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        安全生產常態化不是夢!只看它就知道了!

        發布時間:2020-11-25來源:分享:

        隨著信息技術的發展和建設單位信息化建設的不斷深入,越來越多的智能化設備及信息化平臺作為輔助管理手段在工程建設中得到有效應用,并經由相關專業人員逐步整合,集成為智慧工地系統。


        智慧工地是建立在高度信息化基礎上的一種支持對人和物全面感知、施工技術全面智能、工作互通互聯、信息協同共享、決策科學分析、風險智慧預控的新型信息化手段。2017年《中國建筑施工行業信息化發展報告智慧工地應用與發展》系列報告發布,標志著我國建筑施工行業從傳統管理向信息化管理的轉變,是實現建筑工程施工安全常態化管理的新趨勢。


        近年來,智慧工地市場規模呈穩步上升態勢,如下圖,但是目前我國大多數企業對智慧工地的應用尚處于探索階段,且常見于現場質量、安全、進度、材料管理等模塊。


        本文主要梳理智慧工地的架構4個層面,及其在建筑工程施工現場安全管理中常用的14個模塊,并以標桿房企為例,簡要介紹智慧工地目前的應用情況,以期為房企、建設施工企業、政府監管部門等提供工地現場管理信息化參考,智能化地輔助科學決策,促進工程管理水平提高。



         2014年-2019年智慧工地市場規模走勢圖     


        一、智慧工地架構的四個“面”


        智慧工地運用信息化手段,通過三維設計平臺對工程項目進行精確設計和施工模擬,圍繞施工過程管理,建立互聯協同、智能生產、科學管理的施工項目信息化生態圈,并將此數據在虛擬現實環境下與物聯網采集到的工程信息進行數據挖掘分析,提供過程趨勢預測及專家預案,實現工程施工可視化智能管理,以提高工程管理信息化水平,從而逐步實現工程施工現場常態化管理。


        如下圖所示,智慧工地整體架構可以分為感知層、網絡層、支撐層和應用層4個層面,感知層(視頻設備/傳感器等)產生的海量數據,通過云存儲在系統中進行數據計算,實現整個施工過程可模擬、施工風險可預見、施工過程可調整、施工進度可控制、施工各方可協同的智慧管理過程。


        智慧工地系統架構


        第一個層面是感知層,負責采集前端各類感知設備的數據信息,感知設備包含球型攝像機、槍型攝像機、人員信息采集設備、重量/高度/角度/幅度傳感器、揚塵噪聲傳感器、水平/傾角/位移傳感器、車輛信息采集設備等。


        第二個層面是網絡層,作為感知層和支撐層的數據傳輸通道,負責將前端各類感知數據傳輸給管理平臺,并將平臺的各類指令傳輸至前端,主要包含互聯網、物聯網、無線專網等。


        第三個層面是支撐層,負責將網絡層傳輸的各類感知設備進行數據匯聚、整理、分析,應用到各個系統模塊中。支撐層分為數據中心和功能模塊兩部分,數據中心包含項目數據、企業數據、人員數據、業務數據、視頻數據等;功能模塊包含人臉識別勞務實名制、VR安全教育、視頻監控、揚塵噪聲、車輛進出管理、紅外入侵報警、便攜周界防護、煙感報警、用電監測、塔機安全監控、吊鉤可視化、施工升降機安全監控、卸料平臺監測、深基坑監測、高支模監測、腳手架監測等功能。 


        第四個層面是應用層,可以有效了解管理流程和管理的細節,對現場管理系體系進行完善,通過信息化管理平臺整合所有的移動設備,并且促進其在終端集成,有效地提取和分析數據,建立統一的數據庫,如下圖所示。


        某舊城改造項目效果圖


        智慧工地與傳統工地在安全生產管理上對比優勢主要體現在預先控制及動態管理。


        智慧工地可通過攝像機、傳感器等感知設備提前發現施工現場即將出現或已經出現的安全風險,及時制定措施、控制危害、降低風險、避免意外的發生,才能實現真正的零事故、零隱患、零違章。


        再則,智慧工地可通過數據分析等發現安全生產管理過程中的環境變化并快速適應,及時調整管理思路達到動態管理,重在過程把控和執行力,通過不斷完善,實現施工現場安全生產常態化管理。


        二、智慧工地在安全生產管理中的應用


        通過發揮智慧工地的特點和優勢,探索其與安全生產管理融合的切入點,以實現智慧工地在安全生產常態化管理中的應用,進一步提升安全生產管理的信息化建設水平,對促進安全生產管理水平提升、助力建筑業持續安全健康發展具有重要意義。


