楊 洲

(湖北文旅荊門集團(tuán)有限公司,湖北 荊門 448000)

0 引言

建筑工程項目施工安全問題直接關(guān)系到人們的生命和財產(chǎn)安全,一直以來都備受社會大眾的關(guān)注和重視。據(jù)統(tǒng)計,建筑工程項目安全事故是其他行業(yè)的2.5倍,加強(qiáng)建筑工程項目施工安全管理不僅是保障施工人員安全的需要,也是減少建筑工程項目安全事故的重要途徑。近年來,信息技術(shù)快速發(fā)展,新一代信息通訊技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個行業(yè),BIM,5G,物聯(lián)網(wǎng),云計算,大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)在建筑領(lǐng)域得到的應(yīng)用,對于建筑工程項目管理起到了非常重要的作用[1-2]。國家也出臺了一系列政策,推進(jìn)新一代通訊技術(shù)在建筑工程項目中應(yīng)用和發(fā)展。由此可見,新一代通訊技術(shù)的應(yīng)用是建筑工程項目管理未來發(fā)展的趨勢和方向。一些研究分析了這些新興信息技術(shù)在建筑工程項目設(shè)計、施工中的應(yīng)用,構(gòu)建了許多促進(jìn)工程項目實施的管理信息系統(tǒng),為我國建筑業(yè)智能建造提供了有力的支撐。然而,這些新興信息技術(shù)在建筑工程項目安全管理中的應(yīng)用較少。BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是新一代信息通訊技術(shù)的典型代表,本文研究了BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑工程項目安全管理中的應(yīng)用,提出BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和建筑工程項目安全管理過程的融合方法與建議,提高我國建筑工程項目安全管理水平,為我國智能建造在建筑工程項目安全方面的發(fā)展提供借鑒和參考[3]。

1 BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念和重要性

1.1 BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念

BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是新興的信息技術(shù),與智能建造具有緊密聯(lián)系。隨著研究的不斷深入,BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念也被不斷深化。BIM技術(shù)不僅僅是一個建筑工程項目建模軟件,更不是一個簡單的建筑模型,而是涉及多個建筑工程項目實施階段,具有可視化、動態(tài)模擬、跨組織協(xié)調(diào)、實時優(yōu)化等特點的信息平臺,在BIM技術(shù)支撐的平臺上建筑工程項目各參與方可以實現(xiàn)跨時間、跨空間的交流和溝通。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則涵蓋了信息收集、信息處理、信息傳遞和信息應(yīng)用等,通過具有高性能的信息傳感器結(jié)合網(wǎng)絡(luò),將多個人或物體連接在一起,最大限度提高了信息交互。在建筑工程項目實施過程中會產(chǎn)生大量的信息,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以有效地進(jìn)行信息收集、分析處理和應(yīng)用,從而提高各參與方之間的信息傳遞效率。

1.2 BIM技術(shù)無物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑工程項目安全管理中的重要性

BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑工程項目安全管理中的應(yīng)用改變了以往人員監(jiān)督的傳統(tǒng)安全管理模式,這并不是代表完全改變傳統(tǒng)的安全管理模式,而是將BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與原有的安全管理模式相融合,補(bǔ)充人員監(jiān)督的安全管理的不足,減少管理盲區(qū),從而提升安全管理效率,減少安全事故的發(fā)生,有效的做到事前控制[4-5]。BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與建筑工程項目安全管理相融合主要體現(xiàn)在三個方面:

1)BIM技術(shù)具有可視化功能,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有感知功能,可以運(yùn)用這些功能對建筑工程項目現(xiàn)場各種對象進(jìn)行可視化的信息提取,包括所處的位置、時間、移動速度和軌跡等等,這有助于建筑工程項目安全管理人員全面掌握施工現(xiàn)場的安全狀況,例如設(shè)備、現(xiàn)場環(huán)境、人員安全行為等等,以此分析和評判建筑工程項目施工現(xiàn)場的安全狀態(tài)。

2)BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以做到對建筑工程項目現(xiàn)場進(jìn)行實時監(jiān)控,通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的感知和信息快速傳遞,可以將現(xiàn)場的各類信息準(zhǔn)確地傳遞給安全管理人員,并通過BIM技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)定位,以此制定具有針對性的措施消除安全隱患,減少安全事故發(fā)生的風(fēng)險。

3)BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用可以將建筑工程項目現(xiàn)場的海量信息進(jìn)行相互關(guān)聯(lián),通過對這些信息進(jìn)行規(guī)律性分析和結(jié)構(gòu)化,找到安全事故發(fā)生的影響因素之間的邏輯和因果關(guān)系,為建筑工程項目安全管理人員提供更為準(zhǔn)確的建議和參考數(shù)據(jù)。因此,BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提高建筑工程項目安全管理效率。

