朱子翔

（浙江交工集團(tuán)股份有限公司，浙江杭州 310051）

0 引言

近年來，我國安全生產(chǎn)事故總體上有所下降，但事故數(shù)量、死亡人數(shù)有所上升（圖1）。過去積累的傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)并沒有完全消除，新的風(fēng)險(xiǎn)還在不斷涌現(xiàn)，在快速發(fā)展的新階段、新理念、新格局之中，對(duì)現(xiàn)階段的安全生產(chǎn)提出了更高的要求，安全生產(chǎn)工作仍處于爬坡過坎期[1]。

圖1 房屋市政工程生產(chǎn)安全事故統(tǒng)計(jì)

在公路工程中，由于工程建設(shè)具有施工周期長、線路多、施工面廣、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、影響因素多等特點(diǎn)[2-3]，使得安全管理工作復(fù)雜困難：各企業(yè)很難快速掌握各項(xiàng)目安全狀況，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行分級(jí)管控，做到有針對(duì)性地實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管控；安全技術(shù)交底不直觀，一線施工人員理解記憶難；現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)風(fēng)險(xiǎn)隱患認(rèn)識(shí)不深刻、不全面，安全意識(shí)薄弱；施工現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，容易存在安全隱患；一線人員需要進(jìn)行復(fù)雜繁瑣的數(shù)據(jù)填報(bào)工作，工作效率低。

當(dāng)前我國大力發(fā)展信息化技術(shù)，為適應(yīng)時(shí)代變化，創(chuàng)新采用信息化管理手段，研發(fā)一套基于信息技術(shù)的數(shù)字安全管理系統(tǒng)，以滿足項(xiàng)目及企業(yè)需求，解決現(xiàn)有安全管理中存在的問題。

1 數(shù)字安全的提出

1.1 數(shù)字安全概念

數(shù)字安全是當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的產(chǎn)物，以“用最低成本實(shí)現(xiàn)安全事故零發(fā)生”為目標(biāo)，以“以人為本，生命至上為核心的工程安全管理理論體系”為基礎(chǔ)，利用“云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、人工智能、BIM”等各種數(shù)字技術(shù)為支撐[1]，貫穿工程建設(shè)全過程，連接安全生產(chǎn)全要素，從而創(chuàng)新安全監(jiān)管體系，構(gòu)建一個(gè)符合新時(shí)代發(fā)展的安全監(jiān)管模式。

1.2 數(shù)字安全的特征

1.2.1 數(shù)字化

利用信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、儲(chǔ)存、處理和反饋，打通不同參與方、不同層級(jí)的數(shù)據(jù)連接，避免信息孤島。提高信息傳遞的效率，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，使安全生產(chǎn)工作線上無紙化辦公，數(shù)字信息化管理。

1.2.2 實(shí)時(shí)性

通過將工程項(xiàng)目主體、人員、施工機(jī)械、各種監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備等進(jìn)行集成連接，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采集，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和有效性，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)管，提高安全監(jiān)管效率。

1.2.3 智能化

利用人工智能對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深度認(rèn)知學(xué)習(xí)，運(yùn)用技術(shù)與算法邏輯進(jìn)行探索，智能交互，建立各種數(shù)據(jù)分析模型，智能評(píng)估、預(yù)測(cè)和決策，提高安全管理科學(xué)分析和決策能力。

2 數(shù)字安全管理系統(tǒng)的應(yīng)用

在公路工程建設(shè)過程中，充分利用信息化，研發(fā)建立一套“BIM+安全信息化”的數(shù)字安全管理系統(tǒng)，對(duì)工程項(xiàng)目實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使管理者對(duì)項(xiàng)目安全狀況與后期安全發(fā)展趨勢(shì)清晰明了。通過系統(tǒng)實(shí)時(shí)辨別風(fēng)險(xiǎn)隱患，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控，基于大數(shù)據(jù)進(jìn)行安全管理決策，減少人為因素對(duì)安全管理的影響，確保項(xiàng)目工程安全全程可管控。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用目前先進(jìn)的SOA（面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)）架構(gòu)，通過接口和協(xié)議整合各類相關(guān)系統(tǒng)，基于各種服務(wù)組件，多層、分布式部署，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，集中存儲(chǔ)項(xiàng)目建設(shè)過程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息。

