智慧工地在建筑工程安全管理中的优势研究

王宇祥

（南京江宁区建设工程交易中心有限公司，江苏 南京 210000）

0 引言

随着建筑工程项目的快速发展，建筑工程安全事故频发，暴露出安全管理的短板。为此，应深入全面地引入智慧工地的理念，对当前建筑工程施工项目安全管理存在的问题进行分析，探讨智慧工地在建筑工程安全管理中的应用措施，构建智慧工地安全管理系统，从人、机、料、法、环等不同维度加强建筑工程智慧工地安全管理工作，持续提高建筑项目安全管理的科学化水平，减少施工现场安全事故。

1 智慧工地概述

智慧工地以先进信息技术为支持和依托，如BIM技术、物联网技术、信息传输与处理技术、智能分析技术等，在建筑工程参与者合理有效的沟通与协作下，有效地提升建筑施工生产作业效率。其特点如下：

（1）专业高效的项目管理。在智慧工地管理理念下，面向施工全过程实行监控、安全预警和防范，快速高效地获取项目施工管理的各项信息，提高项目管理的效率。

（2）网络化、数字化的项目管理。智慧工地借助于大数据处理平台，促进各项工作之间的高效协同，形成虚拟空间与实体的映射关系，较好地实现建筑施工现场数据的链接和共享。

（3）在线智能化的项目管理。在智慧工地的理念和方法支持下，能够实时采集建筑工程施工现场进度、人员、环境等基础数据，通过对相关数据的在线智能分析、预测和处理，能够及时察觉建筑工程施工的安全隐患，并对其进行快速高效的监管和防控。

（4）集成化的项目管理。在智慧工地安全管理理念之下，能够对建筑工程各项资源进行优化配置和应用。并对各项管理软、硬件进行集成，快速高效地将信息整合到智慧工地系统之中，提高建筑工程安全管理的高效与稳定性[1]。

2 建筑工程现场安全管理存在的问题

2.1 建筑施工安全管理需求

建筑施工安全管理是基于现代化管理的理念，开展建筑施工统筹管理工作，包括规章制度的编制与落实、施工作业环境的改善与优化等，较好地控制和减少建筑施工安全事故的数量，提高建筑施工的经济效益和安全管理水平。同时，在建筑施工安全管理过程中，还要借助于多种信息化技术进行辅助管理，持续创新建筑施工安全管理模式，减轻建筑施工安全管理人员的劳动强度，提高建筑施工安全管理效率。

2.2 建筑施工安全管理存在的问题

（1）施工现场劳务用工管理水平偏低。施工现场劳务人员数量多且安全意识差，尤其农民工的数量较多且年龄较大，知识和专业技能相对缺乏，安全教育培训也无法达到预期效果。当前施工现场劳务用工管理水平整体偏低，难以满足建筑工程安全管理的需求。

（2）工地机械设备管理存在缺失。建筑工程施工的机械化程度普遍提高，而部分施工机械具有特殊性，存在相对隐蔽的机械设备安全隐患，监管难度较大。

（3）工地物资管理不到位。由于建筑工程的物资体量较大，物资的验收环节不够规范，现场缺乏有效监管，导致部分工地物资存在一定的安全隐患。

（4）工地信息管理存在缺失。由于施工管理人员缺乏足够的信息化意识和能力，没有充分结合建筑工地的实际施工需求，开展信息化安全管理，还主要是采用人工监督的方式进行工地安全管控。同时，由于不少建筑工地的安全监控系统不够完善，相关人员也缺乏相应的信息化监管知识和技能，无法实现合理高效的工地信息化安全监督和管控。

3 智慧工地在建筑工程安全管理中的应用

某建筑工程总面积约6.7×104m2，建筑高度为20m，基础埋深为7m，采用梁板式筏形基础的框架支撑结构体系。该工程工期压力大，施工场地小，现场加工棚等物料布置相对复杂，加之工程具有较多的特殊功能，专业队伍的管理难度较大。考虑到传统安全管理模式难以对施工人员、机械和环境进行有效管理，无法及时有效地排除安全隐患。为此，引入智慧工地的理念和模式，确保建筑工程现场安全[3]。

