穆 健 于澤濤 劉 浩 于海深 龐衛(wèi)濤 郭 凱 姚文山 李躍波 陳 濤

(中國建筑第八工程局有限公司華北公司，天津 300010)

1 概述

黨的十八大以來，習(xí)近平總書記對安全生產(chǎn)工作空前重視，明確了“發(fā)展決不能以犧牲人的生命為代價”這條不可逾越的紅線，發(fā)表了系列重要講話，闡明了安全發(fā)展的新理念、新思想、新戰(zhàn)略，其中提出了“必須依靠科技創(chuàng)新提升安全生產(chǎn)水平”的發(fā)展方向。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和工程建設(shè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的粗放式的、落后的現(xiàn)場管理方式不能迎合經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求，施工現(xiàn)場由于管理不到位帶來的經(jīng)濟(jì)損失不容小覷，打造科技化、智能化的現(xiàn)場管理已經(jīng)成為一種時代的趨勢。

本文集成天津分公司所轄的腫瘤醫(yī)院、污水廠、中海創(chuàng)、普天、渤龍湖、海上花苑、雙港新家園、黨校、平泰大廈等十個大型項(xiàng)目或創(chuàng)優(yōu)項(xiàng)目為例，結(jié)合“科技”與“智慧”的助力積極推進(jìn)各項(xiàng)目的總承包管理能力的不斷提升。

2 智慧云平臺系統(tǒng)

智慧云平臺系統(tǒng)，即“工地大腦”。基于BIM的協(xié)同工作，具體體現(xiàn)在設(shè)計(jì)管理、方案策劃、施工管理、運(yùn)行維護(hù)這四個方面，通過整合各項(xiàng)軟硬件資源集成一個公有云平臺，現(xiàn)場管理人員可在電腦、手機(jī)及平板等終端登錄智慧工地云平臺APP，全方位、不定時地查看現(xiàn)場施工情況。本文智慧應(yīng)用系統(tǒng)由安全輔助類、智能工具類、功能增強(qiáng)類、科技引領(lǐng)類、管理提升類五大類25項(xiàng)應(yīng)用組成。

2.1 安全輔助類

2.1.1BIM-VR安全教育

工人入場前通過VR設(shè)備模擬高空墜物、高空墜落、基坑坍塌等18個場景事故案例模擬，讓工人切身體驗(yàn)，規(guī)范施工作業(yè)行為。將VR安全教育與傳統(tǒng)講解式教育相結(jié)合，統(tǒng)一設(shè)置在安全教育服務(wù)大廳內(nèi)，見圖1。

與傳統(tǒng)的安全教育，BIM-VR技術(shù)具有占地小、易周轉(zhuǎn)，場景多、體驗(yàn)真實(shí)的特點(diǎn)。通過BIM-VR技術(shù)的應(yīng)用，使用受教育人員身臨其境地體驗(yàn)事故真實(shí)場景，達(dá)到教育的目的。

2.1.2塔吊安全監(jiān)控管理系統(tǒng)

在塔吊上轉(zhuǎn)向傳感器、高度傳感器、力矩傳感器等設(shè)備，現(xiàn)場管理人員通過智能化APP實(shí)時觀測塔吊的運(yùn)行情況及使用效率等。

通過運(yùn)用塔式起重機(jī)安全監(jiān)控管理技術(shù)，有效限制了塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)角度，通過手機(jī)APP可隨時掌握群塔作業(yè)的情況，了解吊重、風(fēng)速、大臂及小車位置及吊頻吊次變化等，限位異常及時報警并暫停作業(yè)，異常排除后恢復(fù)塔式起重機(jī)作業(yè)。

2.1.3塔吊吊鉤可視化

在地面材料調(diào)運(yùn)處距離駕駛室較遠(yuǎn)、駕駛室和材料吊運(yùn)點(diǎn)之間存在建筑物等障礙物以及霧霾天氣等因素導(dǎo)致塔吊司機(jī)無法及時直觀地了解到吊運(yùn)情況，針對以上難題，實(shí)行塔吊吊鉤可視化系統(tǒng)，在塔吊大臂末端安裝攝像頭，塔吊駕駛室安裝顯示器，塔司可以直觀了解施工情況，同時視頻信息也可即時同步到智慧工地終端，供管理人員了解查看。

2.1.4施工升降機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)

