建筑施工现场安全管理中智慧工地的应用

高正勇，沈鹏，冯永超

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

建筑业属于劳动密集型产业，存在大量的人、材、机的流动，各个施工环节交叉作业较多，导致施工现场安全隐患较多，且控制难度较大。根据相关数据统计发现，2020年我国房屋市政安全事故共发生568起、机械伤害事故15起、起重事故共38起、坍塌事故65起、高空坠落事故254起、触电及其他事故共78起。在15起较大事故中，多个事故类型为土方塌陷和脚手架坍塌。建筑施工的安全事故不断发生给人们的生命安全带来巨大威胁，随着城镇化进程的不断发展，如何将先进的科学技术应用到施工现场安全管理中，降低安全事故的发生率，将建筑行业向智能建筑、绿色建筑的转变具有重要意义[1]。

2 智慧工地的内涵

随着科学技术的不断发展，智慧工地理念逐渐兴起，在建筑管理方面，对建筑施工整个过程开展管理工作，可以促进工程质量的提升，同时，将先进的电子信息技术、物联网技术、通信技术、大数据平台等手段融入安全管理中。智慧工地通过信息化技术手段，对施工现场的各种信息进行收集整理，之后对其进行深入分析，得出变化趋势，并且对其进行实时监测，提高数据的真实性。智慧工地系统通过借助互联网技术，建立数据共享平台，在现场施工环节，各个部门相互协作，创建信息共享平台，为相关部门提供了解数据的渠道，确保所提供决策方法的合理性。管理人员在对数据进行分析时，若发现安全隐患，应及时对其进行处理，防止出现可避免的安全事故，对工程质量造成影响，同时，应多和相关部门进行交流沟通，有效解决资源配制问题，为建筑施工质量提供保障。

智慧工地的结构包括几个方面：①通过先进的物联网技术，手机、计算机等智能设备，对施工现场起到监控作用，并对现场施工信息进行收集分析，对施工现场的工作进行统筹协调，增强安全管理的效果；②智慧工地的安全管理通过对各个数据进行分析，对施工方案进行优化，运用大数据技术对数据进行加工，为建筑施工的后续环节提供准确参考，进一步增强施工效率；③智慧工地可以进一步提高安全管理的智能化水平，应用BIM技术等建立三维模型，深化项目施工的安全管理。

3 智慧工地的技术支撑

智慧工地在建筑工程中的应用，主要利用智能技术手段对施工项目进行设计、模拟，将施工安全、施工质量、施工计划、施工进度集成数据平台，利用现代信息化技术，实现建筑建造过程智能化和安全管理信息化的目标。

3.1 大数据技术

智慧工地利用大数据技术，对项目施工中所收集到的资料进行深化分析，之后进行储存管理，得出数据的相关特点，且项目整个施工数据信息较多，导致数据信息采集难度较大，因此，将项目与大数据平台相结合，对收集的数据进行统一管理，防止数据出现遗失等现象，损害项目利益[2]。

3.2 互联网技术

建筑项目的施工工期较为紧张，若在雨季等自然环境下进行施工，导致施工难度大大增加，为现场的管理带来更多难题，在建筑施工中利用互联网技术，并配合手机、计算机等智能设备，将施工现场出现的问题及时通过智能设备传输至互联网平台，管理人员能及时掌握事故的相关信息，第一时间提出解决措施，最大程度降低事故的危害性。

3.3 虚拟技术

在建筑施工的安全管理中引入虚拟VR技术，提高施工安全管理的效果。虚拟VR技术可以对施工现场进行模拟，并结合BIM技术建立三维模型，将施工现场完全展现出来，给人营造身临其境的感觉，例如，模拟土方坍塌、高空坠落等场景。此外，应配备相应的音效等功能，为体验者增添紧张感，进而进一步提高施工安全管理意识。

3.4 BIM技术

智慧工地的发展与BIM技术紧密相连，通过BIM技术将施工现场的信息进行整合，对数据进行分析时，保证施工方案更加合理。利用BIM技术对施工现场建立三维模型，之后对其进行合理布局，分析施工现场安全管理的科学性，完善现场的安全管理[3]。BIM技术可以搭建安全设计模型，避免出现质量问题。

4 智慧工地结构组成

4.1 感知层

智慧工地系统的感知层主要是利用各种设备软件，对施工现场信息进行数据采集。感知层可以全面采集现场数据信息及相关内容，为后续处理层进行数据分析提供有效保障。

4.2 传输层

智慧工地传输层主要是工作管理人员对现场各种施工设备及系统进行连接，实现数据的全面分析处理，保障信息采集与处理之间的联系，满足智慧工地系统对数据的需求。

4.3 处理层

智慧工地处理层主要是对采集的信息进行分析，实现现场人员与智慧系统间的联系。例如，将采集的数据利用先进的信息技术进行分析处理，主要传达现场的实时数据，加强信息传递的作用。