3.1 建筑工程施工现场安全管理平台架构分析

基于智慧工地理念的建筑工程施工现场管理平台架构如图1 所示。

图1 智慧工地安全管理架构

（1）前端感知层。主要包括视频监控、RFID、定位设备、红外线、无人机等，通过各类智能元件和传感器获取建筑工程施工现场的各类数据，施工现场作业人员和管理人员穿戴具有智能标签的安全帽，实时采集和记录现场人员状态，对人员行进路线进行实时追踪，避免人员靠近危险区域，并进行预警提示，及时发现施工现场存在的安全隐患，实现高效的安全管理。同时，在各类传感器技术的应用和智慧工地理念下对机械设备监测管理，能够及时发现存在的安全隐患，如违规作业、超载、安装零件不牢固等，最大程度减少安全事故发生的几率。并基于智慧工地的理念开展邻边区域安全管理，根据系统预设的警戒信息，自动检测警戒区域内的运动目标及其行为；并提出安全警告，以避免人员的不安全行为和物的不安全状态。另外，还可以利用智慧工地的理念，使用施工现场视频监控，在视频、传感器的辅助下，实施现场视频安全监控和管理，及时察觉死角部位、危险区域存在的安全隐患，从源头上加强安全管控。

（2）平台层。该层主要进行建筑工程现场施工安全相关信息的流通。包括支撑层、数据层和基础层三部分，其中：支撑层主要进行建筑工程现场施工数据的融合、分析、处理和管理，根据实际需求提供接口、视频、存储、GIS 等相关服务。数据层则主要采集建筑工程现场安全管理相关数据，包括视频、机械设备、人员等数据。基础层则为现场安全管理提供所需的基础环境和网络环境，实现建筑工程工地现场安全管理信息的互联共通。

（3）应用层。现场安全管理人员利用移动智能终端APP 进行管理，实时采集和记录施工现场基本数据和图片信息，将其上传至系统之中，减少人工记录，避免现场施工信息迟滞的问题。同时，结合实际管理需求，利用智慧工地安全管理应用平台，进行智能监控、数据分析、综合考评、配置维护等管理工作，实时把握现场施工人员、机械设备、环境的运行状态，为施工现场安全管理提供支持[5]。

3.2 建筑工程智慧工地模块设计与应用

为了提升建筑工程项目现场安全管理效率，加强施工现场源头安全隐患的管控，应当引入智慧工地的理念和模式，构建科学完善的建筑工程智慧工地安全管理系统。具体包括以下几个部分：

（1）人员管理模块。建筑工程智慧工地人员管理，主要登记和存储现场施工作业人员的具体信息，通过人脸识别技术检测工地施工作业人员，并在BIM 技术的关联应用下，实现工地位置的可视化，实时获悉工地作业人员的所在区域位置和活动轨迹，在智慧工地管理平台和工地视频监控系统的联动下，实时监测工地作业人员的施工行为和状态。项目管理人员要做好工地人员的考勤管理，核实进入施工现场的劳务工人具体信息，对施工作业人员的出入记录进行统计，切实保障劳务人员的合法权益。还要做好对施工现场作业人员的安全教育和培训，运用智慧工地技术和方法，加强对工地现场作业人员的入场教育、班前教育、特殊工种专项教育，并通过网络进行安全教育培训、在线提问、考核。同时，可以采用直观形象的数字教育箱等新颖教学方式，让现场工地人员真切地感受到安全教育相关内容，并在VR 头盔的嵌入式体验中，理解工地作业不同场景的安全知识和技能，增强工地作业人员的行为管控，避免疏忽大意而导致的安全事故。另外，还要进行劳务作业人员的档案管理，全面覆盖劳务作业人员的职业履历、施工资质、职业技能等。

（2）物资采购管理模块。基于智慧工地的建筑工程安全管理系统，在互联网技术的支持下，实现对现场工地物料的全方位管理和控制。在信息化系统与BIM 平台联动的前提下，自动生成工地物资需求量清单，并以此制定工地物资采购计划，确保物资进场的及时性和准确性。还可以利用电子标识的方式，实时把握工地物资采购的物流状态信息；在物资进入工地之后，要做好物资验收管理，物资验收管理人员可以利用移动APP 对现场工地物资进行快速准确地盘点，避免人工物资验收的无谓损耗。另外，还要做好工地物资的现场管理和监控，要严格依照工地施工平面进行物资存放；并设置电子显示标示牌，进行物料信息的实时更新，利用信息化平台进行物资材料数据的实时反馈、统计分析、成本核算，确保工地物资现场管理的有序性和安全性。