施工升降機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)，重點(diǎn)針對施工升降機(jī)“非法人員操控施工升降機(jī)”和“維保不及時，安全裝置易失效”等安全隱患，一方面通過高端生物識別技術(shù)，利用人臉的唯一性及便利性，實(shí)現(xiàn)升降機(jī)操作人員的持證上崗，有效控防“人的不安全行為”；一方面強(qiáng)化源頭管理，通過維保周期智能化提醒模塊，實(shí)現(xiàn)維保常態(tài)化監(jiān)管，有效預(yù)防“物的不安全狀態(tài)”。同時結(jié)合無線通訊模塊，更可實(shí)時將施工升降機(jī)運(yùn)行全過程數(shù)據(jù)傳輸并留存至云平臺(PC端手機(jī)端)及升降機(jī)黑匣子上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)事后留痕可溯可查，事前安全可看可防。

通過運(yùn)用施工升降機(jī)指紋/人臉識別技術(shù)，可有效的防止非電梯司機(jī)擅自開啟電梯的行為，有效杜絕非特種作業(yè)人員的上崗問題，避免因違章操作而引起的電梯高墜事故的發(fā)生。

2.1.5沖孔鋼板網(wǎng)技術(shù)

沖孔鋼板網(wǎng)技術(shù)是將外腳手架的傳統(tǒng)密目式安全網(wǎng)改為沖孔鋼板網(wǎng)，既解決了架體防護(hù)的沖擊破壞，又保證了消防安全，美觀實(shí)用，提高了周圍率。

2.1.6綜合安全體驗(yàn)館

現(xiàn)場設(shè)置集裝箱式綜合安全體驗(yàn)館，工人入場前需親身體驗(yàn)方可進(jìn)場作業(yè)，綜合安全體驗(yàn)館包括高空墜落體驗(yàn)、安全帽撞擊體驗(yàn)、密閉空間作業(yè)體驗(yàn)及救生器材演示、高處作業(yè)爬梯、觸電模擬、墻體坍塌模擬等15種體驗(yàn)，見圖2。

與一對一的VR安全教育相比，綜合安全體驗(yàn)館可以一對多進(jìn)行體驗(yàn)，與施工現(xiàn)場場景相一致，體驗(yàn)真實(shí)，互動性強(qiáng)，體驗(yàn)深刻，能夠達(dá)到安全教育的目的，而且印象深刻。

2.2 智能工具類

2.2.1深基坑智能檢測系統(tǒng)

施工時預(yù)先埋設(shè)土壓力盒、錨桿應(yīng)力計(jì)、孔隙水壓計(jì)、靜力水準(zhǔn)儀、裂縫計(jì)等傳感器，設(shè)置深基坑智能檢測系統(tǒng)，24 h全方位的智能化監(jiān)測基坑的變形情況，并將變形情況繪制成曲線，更加直觀的呈現(xiàn)給現(xiàn)場管理人員。深基坑智能化監(jiān)測系統(tǒng)主要包括四個方面：一是支護(hù)樁樁頂水平位移、豎直位移監(jiān)測；二是坡頂水平、豎直位移檢測；三是支護(hù)樁深層水平位移監(jiān)測；四是地下水位監(jiān)測。

運(yùn)用深基坑支護(hù)變形監(jiān)測技術(shù)，可隨時掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)支撐的水平位移等信息，通過預(yù)先設(shè)定的報警值，系統(tǒng)對超警點(diǎn)位進(jìn)行自動報警，為深基坑穩(wěn)定性提供了實(shí)時的數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.2.2高支模智能檢測系統(tǒng)

高支模架體搭設(shè)時，安裝無線傾角傳感器、無線位移傳感器、無線壓力傳感器及無線聲光報警器等實(shí)時監(jiān)測架體的水平位移、模板沉降位移、立桿軸力、立桿傾角等方面，保障施工安全。各項(xiàng)安全數(shù)據(jù)秒級傳輸，確保同步聲光預(yù)警，便于緊急隱患排查和安全疏散等，高支模監(jiān)測預(yù)警云平臺，手機(jī)與網(wǎng)頁同步監(jiān)測，數(shù)據(jù)監(jiān)測精確至微米級，保障施工安全。

中電科46所支模高度12 m，渤龍南苑車庫頂板厚度550 mm，通過高支模監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，使管理人員在手機(jī)上及時掌握鋼管受壓、架體位移及傾斜角度的變化，模架的穩(wěn)定性在平臺終端上一目了然。

2.2.3智能水電監(jiān)測系統(tǒng)

在現(xiàn)場及生活區(qū)水管及電線處安裝智能水表、智能電表，自動遠(yuǎn)程讀取水、電表數(shù)據(jù)，并可按照月、日、時統(tǒng)計(jì)，同時生活區(qū)檢測出熱得快、電磁爐、取暖器等惡意用電，保障現(xiàn)場及生活區(qū)的用電安全。

