数字安全管理系统在公路工程中应用

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0引言

近年来，我国安全生产事故总体上有所下降，但事故数量、死亡人数有所上升（图1）。过去积累的传统风险并没有完全消除，新的风险还在不断涌现，在快速发展的新阶段、新理念、新格局之中，对现阶段的安全生产提出了更高的要求，安全生产工作仍处于爬坡过坎期[1]。在公路工程中，由于工程建设具有施工周期长、线路多、施工面广、现场环境复杂、影响因素多等特点[2-3]，使得安全管理工作复杂困难：各企业很难快速掌握各项目安全状况，对风险隐患进行分级管控，做到有针对性地实时动态管控；安全技术交底不直观，一线施工人员理解记忆难；现场人员对风险隐患认识不深刻、不全面，安全意识薄弱；施工现场安全防护标准化程度不高，容易存在安全隐患；一线人员需要进行复杂繁琐的数据填报工作，工作效率低。当前我国大力发展信息化技术，为适应时代变化，创新采用信息化管理手段，研发一套基于信息技术的数字安全管理系统，以满足项目及企业需求，解决现有安全管理中存在的问题。

1数字安全的提出

1.1数字安全概念

数字安全是当代社会发展的产物，以“用最低成本实现安全事故零发生”为目标，以“以人为本，生命至上为核心的工程安全管理理论体系”为基础，利用“云计算、大数据、物联网、移动通信、人工智能、BIM”等各种数字技术为支撑[1]，贯穿工程建设全过程，连接安全生产全要素，从而创新安全监管体系，构建一个符合新时代发展的安全监管模式。

1.2数字安全的特征

1.2.1数字化

利用信息技术，实现数据的采集、传输、储存、处理和反馈，打通不同参与方、不同层级的数据连接，避免信息孤岛。提高信息传递的效率，确保数据的准确性，使安全生产工作线上无纸化办公，数字信息化管理。

1.2.2实时性

通过将工程项目主体、人员、施工机械、各种监测监控设备等进行集成连接，对施工现场数据实时监测采集，保证数据的实时性、准确性和有效性，实现动态实时监管，提高安全监管效率。

1.2.3智能化

利用人工智能对数据信息进行深度认知学习，运用技术与算法逻辑进行探索，智能交互，建立各种数据分析模型，智能评估、预测和决策，提高安全管理科学分析和决策能力。

2数字安全管理系统的应用

在公路工程建设过程中，充分利用信息化，研发建立一套“BIM+安全信息化”的数字安全管理系统，对工程项目实时监测，使管理者对项目安全状况与后期安全发展趋势清晰明了。通过系统实时辨别风险隐患，对风险分级管控，基于大数据进行安全管理决策，减少人为因素对安全管理的影响，确保项目工程安全全程可管控。系统设计采用目前先进的SOA（面向服务的体系结构）架构，通过接口和协议整合各类相关系统，基于各种服务组件，多层、分布式部署，建立统一的数据中心，集中存储项目建设过程中产生的各类数据信息。整个系统架构从逻辑上分为数据源、数据服务层、核心框架层、模型平台层、应用层、网络层和展现层，以通用性、稳定性定层次，同一层次以功能划分，以上层服务为导向，逐级设计，逐步细化平台组件的颗粒度。（1）数据源采用主流常用的数据库，包括关系数据库MySQL、键/值数据库Redis、搜索引擎ElasticSearch、文档数据库MongoDB[4]。（2）数据服务层由风险隐患数据库、可视化技术交底数据库、基础数据库等各种数据库组成。（3）核心框架层则包括了各类服务组件：数据可视化组件、BIM+GIS图形引擎组件等。（4）模型平台层分为3个模型：BIM模型、数据模型、业务模型。BIM模型对应的平台关系是进行BIM模型轻量化展示等管理，数据模型对应平台关系包括大数据分析、数据统计、决策辅助等[5]，而业务模型对应的平台关系则是系统管理。（5）应用层是整个系统的功能应用，分为4个类型：系统管理，项目数据录入的入口；BI数据看板，各类数据可视化展示；现场管理模块，现场安全管理相关功能应用；资料库模块，相关资料文件数据的存储、搜索与查询。（6）网络层是系统网络部署形式，主要采用HTTPS协议和Nginx/WSGI反向代理。（7）展现层则是系统在使用客户中的展现形式，主要采用市场最受欢迎的主流形式：网页端、手机移动端、大屏展示端。