        通過智慧工地終端設備對人(人員)、機(機械設備)、物(物資材料)、法(工作方法)、環(工作環境)等安全生產管理的重要對象進行監控,對海量數據智能分析和風險預控,及時預警并為管理人員作出決策提供技術支撐,為工地項目的安全保駕護航。


        01 人臉識別勞務實名制


        建筑施工行業具有勞動人員多、工作復雜、難度大等特點,傳統管理模式很難對勞務人員進行合理有效的管理。為規范勞務管理行為,落實管理責任,可用信息化手段構建智慧工地勞務實名制管理平臺,利用大數據和信息處理等對勞務人員的實名制登記、進出實時考勤、教育培訓、現場作業、多方協同等全流程進行管控,如下圖。



        (左)進出考勤人臉識別及實名制登記;

        (右)考勤作業監測數據面板


        02 VR模擬安全教育


        基于前沿成熟的VR和AR技術,配備VR頭盔、眼鏡、基站、VR服務器、3D投影儀或智能電視等硬件產品,對基礎施工、主體施工、裝飾施工三階段共十幾項安全隱患進行遇險場景模擬,讓施工現場無論是管理人員還是作業工人均正視安全隱患,強化安全意識,預防安全事故發生。


        03 遠程視頻監控


        遠程視頻監控具備現代監控聯網、高清、無線三方面特點,更加貼合工地行業應用的實際場景,可應用于項目施工生產、質量、安全、文明施工管理等方面,便于管理者可及時掌握施工動態,對施工難點和重點及時監管。


        如下圖所示,監控范圍全面覆蓋現場出入口、施工區、加工區、辦公區和主體施工作業面等重點部位,還可結合移動單兵設備進行工地常規巡檢或應急救援、隱患排查、項目驗收、組織專家進行遠程指導等情況使用,及時保障作業安全及監督落實施工規范,極大提高了建設工程安全生產的監督水平和工作效率。


        (左)作業區視頻監控攝像頭;

        (右)遠程視頻監控后臺


        04 揚塵噪聲監測


        揚塵噪音監測系統可以實現對建設工程現場PM2.5、PM10、TSP、噪聲、風速、風向、空氣溫度、空氣濕度和大氣壓等數據的實時采集監測,并根據客戶需求對以上數據在現場LED屏、平臺PC端及移動端實時展示如下圖,從而實現對工程施工現場揚塵污染等監控、監測的遠程化、可視化。


        揚塵噪音監測系統還可以根據設定的環境監測閾值,與施工現場的噴淋裝置聯動,在超出閾值時自動啟動噴淋裝置,實現噴淋降塵的功效。


        揚塵噪聲監測 


        05 車輛出入管理


        車輛進出管理系統以車輛車牌及顏色等為信息載體,記錄車輛進出,結合工業自動化控制技術,控制機電一體化外圍設備,從而監測停車場的各種車輛,具備高效快捷、準確、科學經濟的優勢,是施工現場對于車輛實行動態/靜態管理的綜合應用,如下圖。


        車輛出入管理


        06 紅外入侵及周界報警


        紅外入侵報警系統采用傳感器技術和電子信息技術,實時探測工地四周圍墻入侵情況。能有效探測人員攀爬圍墻進出工地和施工材料非法外運行為,輔助施工企業強化工程現場管理。


        如圖所示,周界報警系統主要通過紅外收發器、振動傳感器、接近感應線等檢測裝置,監測企圖跨越周界的非法入侵者,實施對場區的封閉式保護,特別是對工程施工現場如預留洞口、電梯井口、通道口、樓梯口以及破損護欄等容易發生人員跌落等安全事故的區域及時探測,并進行安全預警,起到安全防護的作用。


        紅外入侵及周界報警


        07 煙感報警


        施工現場工人生活區和辦公區人員密度大、易燃物品多、人員消防意識淡薄、用電用火習慣差等因素極易導致火災發生,煙感報警系統能夠在火災初期探測到燃燒的煙霧,及時發現火情,降低經濟損失,避免重大事故發生。


        08 用電系統監測


        如下圖所示,智能用電監測系統能夠為各單位巡檢人員提供更加準確有效的安全監管和控制管理,對比傳統方式增加遠程控制、自動控制、電量統計、能耗監測、浪涌、打火、短路、功率限定、電流限定、定時控制等功能,利用無線智能電表系統,可以自動采集和統計各線路的用電情況,為項目的動態管理提供可靠的數據支撐。


        用電系統監測


        09 塔吊安全監控


        塔機安全監控系統,如下圖,可應用在塔機防超載、特種作業人員管理、塔機群塔作業防碰撞等方面,通過傳感器實時采集塔機運行數據,監控設備監測到違章操作時發出預警,及時通知到監管人員,起到降低安全生產事故發生,最大限度杜絕人員傷亡。