2.2.4卸料平臺荷載監(jiān)測系統(tǒng)

系統(tǒng)通過安裝在卸料平臺鋼絲繩的應(yīng)力傳感器，實(shí)時監(jiān)測卸料平臺的荷載，并通過無線通訊模塊將卸料平臺主鋼絲繩的應(yīng)力傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送至設(shè)備信號接收和分析終端。

通過應(yīng)用卸料平臺限載監(jiān)測技術(shù)，可使管理人員通過電腦或手機(jī)隨時掌握卸料平臺的荷載信息，避免超載，及時糾正違章作業(yè)行為。

2.2.5煙感預(yù)警系統(tǒng)

施工現(xiàn)場工人生活區(qū)和辦公區(qū)人員密度大、易燃物品多、人員消防意識淡薄、用電用火吸煙等習(xí)慣性違章極易導(dǎo)致火災(zāi)事故的發(fā)生。煙感報警系統(tǒng)能夠在火災(zāi)初期探測到燃燒的煙霧，及時發(fā)現(xiàn)火情，降低損失和挽回生命。將煙霧報警器安裝在每個宿舍的吊頂上，可以對火災(zāi)初期的煙霧顆粒濃度報警，一旦達(dá)到一定數(shù)值，設(shè)備立刻向報警主機(jī)發(fā)出報警信號，管理人員可在第一時間了解具體宿舍的火災(zāi)隱患，使生活區(qū)火災(zāi)隱患得到及時有效地解決。

當(dāng)宿舍發(fā)現(xiàn)煙霧時消防報警控制器能自動報警，顯示宿舍號；當(dāng)宿舍室內(nèi)溫度大于60 ℃時，聯(lián)動噴淋系統(tǒng)自動灑水噴淋。能夠在火災(zāi)初期將事故苗頭徹底消滅，有效控制了生活區(qū)火災(zāi)事故的發(fā)生。

2.3 功能增強(qiáng)類

2.3.1無人值守地泵系統(tǒng)

無人值守地泵系統(tǒng)可用于車輛的自動識別及監(jiān)控，減少了流動人員及車輛的不確定性安全風(fēng)險，避免鋼筋、水泥、混凝土等材料的缺斤少兩，系統(tǒng)可自動記錄、匯總、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)同時也節(jié)省了人力物力。

2.3.2揚(yáng)塵監(jiān)測自動噴淋系統(tǒng)

揚(yáng)塵監(jiān)測自動噴淋系統(tǒng)可自動監(jiān)測噪聲，PM10,PM2.5或TSP，同時對噪聲、揚(yáng)塵的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，智能化開啟噴淋工作。

近年來政府主管部門越來越強(qiáng)烈地認(rèn)識到霧霾天氣對于老百姓日常生活的惡劣影響，建委及環(huán)保部門的揚(yáng)塵專項(xiàng)檢查也越來越頻繁，應(yīng)用揚(yáng)塵噪聲監(jiān)測和噴淋聯(lián)動技術(shù)，可有效地降低施工揚(yáng)塵給周邊居民帶來的煩惱和投訴，避免主管部門突擊檢查項(xiàng)目應(yīng)對不及時造成通報及媒體曝光。

2.3.3溜管技術(shù)

為了減少混凝土的泵送離析并加快混凝土的澆筑工作，現(xiàn)場采用溜管技術(shù)。直徑為500的鋼管，通過支架固定在基坑邊坡位置，混凝土罐車直接將混凝土放入鋼管內(nèi)，混凝土在自重的作用下流動至底板及赤壁處。溜管技術(shù)在加快施工進(jìn)度的同時減少了混凝土的泵送費(fèi)用。

2.4 科技引領(lǐng)類

2.4.1BIM+平面布置

將現(xiàn)場的平面布置通過BIM以三維模型的形式展現(xiàn)出來，找出平面布置不合理之處的同時提高現(xiàn)場平面布置的合理性?，F(xiàn)場的平面布置一目了然，方便現(xiàn)場的施工工作。

2.4.2BIM+方案模擬及危險源辨識

利用BIM推演施工工藝，辨識施工過程危險源，制定方案及控制措施。

針對天津東郊污水處理廠項(xiàng)目1 600 mm尺寸管道安裝難題，選擇合適位置預(yù)留洞口，采用BIM技術(shù)模擬吊裝方案。

2.4.3BIM+可視化交底

利用BIM模型，對現(xiàn)場管理人員進(jìn)行可視化交底，通過BIM的碰撞，找出圖紙中的不合理之處，提前進(jìn)行圖紙優(yōu)化。同時利用BIM進(jìn)行管線排布，提高施工質(zhì)量，減少施工工期。