2.1安全风险评估电子沙盘

通过进行安全风险评定，展现各施工阶段不同等级安全风险情况，有效管控区域安全风险[6]。实时展示全线不同等级风险分布情况，体现风险等级、风险类型、风险位置，并对风险情况进行描述，同步展示每一条风险点对应的风险管控措施及风险预控措施等。安全风险评估电子沙盘可以实现分层级、多项目同时管控。

2.1.1集团、子分公司层级

集团、子分公司层级电子沙盘看板能够展现集团或子分公司所有在建并录入系统中的项目的安全风险信息总体情况，包括系统数据总览、风险源等级统计、风险源占比统计、风险情况应对概览及当月重点关注风险源列表等，并且可以查看各项目所在地理位置的分布图（图2）。通过分布图可以快速知晓各项目具体所在位置以及各区域项目分布情况，查询相关项目的工程概况、风险源管控情况、各时间阶段不同等级风险分布情况等信息数据，实现多项目同时监管。

2.1.2项目部层级

项目部层级则实现了单项目的安全监管，在地图中展现项目路线整体走向以及各单位工程路线所在具体位置，可以查看项目整体概况信息，包括项目类型、项目负责人、项目造价、项目建设周期、建设单位、设计单位、监理单位、施工单位以及项目简介等具体信息，帮助管理者快速了解项目信息。数据统计看板中可以快速查看该项目的风险源信息总览，包括风险源统计概况、风险源等级统计概况、风险源占比统计概况。风险源统计概况中将要施工风险源数量根据施工计划统计下个月将要施工的工程存在的风险源数量（图3）。查看未管控风险源可以快速定位风险源的准确地理位置，以及每个风险源的具体信息，帮助管理人员精准管控。所有风险源随工程施工进展及现场巡检管控情况动态实时变化，实现风险源的动态管理。同时将风险清单、措施清单、责任清单相关联，在风险源列表中可以详细查看所有风险源的具体信息，包括风险等级、风险类型、事故类型、对应的责任人、风险源相关的资料附件、对应的措施清单以及风险源在地图上的准确地理位置（图4）。风险源根据风险等级可分为低风险源、一般风险源、较大风险源、重大风险源，按不同颜色在具体线路位置上进行标注[7]，方便管理人员对每个风险源进行快速精准定位。通过现场安全巡检数据填报，可以实时查看每个风险源对应的措施是否防控到位，对于未防控到位的风险源，系统会根据施工计划提前将安全作业任务等信息发送至相关责任人手机中，提醒相关人员注意。

2.2可视化安全技术交底库
传统技术交底采用文字交底、会议交底、口头交底等形式[8]，交底内容表达不直观、不形象，很难表达清楚一些重难点、复杂点，造成一线施工人员对交底的内容理解不够透彻。并且传统的交底形式较为枯燥，施工人员对交底内容印象不深刻，时间长后容易逐渐遗忘。且施工现场人员变动频繁，对于新进场的人员需要重新技术交底，交底工作量大。可视化安全技术交底库将交底形式进行创新（图5），采用可视化的动画视频的形式进行技术交底，能够生动形象、直观地表现交底内容，有助于施工人员对技术交底内容的理解。同时动画视频的形式表现内容丰富多彩，能加深施工人员对交底内容的印象，避免遗忘过快。尤其是对于新进场的施工人员，通过观看视频进行交底，既能快速理解掌握交底内容，同时也能减少频繁交底的工作量，使交底更高效。