整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)從邏輯上分為數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)服務(wù)層、核心框架層、模型平臺(tái)層、應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和展現(xiàn)層，以通用性、穩(wěn)定性定層次，同一層次以功能劃分，以上層服務(wù)為導(dǎo)向，逐級(jí)設(shè)計(jì)，逐步細(xì)化平臺(tái)組件的顆粒度。

（1）數(shù)據(jù)源采用主流常用的數(shù)據(jù)庫，包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫MySQL、鍵/值數(shù)據(jù)庫Redis、搜索引擎ElasticSearch、文檔數(shù)據(jù)庫MongoDB[4]。

（2）數(shù)據(jù)服務(wù)層由風(fēng)險(xiǎn)隱患數(shù)據(jù)庫、可視化技術(shù)交底數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫等各種數(shù)據(jù)庫組成。

（3）核心框架層則包括了各類服務(wù)組件：數(shù)據(jù)可視化組件、BIM+GIS 圖形引擎組件等。

（4）模型平臺(tái)層分為3 個(gè)模型：BIM 模型、數(shù)據(jù)模型、業(yè)務(wù)模型。BIM 模型對(duì)應(yīng)的平臺(tái)關(guān)系是進(jìn)行BIM 模型輕量化展示等管理，數(shù)據(jù)模型對(duì)應(yīng)平臺(tái)關(guān)系包括大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、決策輔助等[5]，而業(yè)務(wù)模型對(duì)應(yīng)的平臺(tái)關(guān)系則是系統(tǒng)管理。

（5）應(yīng)用層是整個(gè)系統(tǒng)的功能應(yīng)用，分為4 個(gè)類型：系統(tǒng)管理，項(xiàng)目數(shù)據(jù)錄入的入口；BI 數(shù)據(jù)看板，各類數(shù)據(jù)可視化展示；現(xiàn)場(chǎng)管理模塊，現(xiàn)場(chǎng)安全管理相關(guān)功能應(yīng)用；資料庫模塊，相關(guān)資料文件數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、搜索與查詢。

（6）網(wǎng)絡(luò)層是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署形式，主要采用HTTPS 協(xié)議和Nginx/WSGI 反向代理。

（7）展現(xiàn)層則是系統(tǒng)在使用客戶中的展現(xiàn)形式，主要采用市場(chǎng)最受歡迎的主流形式：網(wǎng)頁端、手機(jī)移動(dòng)端、大屏展示端。

2.1 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估電子沙盤

通過進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定，展現(xiàn)各施工階段不同等級(jí)安全風(fēng)險(xiǎn)情況，有效管控區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)[6]。實(shí)時(shí)展示全線不同等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)分布情況，體現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)類型、風(fēng)險(xiǎn)位置，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)情況進(jìn)行描述，同步展示每一條風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管控措施及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控措施等。安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估電子沙盤可以實(shí)現(xiàn)分層級(jí)、多項(xiàng)目同時(shí)管控。

2.1.1 集團(tuán)、子分公司層級(jí)

集團(tuán)、子分公司層級(jí)電子沙盤看板能夠展現(xiàn)集團(tuán)或子分公司所有在建并錄入系統(tǒng)中的項(xiàng)目的安全風(fēng)險(xiǎn)信息總體情況，包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)總覽、風(fēng)險(xiǎn)源等級(jí)統(tǒng)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)源占比統(tǒng)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)情況應(yīng)對(duì)概覽及當(dāng)月重點(diǎn)關(guān)注風(fēng)險(xiǎn)源列表等，并且可以查看各項(xiàng)目所在地理位置的分布圖（圖2）。通過分布圖可以快速知曉各項(xiàng)目具體所在位置以及各區(qū)域項(xiàng)目分布情況，查詢相關(guān)項(xiàng)目的工程概況、風(fēng)險(xiǎn)源管控情況、各時(shí)間階段不同等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)分布情況等信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)目同時(shí)監(jiān)管。