2.5 管理提升類

2.5.1物業(yè)化勞務(wù)實(shí)名制管理

對進(jìn)場的勞務(wù)工人進(jìn)行實(shí)名制登記、建檔備案、進(jìn)場體檢、張貼標(biāo)識等。同時發(fā)放手環(huán)，勞務(wù)工人可通過手環(huán)在生活區(qū)購物、洗衣、健身、就餐等服務(wù)，同時項(xiàng)目展開安全文明之星活動，對表現(xiàn)良好的工人手環(huán)充值作為獎勵。

2.5.2易檢系統(tǒng)

現(xiàn)場管理人員每天對現(xiàn)場隱患情況進(jìn)行檢查，遇到隱患情況，登錄易檢系統(tǒng)，上傳隱患照片，并對隱患進(jìn)行分類，指定整改責(zé)任人，指定整改期限，整改完成后及時在APP中拍照反饋，這樣形成一個閉合的回路。

對現(xiàn)場危險部位設(shè)置巡更點(diǎn)，通過電子打點(diǎn)的方式查看是否對已設(shè)定的重大危險源部位和重大風(fēng)險點(diǎn)位的檢查。

渤龍南苑項(xiàng)目還將移動電子巡更技術(shù)應(yīng)用到混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的檢查，通過比對分包管理人員與總包管理人員巡更時間，對混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量檢查的及時性進(jìn)行跟蹤。目前已對該創(chuàng)新技術(shù)申請了專利，并已受理。

2.5.3智慧廣播

現(xiàn)場及工人生活區(qū)安裝智慧廣播系統(tǒng)。廣播系統(tǒng)可以用于應(yīng)急指揮，提高應(yīng)急速度，便于工人直接掌握制度、獎罰等信息，同時省去集合大量工人集體教育的時間。

2.5.4危險作業(yè)移動審批

現(xiàn)場危險作業(yè)如動火等進(jìn)行移動終端審批，加快了審批流程，有效通過終端系統(tǒng)形成作業(yè)前審批、易燃物清理、作業(yè)人員證件提交審核、消防措施實(shí)施情況、作業(yè)后火源消滅等閉合環(huán)節(jié)。

2.5.5無線WIFI+安全教育

工人可以搜到項(xiàng)目部提供的無線WIFI網(wǎng)絡(luò)信號，在上網(wǎng)前需要經(jīng)過安全認(rèn)證，回答關(guān)于安全的試題，通過認(rèn)證后便可自由上網(wǎng)，在潛移默化中要求工人必須了解建筑施工中的安全知識，提高安全意識，提高工人的安全素質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到減少安全事故的目的。在上網(wǎng)之前或每上網(wǎng)2 h，需要通過回答1道～3道安全教育試題的方式驗(yàn)證上網(wǎng)。通過提前設(shè)定，系統(tǒng)自動隨機(jī)抽取安全教育題庫中的安全試題供上網(wǎng)者回答，基本實(shí)現(xiàn)每次登錄問題不重復(fù)，起到安全教育的目的。

3 實(shí)施效果及評價

現(xiàn)場管理人員通過登錄智慧云平臺系統(tǒng)，可對現(xiàn)場的勞務(wù)管理、安全教育、安全交底、智慧之眼、安全之星、安全檢查、安全管理、機(jī)械設(shè)備管理等進(jìn)行實(shí)施監(jiān)管，在提高現(xiàn)場的管理效率的同時，使管理工作更加的信息化、智能化和便捷化。

天津分公司所轄的腫瘤醫(yī)院、污水廠、中海創(chuàng)、普天、渤龍湖、海上花苑、雙港新家園、市委黨校、平泰大廈等10個大型項(xiàng)目或創(chuàng)優(yōu)項(xiàng)目運(yùn)用智慧工地建設(shè)，在安全輔助類、智能工具類、功能增強(qiáng)類、科技引領(lǐng)類、管理提升類五大類25項(xiàng)成果應(yīng)用實(shí)踐，取得了良好的效果，社會各界觀摩交流學(xué)習(xí)近千人次，在智慧建造方面具有很強(qiáng)的推廣效果，為智慧工地建設(shè)方面提供有力的經(jīng)驗(yàn)借鑒。