張霞，徐暉

（1.交通部水運科學(xué)研究院，北京 100088；2.長安大學(xué)，陜西 西安 710064）

0 引言

國內(nèi)外多年的統(tǒng)計資料表明，施工項目中安全事故的發(fā)生率較高，由于事故帶來的損失較大[1-2]，因此安全管理顯得十分重要。施工項目的安全管理往往從消除危險源或降低危險源所帶來的風(fēng)險入手[3]。危險源是導(dǎo)致事故的根源，其定義為可能導(dǎo)致人員傷亡或物質(zhì)損失事故的、潛在的不安全因素[4]。

水運工程施工危險源具有點多、面廣、影響因素復(fù)雜、辨識不易等特點，容易引發(fā)重大事故[5]，因而其管理工作難度大且效果往往不夠理想。

如何提高其危險源管理的效果和效率，成為亟待解決的問題，信息技術(shù)的利用可以提供幫助。國外建筑行業(yè)施工安全管理的信息化程度較高[6]，20世紀(jì)80年代，美國就曾推出施工安全管理專家系統(tǒng)[7]，施工危險源管理進(jìn)入信息化時代。2000年，Richard Coble提出了利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)項目進(jìn)度計劃與安全管理相結(jié)合的理論[8]，強調(diào)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。而國內(nèi)建筑行業(yè)尤其是水運施工企業(yè)在危險源管理的信息技術(shù)應(yīng)用方面仍相對落后。

本文基于信息技術(shù)提出了建立水運工程施工危險源信息化預(yù)警控制系統(tǒng)的設(shè)想，以期為水運施工企業(yè)安全管理系統(tǒng)的發(fā)展提供依據(jù)。

1 水運工程施工危險源的預(yù)警管理

水運工程施工危險源的預(yù)警管理，就是通過科學(xué)的管理手段實現(xiàn)施工危險源的監(jiān)控、預(yù)測和評價、控制。監(jiān)控：對施工過程進(jìn)行監(jiān)測，判斷日?；顒舆^程與結(jié)果是否滿足管理目標(biāo)的預(yù)期要求；預(yù)測和評價：根據(jù)監(jiān)控結(jié)果，通過判斷危險源所處的狀態(tài)，來確定施工過程處于“事故狀態(tài)”或“正常狀態(tài)”；控制：由預(yù)測和評價結(jié)果，做出相應(yīng)的應(yīng)對措施，即，在確認(rèn)事故隱患發(fā)生的情況下，采取既定手段調(diào)控其運行過程，使之恢復(fù)正常狀態(tài)。

建立危險源預(yù)警管理系統(tǒng)將有效地改變水運工程安全監(jiān)督管理模式，加強內(nèi)部監(jiān)督制約機制。

2 水運施工危險源信息化預(yù)警控制系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)的概念

信息技術(shù)（Information Technology）是利用計算機和現(xiàn)代通訊手段獲取和處理信息等技術(shù)的總稱。

水運施工危險源信息化預(yù)警控制系統(tǒng)，就是將信息技術(shù)應(yīng)用于水運工程施工危險源的預(yù)警管理，把施工過程中危險源的監(jiān)控、預(yù)測、評價、控制等管理要素標(biāo)準(zhǔn)化、程序化，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)統(tǒng)一與中心計算機進(jìn)行管理的系統(tǒng)。這里的信息技術(shù)主要包括數(shù)字監(jiān)控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件技術(shù)。

信息技術(shù)的運用，可以有效地實現(xiàn)對點多、面廣、量大的水運工程施工危險源的統(tǒng)一管理，提高管理效率，并將改變安全監(jiān)管部門過去那種看報告、聽匯報、下基層視察等原始工作方法，實現(xiàn)從對具體項目安全生產(chǎn)狀態(tài)的具體管理轉(zhuǎn)變到對施工企業(yè)安全生產(chǎn)行為的管理，使整體的水運施工危險源管理走向規(guī)范化、制度化和標(biāo)準(zhǔn)化。