        塔吊安全監控


        10 吊鉤可視化


        塔式起重機吊鉤可視化系統通過精密傳感器實時采集吊鉤高度和小車幅度數據,經計算獲得吊鉤和攝像機的角度和距離參數,并以此為依據實時控制攝像機鏡頭的傾斜角度和放大倍數,實時在塔吊駕駛艙內的顯示器上展示吊鉤周圍和下方所釣重物的高清晰視頻圖像,輔助指導吊物操作,使司機能夠快速準確地做出正確操作和判斷,解決視覺死角問題,極大地提高操作安全性,如下圖所示。


        視頻圖像不僅實時呈現在塔吊駕駛艙內顯示器上,還同時通過無線網絡傳送到地面項目部和遠端監控平臺,以構建完備的塔機視頻監控平臺,視頻最終存儲于設備內置的固態硬盤中,便于事故原因定位。


        吊鉤可視化


        11 施工升降機安全監控


        施工升降機安全監控系統基于傳感器技術、嵌入式技術、數據采集技術和遠程數據通信技術,實現運行過程中的實時動態遠程監控、報警和告知功能,重點防控施工升降機非法人員操控、維保不及時和安全裝置易失效等安全隱患,將運行數據實時傳輸至控制終端和智慧工地云平臺,實現事前安全可看可防,事后留痕可溯可查。


        12 卸料平臺監測


        卸料平臺監控系統在平臺內設置重量傳感器,將傳感器、顯示器及聲光報警裝置連接,實時監測載重數據,并及時上傳云平臺,可隨時監測卸料平臺當前狀態,當裝料超過額定重量時,報警裝置自動發出聲光預警報警,及時提示現場作業人員立即采取處理措施,


        如若持續報警,系統將自動記錄違章信息,實時將工作數據通過GPRS傳輸至云平臺和手機APP、基本杜絕超重堆碼材料的違章行為。


        13 深基坑支護監測


        深基坑支護監測系統通過土壓力盒、錨桿應力計、孔隙水壓計等智能傳感設備,實時監測在基坑開挖、支護、地下建筑施工階段及竣工后周邊相鄰建筑物、附屬設施的穩定情況,對現場監測數據采集、復核、匯總、整理、分析與數據傳送,并對超警戒數據進行報警,為設計、施工提供可靠的數據支持,如下圖。


        深基坑支護監測


        14 高支模監測


        系統通過安裝在模板支架頂部的傳感器,實時監測模板支架的鋼管承受壓力、架體的豎向位移和傾斜度等內容,并通過無線通訊模板將各支撐鋼管柱頭的傳感器數據發送至設備信號接收和分析終端,數據接收終端在收到數據后進行分析,在將數據傳送給遠程監測系統的同時,計算數據安全性進行計算,并及時將支模架的危險狀態通過聲光報警、短信發送和平臺實時傳訊模式傳遞出去。


        三、借力智能化技術打造智慧工地


        某標桿房企運用現代技術打造項目智慧工地平臺,應用人臉識別、勞務管理、綠色施工、工程巡檢管理、視頻監控等十余個智能化管理系統,并大規模應用BIM技術,工地所有環境和物體特征都可以在大數據平臺里呈現和交互,打通設計、施工、使用等環節,讓建筑的整個生命周期得到科學、充分的管控和維護。


        工地整體施工狀況的AR全景、進入工地的人員、不同區域的人員聚集情況、塔吊等各種施工設備的運轉狀況以及氣溫、風向、空氣質量等環境信息數據都可通過網絡及時傳輸到專用服務器,并呈現在電腦屏幕和工程師手機APP上,供管理人員隨時隨地查看。


        智能化科技助力某標桿施工企業承建項目安全生產,借助視頻監控覆蓋、無人機實時航拍、塔吊盲區可視化系統等前沿技術,實現施工現場全方位、智能化、可追溯安全管理,打造真正意義上的“智慧工地”。


        再加之應用BIM 5D技術,建立各專業信息模型,關聯進度、清單和合同,對實際工期與計劃工期施工過程進行5D模擬,有效優化工期計劃和施工方案,并實時提取各個時間段的工作量,全方位分析物資、資金、勞動力,從而實現項目全過程的動態可視化管理。


        結語


        智慧工地通過先進技術的綜合應用,構建項目建造和運行的智慧環境,推動建筑施工行業向更自動化和智能化的趨勢發展,其不僅為項目現場提供信息化管理支撐,便于實時了解施工現場安全情況、質量情況、進度情況等,降低自身管理成本,提升管理水平;還可為主管部門提供信息化監管手段,有效提升監管效率。

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