圖2 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估電子沙盤

2.1.2 項(xiàng)目部層級(jí)

項(xiàng)目部層級(jí)則實(shí)現(xiàn)了單項(xiàng)目的安全監(jiān)管，在地圖中展現(xiàn)項(xiàng)目路線整體走向以及各單位工程路線所在具體位置，可以查看項(xiàng)目整體概況信息，包括項(xiàng)目類型、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目造價(jià)、項(xiàng)目建設(shè)周期、建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位以及項(xiàng)目簡(jiǎn)介等具體信息，幫助管理者快速了解項(xiàng)目信息。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)看板中可以快速查看該項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)源信息總覽，包括風(fēng)險(xiǎn)源統(tǒng)計(jì)概況、風(fēng)險(xiǎn)源等級(jí)統(tǒng)計(jì)概況、風(fēng)險(xiǎn)源占比統(tǒng)計(jì)概況。風(fēng)險(xiǎn)源統(tǒng)計(jì)概況中將要施工風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)量根據(jù)施工計(jì)劃統(tǒng)計(jì)下個(gè)月將要施工的工程存在的風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)量（圖3）。

圖3 項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)電子沙盤

查看未管控風(fēng)險(xiǎn)源可以快速定位風(fēng)險(xiǎn)源的準(zhǔn)確地理位置，以及每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源的具體信息，幫助管理人員精準(zhǔn)管控。所有風(fēng)險(xiǎn)源隨工程施工進(jìn)展及現(xiàn)場(chǎng)巡檢管控情況動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)變化，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)源的動(dòng)態(tài)管理。同時(shí)將風(fēng)險(xiǎn)清單、措施清單、責(zé)任清單相關(guān)聯(lián)，在風(fēng)險(xiǎn)源列表中可以詳細(xì)查看所有風(fēng)險(xiǎn)源的具體信息，包括風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)類型、事故類型、對(duì)應(yīng)的責(zé)任人、風(fēng)險(xiǎn)源相關(guān)的資料附件、對(duì)應(yīng)的措施清單以及風(fēng)險(xiǎn)源在地圖上的準(zhǔn)確地理位置（圖4）。風(fēng)險(xiǎn)源根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)可分為低風(fēng)險(xiǎn)源、一般風(fēng)險(xiǎn)源、較大風(fēng)險(xiǎn)源、重大風(fēng)險(xiǎn)源，按不同顏色在具體線路位置上進(jìn)行標(biāo)注[7]，方便管理人員對(duì)每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行快速精準(zhǔn)定位。通過現(xiàn)場(chǎng)安全巡檢數(shù)據(jù)填報(bào)，可以實(shí)時(shí)查看每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)應(yīng)的措施是否防控到位，對(duì)于未防控到位的風(fēng)險(xiǎn)源，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)施工計(jì)劃提前將安全作業(yè)任務(wù)等信息發(fā)送至相關(guān)責(zé)任人手機(jī)中，提醒相關(guān)人員注意。

圖4 風(fēng)險(xiǎn)源詳細(xì)信息

2.2 可視化安全技術(shù)交底庫

傳統(tǒng)技術(shù)交底采用文字交底、會(huì)議交底、口頭交底等形式[8]，交底內(nèi)容表達(dá)不直觀、不形象，很難表達(dá)清楚一些重難點(diǎn)、復(fù)雜點(diǎn)，造成一線施工人員對(duì)交底的內(nèi)容理解不夠透徹。并且傳統(tǒng)的交底形式較為枯燥，施工人員對(duì)交底內(nèi)容印象不深刻，時(shí)間長后容易逐漸遺忘。且施工現(xiàn)場(chǎng)人員變動(dòng)頻繁，對(duì)于新進(jìn)場(chǎng)的人員需要重新技術(shù)交底，交底工作量大。