2.2 系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)

該系統(tǒng)模型的建立要解決以下幾個問題：

1）信息的收集和處理。進(jìn)行危險源相關(guān)信息的收集和處理，并把它們輸入計算機，包括：危險源信息清單、預(yù)防措施、處理和解決方案等。

2）軟件技術(shù)。利用軟件技術(shù)將危險源的管理要素有機結(jié)合。軟件的編制要由軟件公司和水運工程安全管理的研究部門共同開發(fā)。

3）硬件設(shè)施的配備。包括：計算機和相應(yīng)的配套設(shè)施，例如網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施、數(shù)字監(jiān)控設(shè)備等。

2.3 信息處理技術(shù)

危險源相關(guān)信息處理有兩個環(huán)節(jié)：①準(zhǔn)備階段。建立危險源信息庫，將危險源的相關(guān)信息根據(jù)不同工程和施工工序分類，以模塊的型式存儲入計算機。②危險源辨識與評估階段。進(jìn)行數(shù)據(jù)庫中未知危險源的辨識與評價。

2.3.1 水運工程施工危險源的辨識

危險源辨識應(yīng)選擇適于建立體系的方法：

1）對生產(chǎn)組織進(jìn)行調(diào)查研究，包括：與現(xiàn)場有經(jīng)驗的人員詢問、交談；查閱相關(guān)記錄；現(xiàn)場觀察和填寫安全檢查表；成員工作任務(wù)分析等。

2）獲取相關(guān)的外部信息：從有關(guān)類似組織、文獻(xiàn)資料、專家咨詢等方面獲取有關(guān)危險源信息。

3）危險與可操作性研究 （hazard and operability study）：通過指導(dǎo)語句和標(biāo)準(zhǔn)格式尋找工藝偏差，以辨識系統(tǒng)存在的危險源。

4）事件樹分析（event tree analysis）：從初始原因事件起，分析各環(huán)節(jié)事件“正常”或“失效”的過程，并預(yù)測各種可能的結(jié)果，通過對系統(tǒng)各環(huán)節(jié)事件的分析，辨識危險源。

5）故障樹分析（FTA）：根據(jù)系統(tǒng)可能發(fā)生的或已經(jīng)發(fā)生的事故結(jié)果，去尋找與事故發(fā)生有關(guān)的原因、條件和規(guī)律，辨識有關(guān)危險源。

為建立危險源信息庫組織危險源的辨識時，需綜合運用以上方法，以全面地識別危險源。

2.3.2 水運工程施工危險源的評價

危險源的危險性評價方法分為定性評價、定量評價和綜合評價。綜合評價結(jié)合定性和定量評價方法，綜合考慮施工工藝、設(shè)備、環(huán)境、管理等方面，從整體出發(fā)，對系統(tǒng)危險源進(jìn)行危險性評價。

適用水運工程施工危險源評價的方法很多，建立危險源信息庫時，可主要采用模糊綜合評價法，其他1～2種方法輔助。進(jìn)行未知危險源評價時，則要根據(jù)危險源及施工工藝的特點選擇方法。表1歸納了常用方法的評價目標(biāo)、方法特點、應(yīng)用條件及水運工程施工危險源適用性評價。

2.4 水運施工危險源預(yù)警管理系統(tǒng)模型

2.4.1 總體模式

水運工程施工危險源信息化預(yù)警管理系統(tǒng)以施工項目危險源信息的數(shù)字化數(shù)據(jù)處理模型和危險源的綜合辨識、評價方法為核心，由監(jiān)控平臺、管理平臺兩大模塊組成。監(jiān)控平臺由危險源監(jiān)控系統(tǒng)、危險源辨識系統(tǒng)和危險源評價系統(tǒng)組成；管理平臺包含日常管理模型、組織管理模型、危機管理模型3部分。系統(tǒng)模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)通信平臺進(jìn)行信息的傳遞，同時借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)和企業(yè)管理系統(tǒng)以及相關(guān)外部信息進(jìn)行信息的溝通。危險源信息化預(yù)警管理系統(tǒng)構(gòu)造如圖1所示。

