呂廣宇 蔣永兵 朱宗坤

摘 ?要：文章對(duì)已運(yùn)營(yíng)地鐵線路內(nèi)安全施工存在的問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了一種以安全管理為目的，以計(jì)劃管理為核心，通過(guò)智能化手段把與現(xiàn)場(chǎng)安全相關(guān)的人員、機(jī)械、設(shè)備、材料、工具、方案等信息進(jìn)行數(shù)字化集中監(jiān)管的地鐵運(yùn)營(yíng)線路內(nèi)施工智能安全管控系統(tǒng)。該管控系統(tǒng)由人員管理、設(shè)計(jì)管理、計(jì)劃管理、工具管理、設(shè)備管理模塊組成，可實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全時(shí)段、全局監(jiān)控的功能。

關(guān)鍵詞：軌道交通;運(yùn)營(yíng)線路;智能安全管控;功能研究

中圖分類號(hào)：TP277 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2021）13-0117-04

Functional Design and Research of Intelligent Safety Management and Control System for Rail Transit Construction

——Take the Construction in Subway Operation Lines as an Example

LYU Guangyu， JIANG Yongbing， ZHU Zongkun

（China Railway Electrification Survey Design & Research Institute Co.， Ltd.， Tianjin ?300250， China）

Abstract： This paper studies the problems existing in the safety construction in the subway lines in operation， and proposes an intelligent safety management and control system for the construction in the subway lines in operation， which takes the safety management as the purpose， takes the plan management as the core， and digitizes and centrally supervises the personnel， machinery， equipment， materials， tools， schemes and other information related to the site safety through intelligent means. The management and control system is composed of personnel management， design management， plan management， tool management， and equipment management modules， which can realize the function of full-time and global monitoring of the construction sites.

Keywords： rail transit; lines in operation; intelligent safety management and control; function research

0 ?引 ?言

目前，國(guó)內(nèi)多條地鐵線路已進(jìn)入大修期，未進(jìn)入大修期的地鐵線路也存在大量委外施工項(xiàng)目，因此存在大量在運(yùn)營(yíng)線路內(nèi)施工的情況。運(yùn)營(yíng)線路內(nèi)施工，一般單次作業(yè)人數(shù)可達(dá)幾十人至上百人，且大部分人員對(duì)地鐵環(huán)境及規(guī)章要求不熟悉，同時(shí)在運(yùn)營(yíng)線路內(nèi)施工時(shí)間短、施工環(huán)境復(fù)雜，存在安全隱患。但地鐵運(yùn)營(yíng)部門對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的管控還停留在傳統(tǒng)的人盯人、互控他控、制度管理等傳統(tǒng)人工手段，遠(yuǎn)程調(diào)度人員無(wú)法監(jiān)控到現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)時(shí)進(jìn)度，缺乏實(shí)時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)互控、他控的智能化手段，安全管控壓力凸顯。因此，迫切需要對(duì)城市軌道交通在運(yùn)營(yíng)線路內(nèi)施工智能安全管控系統(tǒng)功能需求的研究，開發(fā)智能安全管控系統(tǒng)。

1 ?存在問(wèn)題及需求

經(jīng)多方調(diào)研，目前地鐵運(yùn)營(yíng)管理部門亟待解決的問(wèn)題有：（1）施工管控手段傳統(tǒng)、管控效率低、監(jiān)管壓力大。目前在運(yùn)營(yíng)線路內(nèi)施工 主要依靠傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場(chǎng)配合確認(rèn)等管控手段，缺乏智能化手段、現(xiàn)場(chǎng)管控效率低;在運(yùn)營(yíng)線路內(nèi)施工直接影響第二天地鐵的安全運(yùn)營(yíng)，要求配合人員需要對(duì)施工全過(guò)程做到實(shí)時(shí)有效監(jiān)控，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管壓力大。（2）施工管控環(huán)節(jié)多、流程長(zhǎng)、精細(xì)化要求高。目前在運(yùn)營(yíng)線路內(nèi)施工要求對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管控，對(duì)單次作業(yè)施工前、中、后全過(guò)程精細(xì)化管理;針對(duì)關(guān)鍵性工序和重點(diǎn)施工影像資料等，要求實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工序監(jiān)管重點(diǎn)可追溯。