2 基于BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的危險源識別方法

危險源識別一直以來都是建筑工程項目安全管理中重要的方法。危險源的起因主要包括人的行為原因、物的狀態(tài)原因以及環(huán)境因素等。建筑工程項目實施過程中存在許多不同種類的危險源,有些危險源比較明顯和常見,比較容易識別,而大多數(shù)危險源比較隱蔽,難以被直接發(fā)現(xiàn)。傳統(tǒng)危險源識別主要是通過專家和現(xiàn)場工作人員的實踐經(jīng)驗判別,從而制定相應(yīng)的措施。傳統(tǒng)危險源識別方法相對主觀,建筑工程項目施工現(xiàn)場復(fù)雜多變,這種風(fēng)險源識別方法的準(zhǔn)確度不高。BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用可以對建筑工程項目施工現(xiàn)場進(jìn)行實時監(jiān)控,并通過一系列算法對收集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合分析,從而判斷建筑工程項目現(xiàn)場的危險源。這種方法改變以往傳統(tǒng)危險源識別方法的主觀性和時間上的滯后性,可以有效地降低安全事故的發(fā)生?；贐IM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)危險源識別方法具體如下。

2.1 基于BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的危險源的建模

BIM技術(shù)具有可視化建模功能,可以將建筑工程項目實施過程采用三維可視化模型的方式進(jìn)行展示。在建筑工程項目安全管理中,依據(jù)具體工程項目資料、安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、類似項目事故案例等等,建立危險源信息資源庫,運(yùn)用BIM技術(shù)構(gòu)建建筑工程項目危險源模型和建筑信息模型,并使之相互關(guān)聯(lián),讓建筑信息模型中的各種構(gòu)件與危險源信息相對應(yīng),通過模型分析,初步分析建筑工程項目現(xiàn)場安全狀態(tài)。然后,運(yùn)用BIM技術(shù)的動態(tài)模擬功能,在虛擬環(huán)境中對建筑工程項目施工現(xiàn)場安全情況進(jìn)行動態(tài)模擬,例如施工工藝、程序、方案執(zhí)行、機(jī)器設(shè)備運(yùn)行等,通過這種施工動態(tài)模擬,將建筑工程項目實施細(xì)節(jié)直觀地展示在安全管理人員的面前,便于安全管理人員提前發(fā)現(xiàn)安全隱患,從而做出相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化。

2.2 基于BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的危險源的監(jiān)測

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將物體的各種信息進(jìn)行收集、處理和關(guān)聯(lián)。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的這種萬物互連的功能運(yùn)用到建筑工程項目施工安全監(jiān)測中實現(xiàn)建筑工程項目現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、識別、分析和定位等。同時,收集的這些監(jiān)測數(shù)據(jù)通過關(guān)聯(lián)性信息處理后,可以為建筑工程項目安全管理人員提供準(zhǔn)確和具有參考性的實時數(shù)據(jù)與分析結(jié)果,有助于安全管理人員做出有效的決策。此外,建筑工程項目所處的環(huán)境對于施工安全具有非常重要的影響。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以通過大數(shù)據(jù)進(jìn)行各種信息的收集和整理,其中包括各種環(huán)境信息,例如颶風(fēng)、暴雨、大霧等極端天氣。同時,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以通過各種傳感器、無線射頻等技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測,將這些技術(shù)運(yùn)用于塔吊、垂直升降機(jī)、重要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)建、人員進(jìn)出和相應(yīng)的安全行為等等,通過對這些事故風(fēng)險較高的部位進(jìn)行及時有效的數(shù)據(jù)監(jiān)控,有助于建筑工程項目安全管理人員做出合理的決策。

2.3 基于BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的危險源的預(yù)警

在BIM技術(shù)對危險源建模和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對危險源進(jìn)行實時監(jiān)控的基礎(chǔ)上,可以進(jìn)一步將這兩種新興技術(shù)在建筑工程項目安全管理方面進(jìn)行融合應(yīng)用,對于危險源作為合理的判斷、定位和預(yù)警。對于所處復(fù)雜環(huán)境的建筑工程項目,由于區(qū)域大、環(huán)境變化大、施工人員工作分散和交叉作業(yè),通過傳統(tǒng)管理方式很難進(jìn)行有效的安全管理?？梢越柚恍┐┐魇皆O(shè)備,結(jié)合BIM模型和物聯(lián)網(wǎng)信息傳遞、分析和處理等功能,將現(xiàn)場施工和管理人員進(jìn)行準(zhǔn)確的定位與記錄,在監(jiān)測其活動軌跡的基礎(chǔ)上,設(shè)置相應(yīng)的禁區(qū),一旦有工作人員進(jìn)入禁區(qū),則會通過穿戴式設(shè)備對其進(jìn)入預(yù)警和警告提示,避免工作人員進(jìn)入危險區(qū)域。此外,BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合在進(jìn)行危險源預(yù)警的同時,還可以對施工現(xiàn)場進(jìn)行全面的監(jiān)控,及時反饋信息,準(zhǔn)確定位危險源,使得建筑工程項目安全管理效率大幅提升。