可視化安全技術(shù)交底庫將交底形式進(jìn)行創(chuàng)新（圖5），采用可視化的動(dòng)畫視頻的形式進(jìn)行技術(shù)交底，能夠生動(dòng)形象、直觀地表現(xiàn)交底內(nèi)容，有助于施工人員對(duì)技術(shù)交底內(nèi)容的理解。同時(shí)動(dòng)畫視頻的形式表現(xiàn)內(nèi)容豐富多彩，能加深施工人員對(duì)交底內(nèi)容的印象，避免遺忘過快。尤其是對(duì)于新進(jìn)場(chǎng)的施工人員，通過觀看視頻進(jìn)行交底，既能快速理解掌握交底內(nèi)容，同時(shí)也能減少頻繁交底的工作量，使交底更高效。

圖5 可視化安全技術(shù)交底庫

2.3 安全設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)庫

施工現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化是保證施工現(xiàn)場(chǎng)安全的關(guān)鍵，防護(hù)不標(biāo)準(zhǔn)很容易造成安全隱患。施工現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)往往沒有標(biāo)準(zhǔn)化的參照對(duì)象，因此在防護(hù)時(shí)很容易因?yàn)槿藶槭韬鲈斐砂踩雷o(hù)標(biāo)準(zhǔn)化不高，埋下安全隱患。此外，安全管理人員在現(xiàn)場(chǎng)巡檢時(shí)因?yàn)閭€(gè)人專業(yè)知識(shí)水平不同，對(duì)不標(biāo)準(zhǔn)的安全防護(hù)巡檢能力也不同，尤其是剛?cè)肼毜男聠T工，相關(guān)專業(yè)知識(shí)不足，在巡檢時(shí)因?yàn)闆]有對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于防護(hù)是否標(biāo)準(zhǔn)很難判斷，因此易忽視不標(biāo)準(zhǔn)的安全防護(hù)。

安全設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)庫利用BIM 技術(shù)創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化的三維模型，1：1還原標(biāo)準(zhǔn)的安全防護(hù)，包括防護(hù)設(shè)置距離、尺寸，警示標(biāo)志設(shè)置類型、位置等。經(jīng)過輕量化處理后，使BIM 三維模型能夠在移動(dòng)端查看。施工人員在現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)時(shí)參照相應(yīng)的三維模型進(jìn)行防護(hù)設(shè)置，安全管理人員在安全巡檢時(shí)以三維模型作為檢查對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)，將模型中的構(gòu)件與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際防護(hù)一一進(jìn)行對(duì)比，對(duì)不標(biāo)準(zhǔn)的地方能夠快速發(fā)現(xiàn)，避免遺漏，使安全防護(hù)更標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 隱患排查與治理

安全巡檢時(shí)對(duì)隱患部位進(jìn)行拍攝，下發(fā)整改單，責(zé)任人進(jìn)行整改，整改完成后安全員進(jìn)行復(fù)查，自動(dòng)生成臺(tái)賬和整改單[9-10]。整個(gè)過程利用手機(jī)小程序或APP 實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端操作，避免了電腦端繁瑣的數(shù)據(jù)填報(bào)工作。

在系統(tǒng)中錄入問題清單、隱患清單等，在現(xiàn)場(chǎng)巡檢拍照后直接選擇相應(yīng)的問題或隱患，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)的整改意見。對(duì)于清單中沒有的問題或隱患，可以自定義編輯，編輯過后相關(guān)的問題或隱患及對(duì)應(yīng)的整改意見會(huì)自動(dòng)存入數(shù)據(jù)庫中，方便下次遇到同類問題或隱患時(shí)可以直接選擇，盡可能減少施工人員工作量。

利用手機(jī)定位結(jié)合電子沙盤中的路線位置信息或BIM 模型，在現(xiàn)場(chǎng)手機(jī)填報(bào)時(shí)，當(dāng)問題或隱患需要關(guān)聯(lián)構(gòu)件時(shí)，可根據(jù)手機(jī)定位自動(dòng)檢測(cè)出定位附近的所有構(gòu)件信息，巡檢人員只需在檢測(cè)出的構(gòu)件中選擇相應(yīng)構(gòu)件即可。