為解決以上問(wèn)題，改變既有的在運(yùn)營(yíng)線路內(nèi)施工監(jiān)管方式，有必要開發(fā)研究一套破解安全監(jiān)管難題、提高管理效益，為管理者提供緊急調(diào)度、遠(yuǎn)程指導(dǎo)、遠(yuǎn)程指揮、工作協(xié)調(diào)、運(yùn)籌帷幄的智能安全管控系統(tǒng)。

2 ?系統(tǒng)功能需求

2.1 ?軟件總體技術(shù)方案

智能安全管控系統(tǒng)的軟件平臺(tái)主要由“開工前資料監(jiān)管”和“標(biāo)準(zhǔn)化施工監(jiān)管”兩大部分組成，實(shí)現(xiàn)安全全過(guò)程管控?！伴_工前資料監(jiān)管”主要用于開工入場(chǎng)前登記審查各方人員資料，設(shè)計(jì)圖紙、文件及變更的電子化及終端查詢，工程計(jì)劃管理，工具、設(shè)備的資料登記等。“標(biāo)準(zhǔn)化施工監(jiān)管”用于日施工作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化流程監(jiān)管，主要分為施工前、施工中、施工后三個(gè)階段，每個(gè)階段的每一個(gè)施工步驟都進(jìn)行監(jiān)管。在運(yùn)營(yíng)線路內(nèi)施工智能安全管控系統(tǒng)的軟件平臺(tái)主要功能需求如圖1所示。

2.2 ?開工前資料監(jiān)管

2.2.1 ?人員管理模塊

為保證參建人員的資質(zhì)符合項(xiàng)目要求及對(duì)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的人員進(jìn)行控制，對(duì)建設(shè)管理人員、施工人員、監(jiān)理人員、設(shè)計(jì)人員等參建各方人員進(jìn)行實(shí)名制管理，其中包括以下功能要求：（1）人員登記。對(duì)參建各方人員進(jìn)行人員登記存入中央級(jí)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，主要登記內(nèi)容為：?jiǎn)挝?、姓名、性別、年齡、身份證號(hào)碼、照片、工號(hào)、職稱、職業(yè)資格證、崗位、安全等級(jí)、三級(jí)安全教育情況、臨時(shí)出入證編號(hào)、臨時(shí)出入證、施工負(fù)責(zé)人證編號(hào)、施工負(fù)責(zé)人證、特種作業(yè)證類型、特種作業(yè)證編號(hào)、特種作業(yè)證、個(gè)人聯(lián)系電話、單位聯(lián)系電話、常住地址、家庭住址、常規(guī)體檢信息、防疫體檢信息、保險(xiǎn)信息等。（2）人員統(tǒng)計(jì)。對(duì)登記后的人員進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，便于即時(shí)掌握項(xiàng)目人員信息。統(tǒng)計(jì)分類為建設(shè)管理人員、運(yùn)營(yíng)配合人員、設(shè)計(jì)人員、監(jiān)理人員、施工管理人員、施工工人、特殊工種人員等。

2.2.2 ?設(shè)計(jì)管理模塊

設(shè)計(jì)管理模塊主要為保證設(shè)計(jì)資料為符合出圖程序的最終版資料，保證該資料作為施工的主要依據(jù)留存及隨時(shí)備查，并且為施工過(guò)程中監(jiān)管部門核查現(xiàn)場(chǎng)施工是否與施工圖紙保持一致提供便利條件。主要為以下功能：