5 智慧工地安全管理系统

建筑施工安全管理是通过智慧工地管理系统对人员管理系统、设备运维管理系统等各个安全管理的子系统实现施工组织和施工人员的交流，加强工程质量安全管理效果，进一步实现精细、高效监管。

5.1 现场人员安全管理系统

智慧工地中人员安全管理系统尤为关键。首先，建筑施工现场利用大数据、互联网等先进技术，实现施工现场封闭式管理，利用虹膜门禁等智能设备，有效监管现场施工人员的流向，并为后期人员工资绩效提供材料支撑。然后，通过施工人员安全管理系统，实时了解施工现场人数，分析现场各个作业组的分配是否合理，例如工种组成、专业分类、性别比重等，实现施工现场的合理优化。最后，在现场人员安全管理系统数据采集到一定数量，且满足劳务管理系统的时程曲线分析的使用条件时，将会对所需时间段内的劳动力分配曲线进行模拟，并根据已生成的人力投入曲线进行对比，科学合理分配现场作业人员，实现人员分配最优化，最大程度避免出现安全事故，保证人员的生命财产安全。此外，智慧工地中人员安全管理系统采用实名制管理，严格把控非现场人员的进入，避免施工现场出现安全隐患，进而保护施工现场人员及资源的安全。

5.2 施工设备运维管理系统

建筑工程的施工阶段，施工现场的材料和设备数量众多，导致其管理难度较大，需要相关管理人员优化现场管理手段，对管理方案也需进行优化。建筑施工环节较多时，所需的材料种类及数量也会随之增加，若由于材料存放方式不当导致材料出现变质等问题，将会造成工程经济的损失。依照传统模式，施工材料的存放主要依靠人工进行清点，但传统管理模式不仅给相关人员带来巨大的工作压力，而且工作效率低，准确度也不高，数据的可靠程度低，因而，提高材料、设备管理的科学性，对材料的存放、使用等所有环节进行跟踪记录，各个环节相应建立电子档案，进而提高管理人员的工作效率，也保证了数据的真实性。在材料的后续使用阶段，材料的分配将会更加合理，避免出现操作不规范的现象，同时，管理人员对现场施工设备张贴二维码等措施，可以随时扫码了解设备信息，防止设备丢失造成经济损失。

5.3 电力供应安全管理系统

智能建筑中电力系统的管理非常重要，电力系统是所有智能设备运行的基础。建筑施工现场对电力系统进行科学合理优化，最大程度提高智能建筑工作效率，降低电能的消耗，推进智能建筑与绿色建筑的发展。在对电力系统进行智能管理时，通过智能监测技术对电力系统进行检测，建立电力系统数据库，提高电力系统故障检测的精准性。同时，依据电力设备相关评估标准，对各个时间段数据产生的差别进行判断，为电力系统的安全管理提供保障。

5.4 基坑监测安全管理系统

建筑深基坑工程是建筑行业中的高危工程，在深基坑的施工中，利用传感器等智能设备对深基坑进行实时监测，保护深基坑施工的整体安全，并采用锚杆应力对基坑周围的稳定性进行监测，将监测到的数据通过大数据技术传输至云平台，之后对数据进行分析处理，对数据中的异常现象进行解决，保证深基坑的整体稳定性。在对深基坑的稳定性利用大数据技术进行监测时，主要有以下步骤：①利用数据、计算服务器构建基坑风险管理平台；②将基坑风险相关信息传输至风险管理平台；③将基坑的监测信息传送至服务器平台上；④将当前基坑信息与历史信息相比对，对其进行数据分析；⑤以基坑风险信息建立三维模型；⑥对收集的信息进行判断，当出现异常时，向相关人员进行推送，并提供相应的对策。

5.5 智能限电控制系统

建筑施工现场中相关人员的生活区是施工现场安全管理的重难点。工人私拉电线、随意改变电路都极易导致安全事故。建筑智能限电控制系统是从用电电压、用电时间、用电负荷上进行控制的。在用电电压方面，生活区的照明回路都设置为36V的安全电压，同时设置5V的插座仅供智能手机设备的充电；在用电时间方面，工人在上班期间，将对生活区自动断电；在用电负荷上，每个宿舍仅设置一个220V的插座，且每个插座一个回路，再利用电子限荷控制器进行控制，若出现超负荷将会自动启动断电装置，保证了用电的安全。

6 结论与展望

综上所述，智慧工地是依据建筑整个生命周期建立的整套信息化系统，本文仅对施工现场安全管理进行分析研究。通过施工单位不断实践、总结，逐步分析出施工现场智慧工地的安全管理体系，提高了项目的管理水平，但是，智慧工地安全管理建设还处于发展初期，仅仅依靠单个企业对其进行完善是非常困难的，政府相关部门应大力鼓励各个单位之间相互配合，不断对智慧工地系统进行实际应用，通过区域范围推广等手段，进一步提高智慧系统的可行性、实用性，最终促进建筑行业的发展，实现城市的智慧建设。