安全性进行计算,并及时将支模架的危险状态通过声光报警、短信发送和平台实时传讯模式传递出去。


                              三、借力智能化技术打造智慧工地


                              某标杆房企运用现代技术打造项目智慧工地平台,应用人脸识别、劳务管理、绿色施工、工程巡检管理、视频监控等十余个智能化管理系统,并大规模应用BIM技术,工地所有环境和物体特征都可以在大数据平台里呈现和交互,打通设计、施工、使用等环节,让建筑的整个生命周期得到科学、充分的管控和维护。


                              工地整体施工状况的AR全景、进入工地的人员、不同区域的人员聚集情况、塔吊等各种施工设备的运转状况以及气温、风向、空气质量等环境信息数据都可通过网络及时传输到专用服务器,并呈现在电脑屏幕和工程师手机APP上,供管理人员随时随地查看。


                              智能化科技助力某标杆施工企业承建项目安全生产,借助视频监控覆盖、无人机实时航拍、塔吊盲区可视化系统等前沿技术,实现施工现场全方位、智能化、可追溯安全管理,打造真正意义上的“智慧工地”。


                              再加之应用BIM 5D技术,建立各专业信息模型,关联进度、清单和合同,对实际工期与计划工期施工过程进行5D模拟,有效优化工期计划和施工方案,并实时提取各个时间段的工作量,全方位分析物资、资金、劳动力,从而实现项目全过程的动态可视化管理。


                              结语


                              智慧工地通过先进技术的综合应用,构建项目建造和运行的智慧环境,推动建筑施工行业向更自动化和智能化的趋势发展,其不仅为项目现场提供信息化管理支撑,便于实时了解施工现场安全情况、质量情况、进度情况等,降低自身管理成本,提升管理水平;还可为主管部门提供信息化监管手段,有效提升监管效率。

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