圖1 水運施工危險源信息化預(yù)警管理系統(tǒng)

系統(tǒng)打破了以往通常以算法為主干的模式，采用以數(shù)據(jù)為中心的方式，同時，以模塊的形式處理不同環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，使得算法可配置系統(tǒng)，以獲得更多的靈活性。這種靈活性可以更好地適應(yīng)監(jiān)控內(nèi)容的改變，隨著施工項目的變化，像組裝的電腦一樣為系統(tǒng)配備合適的監(jiān)控平臺和管理平臺，同時也可以方便地為系統(tǒng)更新。

對于確定的施工項目，模塊更換并不是很頻繁，提高了整體的運算速度。

2.4.2 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控的任務(wù)有兩個：一是過程檢測，即對監(jiān)測對象的活動進(jìn)行全過程監(jiān)視；二是對大量的監(jiān)測信息進(jìn)行處理，包括整理、分類、存儲、傳輸、建立信息檔案，進(jìn)行歷史的和技術(shù)的比較，確定常態(tài)和非常態(tài)，對于非常態(tài)的檢測特性進(jìn)行報告（進(jìn)入下一個系統(tǒng)——辨識系統(tǒng)）。

表1 危險源評價方法比較

過程檢測可分為3個階段，在系統(tǒng)編制的初級階段，通過監(jiān)控室內(nèi)安全員的輸入解決和中心計算機的對話；隨著技術(shù)的方案，有望實現(xiàn)辨識方式的智能化，即通過監(jiān)控機器人識別并直接和計算機對話來完成監(jiān)控過程。

初級階段，為了方便和降低技術(shù)難度，可統(tǒng)一對危險源辨識庫中的危險源進(jìn)行編碼，對出現(xiàn)的異常情況同編碼進(jìn)行對應(yīng)，這個時期將編碼作為人機傳遞的語言。評估施工方案時，需對方案進(jìn)行分析，并將相關(guān)危險源編碼化。

發(fā)展階段，實現(xiàn)人機對話，計算機對輸入的信息自動識別。如果輸入的信息為施工方案或者模擬的施工過程，就可以完成方案的評估。

高級階段，智能化系統(tǒng)階段，監(jiān)控系統(tǒng)自動完成識別以及和中心計算機的對話功能，實現(xiàn)自動化管理。

監(jiān)控系統(tǒng)幫助安全員和安全監(jiān)理對現(xiàn)場的全面控制，實現(xiàn)足不出戶的現(xiàn)場管理和提前預(yù)警。

2.4.3 危險源辨識系統(tǒng)

監(jiān)控發(fā)現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，通過對話功能傳遞至危險源辨識系統(tǒng)。危險源辨識系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 危險源辨識系統(tǒng)

危險源辨識庫提供了基本數(shù)據(jù)資料，將水運工程施工危險源信息按不同的施工工序分層次保存，水上作業(yè)的層次劃分如表2所示。危險源信息包括所屬工序、所屬工藝、危險性等級。危險性等級的劃分為：5.極其危險；4.高度危險；3.顯著危險；2.一般危險；1.稍有危險。

危險源辨識庫的數(shù)據(jù)來源于以往的相關(guān)研究，并通過各個施工項目的進(jìn)行不斷完善，國家安全網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)則可以集合全國的危險源信息。

專家支持系統(tǒng)是施工項目危險源辨識庫的“智能”組成部分，主要包含“專有”的專業(yè)信息，它的知識庫有眾多安全專家的安全管理經(jīng)驗和技巧，利用系統(tǒng)分析方法，判斷監(jiān)控中的異常情況是否需要評估，報告給評估系統(tǒng)。

表2 其它海上作業(yè)危險源辨識清單

2.4.4 危險源評估系統(tǒng)