在數(shù)據(jù)看板中，將填報(bào)的問題或隱患根據(jù)問題（隱患）等級(jí)、未整改、已整改等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)于延期未整改的問題（隱患），系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行警報(bào)預(yù)警，同時(shí)將整改提醒發(fā)送至相關(guān)責(zé)任人的手機(jī)中，提醒其及時(shí)進(jìn)行問題（隱患）整改。

2.5 應(yīng)急中心

建立應(yīng)急中心，對(duì)每個(gè)項(xiàng)目的應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急倉庫、應(yīng)急物資、應(yīng)急人員等進(jìn)行統(tǒng)一管理。在電子沙盤中顯示每個(gè)應(yīng)急倉庫的位置，同時(shí)將應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急物資、應(yīng)急人員錄入到系統(tǒng)中。在手機(jī)程序中設(shè)置一鍵報(bào)警功能，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)施工人員發(fā)生事故時(shí)可以快速報(bào)警，安全指揮中心會(huì)第一時(shí)間報(bào)警警示，并根據(jù)報(bào)警手機(jī)定位在地圖上顯示事故發(fā)生地點(diǎn)，幫助管理人員快速定位事故地點(diǎn)、了解事故詳情。同時(shí)系統(tǒng)還會(huì)將相關(guān)事故信息傳遞給距離事故點(diǎn)最近的應(yīng)急倉庫和應(yīng)急人員，使應(yīng)急人員和物資能第一時(shí)間到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)，節(jié)省救.時(shí)間。此外，系統(tǒng)還會(huì)將應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急措施等相關(guān)應(yīng)急信息發(fā)送至遇險(xiǎn)人員的手機(jī)中，遇險(xiǎn)人員可以根據(jù)應(yīng)急措施在應(yīng)急人員和物資到來之前進(jìn)行應(yīng)急自救，避免遇到二次傷害，盡可能保證自身安全。

對(duì)應(yīng)急倉庫中的應(yīng)急物資進(jìn)行登記統(tǒng)計(jì)，包括應(yīng)急物資的種類、數(shù)量、使用有效期等，每次物資使用后物資信息都會(huì)實(shí)時(shí)更新。對(duì)于數(shù)量少于規(guī)定數(shù)量、使用有效期臨近需要更換的物資，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行警示，提醒管理人員及時(shí)補(bǔ)充、更換應(yīng)急物資，保證應(yīng)急物資的充足性和有效性。

對(duì)每次應(yīng)急活動(dòng)記錄備案，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急資源可管理、應(yīng)急事件可追溯、搶險(xiǎn)過程可指揮、事后評(píng)估有依據(jù)。

2.6 安全監(jiān)控中心

利用各種監(jiān)測(cè)傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、攝像頭、可穿戴設(shè)備、無人機(jī)等實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)隱患實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)通過定位做到人員、設(shè)備的監(jiān)控，在監(jiān)控大屏中實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控信息，包括視頻監(jiān)控畫面、監(jiān)測(cè)傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、人員設(shè)備位置信息等。對(duì)傳感器監(jiān)測(cè)超過安全閾值的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行警報(bào)預(yù)警，提醒管理人員做好相應(yīng)的預(yù)防措施。對(duì)安全隱患做到提前發(fā)現(xiàn)、提前預(yù)警、提前防控，避免風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)化成隱患、隱患轉(zhuǎn)化成事故。

3 結(jié)語

數(shù)字安全是未來工程建設(shè)安全行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，公路工程行業(yè)數(shù)字化發(fā)展相對(duì)較晚，尚處在起步階段，在當(dāng)前新發(fā)展階段、新發(fā)展理念、新發(fā)展格局形勢(shì)下，安全管理數(shù)字轉(zhuǎn)型刻不容緩?；谛畔⒓夹g(shù)的數(shù)字安全管理系統(tǒng)在公路工程中的實(shí)際應(yīng)用，為公路工程安全數(shù)字化管理提供了參考和方向，為公路工程安全管理數(shù)字轉(zhuǎn)型積累了經(jīng)驗(yàn)，有助于實(shí)現(xiàn)以數(shù)字技術(shù)引領(lǐng)公路工程安全可持續(xù)健康發(fā)展，解決安全管理難題，保證每一個(gè)項(xiàng)目的安全。