（1）施工圖及施工設(shè)計(jì)說(shuō)明書上傳及查看。（2）審查意見上傳及查看。（3）設(shè)計(jì)變更上傳及查看。（4）工程量清單。

該功能要求上傳根據(jù)施工圖計(jì)算的工程量清單，工程量清單需要在中央服務(wù)器內(nèi)做好模板及規(guī)定，該模板為經(jīng)業(yè)主審查過(guò)的固定模板，上傳時(shí)只需選用對(duì)應(yīng)的模板，按照模板開項(xiàng)增加具體數(shù)量。

2.2.3 ?計(jì)劃管理模塊

施工前制定施工總計(jì)劃，施工過(guò)程中添加月計(jì)劃。并且實(shí)現(xiàn)進(jìn)度計(jì)劃記錄，完成情況與總計(jì)劃、月計(jì)劃對(duì)標(biāo)，以便管理人員控制施工進(jìn)度情況。其中包括以下功能要求：（1）總計(jì)劃。該功能要求在施工前根據(jù)業(yè)主提供的工期要求，編制施工總計(jì)劃。總計(jì)劃與工程量清單聯(lián)動(dòng)，開項(xiàng)與工程量清單一致。另外，總計(jì)劃頁(yè)面體現(xiàn)已完成工作量及完成百分比。完成工作量與月計(jì)劃及周計(jì)劃聯(lián)動(dòng)，完成一個(gè)天窗點(diǎn)后馬上反饋至總計(jì)劃及月計(jì)劃。設(shè)置中間計(jì)劃節(jié)點(diǎn)（1～2個(gè)），到計(jì)劃節(jié)點(diǎn)時(shí)未完成目標(biāo)值工作量，月計(jì)劃中未完成目標(biāo)值時(shí)均進(jìn)行提示，并且體現(xiàn)與目標(biāo)值的偏差。并且總計(jì)劃變更時(shí)，具備計(jì)劃調(diào)整功能，調(diào)整時(shí)必須上傳調(diào)整依據(jù)（會(huì)議紀(jì)要或業(yè)主指令）。（2）月計(jì)劃。該功能要求在施工前根據(jù)施工總計(jì)劃，編制施工月計(jì)劃。

另外，月計(jì)劃頁(yè)面體現(xiàn)已完成工作量及完成百分比。完成工作量與總計(jì)劃聯(lián)動(dòng)，完成一個(gè)天窗點(diǎn)后馬上反饋至總計(jì)劃及月計(jì)劃，在20天位置設(shè)置計(jì)劃節(jié)點(diǎn)，到計(jì)劃節(jié)點(diǎn)時(shí)未完成目標(biāo)值工作量，將進(jìn)行提示。月底再次對(duì)標(biāo)，根據(jù)對(duì)標(biāo)結(jié)果調(diào)整下月計(jì)劃，上傳調(diào)整依據(jù)，但最終工期節(jié)點(diǎn)不變。并且可以導(dǎo)出計(jì)劃表格。

2.2.4 ?工具管理模塊

為規(guī)范及統(tǒng)計(jì)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的施工工人攜帶的工具，對(duì)施工工具進(jìn)行智能化管理，其中包括以下功能：（1）工具登記。在施工前期準(zhǔn)備期間，所有施工單位準(zhǔn)備的工具需進(jìn)行貼牌，并且將數(shù)據(jù)記錄入中央級(jí)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)。記錄數(shù)據(jù)包括：工具名稱、使用年限、已使用時(shí)間、工具狀態(tài)、檢測(cè)報(bào)告等，便于統(tǒng)計(jì)工具數(shù)量及工具種類，同時(shí)可以檢查有檢測(cè)要求的工具是否按照要求完成檢測(cè)。并且與現(xiàn)場(chǎng)手持終端聯(lián)網(wǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)記錄時(shí)可進(jìn)行相應(yīng)對(duì)比。（2）智能工具監(jiān)控。對(duì)施工工具進(jìn)行智能化監(jiān)控，出入庫(kù)及出入場(chǎng)時(shí)對(duì)施工工具進(jìn)行登記和復(fù)查，對(duì)比出入場(chǎng)時(shí)的工具種類及數(shù)量，防止工具遺漏在施工場(chǎng)地內(nèi)，特別是可避免工具遺留在軌行區(qū)。