危險源評估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。危險源評估系統(tǒng)的信息核心是系統(tǒng)的通信中心，在收到辨識系統(tǒng)的報告后，將報告情況發(fā)送到專家系統(tǒng)進(jìn)行方法選擇和經(jīng)驗判斷，然后進(jìn)行如層次分析法、模糊綜合評價方法等的計算來對系統(tǒng)危險源進(jìn)行評價，評價結(jié)果反饋到專家系統(tǒng)，進(jìn)行判斷，確認(rèn)結(jié)果可靠后將結(jié)果傳遞回信息核心。在系統(tǒng)危險源評價過程中，經(jīng)過評價指標(biāo)體系的確立、評價指標(biāo)權(quán)重的設(shè)定和計算，綜合評判危險源的危險性等級。

圖3 危險源評估系統(tǒng)

2.4.5 管理平臺

危險源信息化預(yù)警控制系統(tǒng)的目標(biāo)，是實現(xiàn)對各種危險源的早期控制，并能在嚴(yán)重的事故形勢下實施危機管理。系統(tǒng)的管理平臺包括組織管理、日常管理、危機管理3個管理活動階段。

1）組織管理。正常的施工進(jìn)度和施工計劃。

2）日常管理。包括兩個方面，一是日常對策，二是危機模擬。日常對策針對危險源進(jìn)行糾正活動，防止其發(fā)展為事故，逐漸使其恢復(fù)到正確狀態(tài)。危機模擬，是在日常對策活動中發(fā)現(xiàn)事故因素難以有效控制，因而對可能的危機狀態(tài)進(jìn)行假設(shè)與模擬的活動，以此提出對策方案，為進(jìn)入危機管理階段做好準(zhǔn)備。

3）危機管理。危機管理是一種“例外”性質(zhì)的管理，是只在特殊情況下才采用的特別管理方式。它是在施工管理平臺已無法控制事故狀態(tài)情況下，以特別的危機計劃、領(lǐng)導(dǎo)小組、應(yīng)急措施，介入施工活動的管理過程。

評估系統(tǒng)做出評價結(jié)果以后，報告給管理平臺，管理平臺根據(jù)報告的危險性等級選擇管理模式：5，進(jìn)入危機管理；4，停工并進(jìn)入日常管理；2或3，進(jìn)入日常危險源管理；1或未接到異常報告，則進(jìn)行組織管理。

2.5 監(jiān)控設(shè)備

實現(xiàn)對現(xiàn)場的監(jiān)控，首先要有監(jiān)控設(shè)備。監(jiān)控設(shè)備包括兩部分，一是監(jiān)視設(shè)備，其布置應(yīng)能滿足監(jiān)視整個施工現(xiàn)場的需要；二是設(shè)備的監(jiān)測設(shè)施，即對關(guān)鍵機械和施工車輛、船舶的監(jiān)測。

軟件系統(tǒng)通過計算機控制監(jiān)控設(shè)備，尤其是發(fā)展到自動化管理階段時，設(shè)備和軟件要實現(xiàn)無縫相接。

3 結(jié)語

水運工程施工危險源點多、面廣，影響因素復(fù)雜、辨識不易，由于施工狀態(tài)的變化性，其管理是個動態(tài)過程。構(gòu)建危險源信息化預(yù)警控制系統(tǒng)，可以建立快速反應(yīng)機制，并最終實現(xiàn)管理的自動化，時時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)事故隱患并采取相對措施，最大限度地制止安全事故的發(fā)生。

此外，系統(tǒng)可以實現(xiàn)危險源信息共享，向缺乏安全經(jīng)驗的人員提供經(jīng)驗信息，為項目部間甚至施工企業(yè)間交流危險源控制和管理經(jīng)驗提供信息平臺。

總之，該系統(tǒng)的建立對于規(guī)范施工現(xiàn)場業(yè)務(wù)流程，提升水運施工企業(yè)安全生產(chǎn)的管理水平，以及最終實現(xiàn)施工企業(yè)的信息化管理將有重要意義。

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