（3）机械设备管理模块。基于智慧工地的建筑安全管理模块，还要注重机械设备的管理，要对入场的工程机械设备建立设备台帐，准确完整地记录设备名称、类型、租赁单位、备案状态等，明确机械设备档案管理职责，确保机械设备档案信息的完整性与安全性。还可以将设备监控系统安装于机械设备适当部位，实时监测机械设备的运行状态，并进行故障预警，有效管控机械设备运行的安全风险。另外，还要加强机械设备的维护和保养管理，确保机械设备维护保养信息的实时查询和可追溯性。以施工电梯管理为例，可以利用人脸识别技术进行作业人员的验证和识别，通过高清显示屏实时获悉电梯运行状况，并对电梯异常运行情况，进行及时预警和提示，确保施工电梯使用的安全性。在施工塔吊的施工管理过程中，可以利用人脸识别技术进行作业人员的验证和识别，实时监控塔吊的作业运行状态，获悉相关数据，包括重量、起重力矩、起升高度、幅度、回转角度、风速、倍率等，并通过系统优化配置的方式，实现精准高效的群塔作业，避免塔吊大臂之间的相互冲突和碰撞，减少和规避因盲吊而引发的安全事故。

（4）施工环境管理模块。考虑到建筑工程施工现场极易生成扬尘和噪音，因此，要重点关注施工现场环境的管理，可以利用信息化平台或APP 实时查询施工现场环境状况，对于环境超标，要进行针对性的治理，如手工或自动进行现场喷淋控制，有效提高施工现场环境的安全。

（5）过程控制管理模块。该模块主要包括以下方面的内容:①远程可视化监控。利用远程可视化监控设备对现场作业过程、操作规范、安全防护、危险源状态、问题整改等进行可视化监控，及时发现施工作业过程存在的安全隐患，并进行及时辨识、控制和消除。②危险源辨识与管控。利用BIM 技术的动态模拟方式，还原施工作业现场的真实状况，辨识施工现场危险因素及危险区域，进行针对性的管理和控制。③施工方案及工艺管理。在智慧工地安全管理系统的应用下，进行施工方案、施工工艺、施工技术的模拟、校验和优化，识别其中存在的安全隐患，并进行工程评定、在线审批和专家论证。④应急管理。基于智慧工地理念的建筑安全管理，要做好突发情况的应急响应和处置，实时监测施工现场作业的各类危险源，第一时间启动应急响应并作出指挥决策[5]。

（6）安全协同管理模块。运用信息化技术实施安全协同管理，通过智慧工地安全管理系统进行信息传输、链接和共享，加强业主方、施工方、监理方、设计方、分包方之间的联系。安全管理人员要做好质量安全巡检管理，利用信息化平台实时追踪安全管理处置过程及结果，对于存在的安全作业隐患，要进行及时整改和信息反馈。最后要做好工地施工信息的共享和档案管理，确保现场作业信息实时上传、浏览和修改。

（7）现场监测预警模块。利用互联网和BIM 技术互联的方式对智慧工地进行现场安全监测和预警。主要包括以下方面的内容：①作业环境监测。利用监测信息化系统，实时采集和监测自然环境及施工现场环境相关信息，进行在线信息传输、本地显示和危险预警。②现场安全防护监测。系统对施工作业区域的围墙、安全护栏、安全网等安全防护措施设施，进行监测和管理，并在危险区域设置安全防护设施及警示标识。③风险交互监测。当作业人员与施工区域或设备运行轨迹出现交叉时会自动提出警示，帮助作业人员及时发现危险并迅速撤离。④危大工程现场监测。对于基坑工程、模板工程、脚手架工程及其他危大工程而言，可以利用系统中的传感器等装置进行实时监测、传输和警示，及时发现围护结构出现的位移、倾斜、沉降等安全风险；重点部位支撑构件变形及位移风险等。⑤危险作业现场监测。对于建筑工地中的受限空间作业、爆破作业、高空作业、吊装作业等危险作业场所，系统要进行自动实时监测和预警[6]。

4 结束语

智慧工地安全管理系统为建筑工程项目安全管理提供了有力的支撑。管理者应结合当前建筑工程安全管理的迫切需求，全面分析建筑工程安全管理存在的问题，引入智慧工地理念和创新模式，运用互联网技术进行建筑工程安全管理与监控，针对建筑工程的“人、机、料、法、环”等要素，构建智慧工地安全管理系统，实现建筑工程安全管理数据的互通和共享，较好地提升建筑工程安全管理水平。后续还要深入了解各类智能化监控技术及设备的安全阈值及边界，并进一步扩充智慧工地安全管理的知识管理、安全信息数据管理相关内容，注重各方责任主体的协同与配合，推进智慧工地安全管理的创新。