2.2.5 ?設(shè)備管理模塊

為準(zhǔn)確掌握設(shè)備材料的情況，對(duì)設(shè)備材料進(jìn)行監(jiān)管，具體功能有：（1）主要設(shè)備材料清單及到貨計(jì)劃。施工準(zhǔn)備期間，需要登記主要設(shè)備材料清單及數(shù)量，該數(shù)量及清單與施工工程量清單聯(lián)動(dòng)，由工程量開項(xiàng)自動(dòng)導(dǎo)出主材數(shù)量。施工期間登記到貨計(jì)劃，已到貨數(shù)量，剩余到貨數(shù)量，并且可進(jìn)行統(tǒng)計(jì)查詢，以便對(duì)主要設(shè)備材料進(jìn)行細(xì)致管理。（2）主要設(shè)備材料技術(shù)及試驗(yàn)資料。在主要設(shè)備材料清單中的每一項(xiàng)鏈接至該項(xiàng)的技術(shù)及試驗(yàn)資料頁(yè)面，該頁(yè)面需要上傳設(shè)備材料的產(chǎn)品說(shuō)明書及維護(hù)手冊(cè)、型式試驗(yàn)報(bào)告、出廠試驗(yàn)報(bào)告、產(chǎn)品合格證、產(chǎn)品使用及維護(hù)手冊(cè)等資料、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，以備建設(shè)方審查。

2.3 ?標(biāo)準(zhǔn)化施工監(jiān)管

2.3.1 ?施工作業(yè)前監(jiān)管

施工前由業(yè)主下發(fā)作業(yè)指令，施工單位接收指令后制定日施工方案。日施工方案需明確施工參與人員、施工內(nèi)容、施工管控要點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)確認(rèn)及管控措施等。日施工方案需要經(jīng)過(guò)施工項(xiàng)目部、監(jiān)理工程師、監(jiān)理項(xiàng)目部、業(yè)主項(xiàng)目經(jīng)理、業(yè)主分部、業(yè)主部門以及中心調(diào)度的審核，并且每級(jí)審核時(shí)提交本級(jí)的日作業(yè)方案。具體審核流程如圖2所示。

2.3.2 ?施工作業(yè)中監(jiān)管

施工中監(jiān)管主要分為出工前確認(rèn)、施工前交底、施工過(guò)程管控、出清管控及日作業(yè)完成確認(rèn)：

出工前確認(rèn)。對(duì)施工前準(zhǔn)備會(huì)進(jìn)行全程視頻監(jiān)控，監(jiān)管施工單位準(zhǔn)備會(huì)情況。

施工前交底。對(duì)施工前交底進(jìn)行全程視頻監(jiān)控，監(jiān)管施工單位交底會(huì)情況。施工交底會(huì)需對(duì)進(jìn)場(chǎng)人員進(jìn)行防疫和狀態(tài)檢查、作業(yè)分工交底、進(jìn)場(chǎng)施工工具清點(diǎn)、進(jìn)場(chǎng)設(shè)備材料清點(diǎn)等。

施工過(guò)程管控。對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行視頻監(jiān)控，同時(shí)對(duì)施工過(guò)程中人員、工具、設(shè)備材料、施工要點(diǎn)等進(jìn)行管控：

人員出入施工現(xiàn)場(chǎng)登記，采用可移動(dòng)式門禁系統(tǒng)對(duì)出入人員進(jìn)行登記。

施工工具及設(shè)備材料的出入場(chǎng)清點(diǎn)，通過(guò)RFID芯片等智能化手段提高施工工具登記及清點(diǎn)的效率及準(zhǔn)確性。

施工全過(guò)程視頻監(jiān)控，可在遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)施工并可錄像回溯。

施工過(guò)程的安全行為管控，通過(guò)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)施工過(guò)程中的安全行為（如安全帽、熒光衣、安全帶、摔倒、扶梯等）進(jìn)行監(jiān)控，并具備違規(guī)報(bào)警功能。