3 案例分析

為了降低工程項目安全風(fēng)險,某大型工程項目將BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)建了基于BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的安全管理系統(tǒng)平臺,通過智能化方法進(jìn)行危險源識別和預(yù)警。

3.1 工程概況

某地區(qū)文化館建設(shè)項目,工程規(guī)劃建設(shè)用地約46 866.67 m2,總建筑面積為5.75萬m2。其中地下室面積1.7萬m2,地上部分面積4.05萬m2。大劇院地上5層,地下1層。項目部基于BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建了智慧云平臺,對項目進(jìn)行全面、全過程的智慧管理[6]。平臺主要涵蓋BIM+、勞務(wù)實名制管理、綠色施工、設(shè)備監(jiān)測、危險源監(jiān)測、視頻監(jiān)控、工程資料協(xié)同等模塊。在安全管理方面,采用項目數(shù)字化管理系統(tǒng)+BIM技術(shù)+人工智能設(shè)備,將各種軟硬件系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成到一個統(tǒng)一的平臺,基于平臺將各子應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一呈現(xiàn),形成互聯(lián),智能識別項目風(fēng)險并預(yù)警[7]。

3.2 基于BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的危險源識別系統(tǒng)應(yīng)用

在本工程項目中,基于系統(tǒng)平臺的危險源識別應(yīng)用主要在危險源及人員、環(huán)境數(shù)據(jù)采集和建模、設(shè)備與環(huán)境監(jiān)測以及危險源預(yù)警等方面。

在數(shù)據(jù)采集方面,通過無人機(jī)采集施工現(xiàn)場全景數(shù)據(jù),如圖1所示。利用BIM技術(shù)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和建模,模型中具有標(biāo)記、測量、查看高程和坐標(biāo)等屬性信息,如圖2所示。通過與實時監(jiān)控的施工現(xiàn)場進(jìn)行對比分析,為安全方案制定、施工過程監(jiān)管提供支持[8]。

在設(shè)備與環(huán)境監(jiān)測方面,運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對建筑工程項目與危險源涉及的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析[9]。通過一系列參數(shù)設(shè)置,對現(xiàn)場人員情況,PM2.5,PM10,溫度,濕度,噪聲等環(huán)境信息進(jìn)行監(jiān)測,如圖3所示。

在危險源預(yù)警方面,通過在現(xiàn)場部署的監(jiān)控攝像頭、傳感器等監(jiān)測設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對人貨電梯、塔吊、升降機(jī)、卸料平臺、標(biāo)養(yǎng)室、雨水收集等進(jìn)行監(jiān)控,分析現(xiàn)場作業(yè)情況,實時掌握施工動態(tài)。對于違章操作發(fā)出預(yù)警、報警的同時,自動終止機(jī)械危險動作。通過對現(xiàn)場重大危險源進(jìn)行監(jiān)測,例如高支模、深基坑、大體積混凝土和鋼結(jié)構(gòu)等,將平時不容易發(fā)現(xiàn)的問題數(shù)據(jù)化,直觀地分析在施工過程中各種危險源的受力情況,及時制定相應(yīng)的處理方案,有效避免和減少安全事故的發(fā)生[10]。

4 結(jié)語

施工安全是建筑工程項目順利實施的重要保障,也直接關(guān)系到人們的生命財產(chǎn)安全?，F(xiàn)階段建筑工程項目呈現(xiàn)規(guī)模大、技術(shù)難度高、投資量巨大等特點,這也增加了建筑工程項目安全風(fēng)險[11]。BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新一代信息通訊技術(shù)的典型代表,這些技術(shù)在建筑工程項目安全管理中的綜合應(yīng)用可以有效提高安全管理的效率,降低建筑工程項目施工安全風(fēng)險,減少安全事故發(fā)生。在實際操作過程中,可以將BIM技術(shù)與施工現(xiàn)場結(jié)合,并輔以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),利用BIM建模、虛擬施工、碰撞檢查識別出危險源、優(yōu)化施工方案、合理安排材料設(shè)備空間布置、監(jiān)管施工質(zhì)量與安全等。