2.3安全设施标准库

施工现场安全防护标准化是保证施工现场安全的关键，防护不标准很容易造成安全隐患。施工现场安全防护往往没有标准化的参照对象，因此在防护时很容易因为人为疏忽造成安全防护标准化不高，埋下安全隐患。此外，安全管理人员在现场巡检时因为个人专业知识水平不同，对不标准的安全防护巡检能力也不同，尤其是刚入职的新员工，相关专业知识不足，在巡检时因为没有对比标准，对于防护是否标准很难判断，因此易忽视不标准的安全防护。安全设施标准库利用BIM技术创建标准化的三维模型，1：1还原标准的安全防护，包括防护设置距离、尺寸，警示标志设置类型、位置等。经过轻量化处理后，使BIM三维模型能够在移动端查看。施工人员在现场防护时参照相应的三维模型进行防护设置，安全管理人员在安全巡检时以三维模型作为检查对比标准，将模型中的构件与现场实际防护一一进行对比，对不标准的地方能够快速发现，避免遗漏，使安全防护更标准。

2.4隐患排查与治理

安全巡检时对隐患部位进行拍摄，下发整改单，责任人进行整改，整改完成后安全员进行复查，自动生成台账和整改单[9-10]。整个过程利用手机小程序或APP实现移动端操作，避免了电脑端繁琐的数据填报工作。在系统中录入问题清单、隐患清单等，在现场巡检拍照后直接选择相应的问题或隐患，系统自动关联对应的整改意见。对于清单中没有的问题或隐患，可以自定义编辑，编辑过后相关的问题或隐患及对应的整改意见会自动存入数据库中，方便下次遇到同类问题或隐患时可以直接选择，尽可能减少施工人员工作量。利用手机定位结合电子沙盘中的路线位置信息或BIM模型，在现场手机填报时，当问题或隐患需要关联构件时，可根据手机定位自动检测出定位附近的所有构件信息，巡检人员只需在检测出的构件中选择相应构件即可。在数据看板中，将填报的问题或隐患根据问题（隐患）等级、未整改、已整改等进行统计，对于延期未整改的问题（隐患），系统会进行警报预警，同时将整改提醒发送至相关责任人的手机中，提醒其及时进行问题（隐患）整改。

2.5应急中心

建立应急中心，对每个项目的应急预案、应急仓库、应急物资、应急人员等进行统一管理。在电子沙盘中显示每个应急仓库的位置，同时将应急预案、应急物资、应急人员录入到系统中。在手机程序中设置一键报警功能，当现场施工人员发生事故时可以快速报警，安全指挥中心会第一时间报警警示，并根据报警手机定位在地图上显示事故发生地点，帮助管理人员快速定位事故地点、了解事故详情。同时系统还会将相关事故信息传递给距离事故点最近的应急仓库和应急人员，使应急人员和物资能第一时间到达事故现场，节省救援时间。此外，系统还会将应急预案、应急措施等相关应急信息发送至遇险人员的手机中，遇险人员可以根据应急措施在应急人员和物资到来之前进行应急自救，避免遇到二次伤害，尽可能保证自身安全。对应急仓库中的应急物资进行登记统计，包括应急物资的种类、数量、使用有效期等，每次物资使用后物资信息都会实时更新。对于数量少于规定数量、使用有效期临近需要更换的物资，系统会进行警示，提醒管理人员及时补充、更换应急物资，保证应急物资的充足性和有效性。对每次应急活动记录备案，实现应急资源可管理、应急事件可追溯、抢险过程可指挥、事后评估有依据。

2.6安全监控中心

利用各种监测传感器、物联网、摄像头、可穿戴设备、无人机等实现施工现场风险隐患实时监控，同时通过定位做到人员、设备的监控，在监控大屏中实时显示监控信息，包括视频监控画面、监测传感器监测数据、人员设备位置信息等。对传感器监测超过安全阈值的数据信息进行警报预警，提醒管理人员做好相应的预防措施。对安全隐患做到提前发现、提前预警、提前防控，避免风险转化成隐患、隐患转化成事故。

3结语

数字安全是未来工程建设安全行业的发展趋势，公路工程行业数字化发展相对较晚，尚处在起步阶段，在当前新发展阶段、新发展理念、新发展格局形势下，安全管理数字转型刻不容缓。基于信息技术的数字安全管理系统在公路工程中的实际应用，为公路工程安全数字化管理提供了参考和方向，为公路工程安全管理数字转型积累了经验，有助于实现以数字技术引领公路工程安全可持续健康发展，解决安全管理难题，保证每一个项目的安全。

作者:朱子翔 单位:浙江交工集团股份有限公司