施工要點(diǎn)管控，對(duì)施工各項(xiàng)目的施工要點(diǎn)需監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)拍照、核實(shí)，并上傳至總服務(wù)器。

出清管控。在施工結(jié)束后，利用移動(dòng)攝像設(shè)備對(duì)軌行區(qū)進(jìn)行出清確認(rèn)，并上傳出清視頻。然后視頻監(jiān)控在站臺(tái)區(qū)的人員、施工、設(shè)備、材料的清理。

日作業(yè)完成確認(rèn)。施工完成后統(tǒng)計(jì)施工完成情況、監(jiān)理完成情況及業(yè)主配合完成情況，以接觸網(wǎng)柔性改剛性施工為例，具體施工中監(jiān)管流程如圖3所示。

2.3.3 ?施工作業(yè)后監(jiān)管

日作業(yè)完成后，需要施工單位安排留守人員并報(bào)備業(yè)主審核，具體審核流程如圖4所示。

3 ?硬件配置方案

智能安全管控系統(tǒng)包括中央服務(wù)器、監(jiān)控大屏、移動(dòng)終端、PC終端、攝像頭、測(cè)溫門禁一體機(jī)、掃描槍、智能頭盔、執(zhí)法記錄儀、邊緣計(jì)算單元、NVR、路由套件、UPS等設(shè)備。

該系統(tǒng)的軟件平臺(tái)安裝在中央服務(wù)器，在中央服務(wù)器中完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析及結(jié)果輸出。中央服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控大屏、移動(dòng)終端、PC終端連接，實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備的操作及實(shí)施視頻安全監(jiān)控。施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置移動(dòng)支架攝像頭、測(cè)溫門禁一體機(jī)、掃描槍、智能頭盔、執(zhí)法記錄儀等監(jiān)控、采集設(shè)備，對(duì)施工中人員、工具、設(shè)備等的出入記錄進(jìn)行安全監(jiān)管。對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控視頻采集，同時(shí)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)分析設(shè)備進(jìn)行安全行為分析。分析數(shù)據(jù)及采集的數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)單元（由邊緣計(jì)算單元、NVR、路由套件、UPS等設(shè)備組成）上傳中央服務(wù)器。智能安全管控系統(tǒng)構(gòu)成如圖5所示。

4 ?結(jié) ?論

通過(guò)以上功能設(shè)計(jì)與分析，明確了城市軌道交通在運(yùn)營(yíng)線路內(nèi)施工智能安全管控系統(tǒng)是以安全管理為目的，以計(jì)劃管理為核心，通過(guò)人工智能化手段將與現(xiàn)場(chǎng)安全相關(guān)的人員、機(jī)械、設(shè)備、材料、工具、方案等信息進(jìn)行數(shù)字化集中監(jiān)管，同時(shí)可對(duì)運(yùn)營(yíng)線路內(nèi)的施工作業(yè)從材料進(jìn)場(chǎng)、施工計(jì)劃、施工過(guò)程中的安全文明施工、施工完成后的人清場(chǎng)清到最終驗(yàn)收進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)控。目前該施工智能安全管控系統(tǒng)已應(yīng)用在廣州市軌道交通一號(hào)線接觸網(wǎng)柔改剛項(xiàng)目中，現(xiàn)場(chǎng)施工所反映的問(wèn)題將在下階段進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升并完善該系統(tǒng)功能。

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作者簡(jiǎn)介：呂廣宇（1980—），男，漢族，黑龍江牡丹江人，高級(jí)工程師，本科，研究方向：軌道交通供電系統(tǒng);蔣永兵（1982—），男，漢族，重慶人，高級(jí)工程師，本科，研究方向：軌道交通信息化系統(tǒng);朱宗坤（1990—），男，漢族，甘肅蘭州人，工程師，碩士研究生，研究方向：軌道交通供電系統(tǒng)。