王 瑜 葉子明 王文翰

（柳州工學(xué)院，廣西 柳州 545000）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)信息化程度不斷加深，BIM技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的應(yīng)用價(jià)值。在此背景下，智慧工地建設(shè)也隨之產(chǎn)生。智慧工地是運(yùn)用信息化方法，對(duì)工程施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)管的一種嶄新的工程項(xiàng)目全生命周期管理。而在智慧工地建設(shè)過(guò)程中，有許多安全隱患，安全事故頻發(fā)。建筑施工要加強(qiáng)安全管理，保證施工順利進(jìn)行，因此基于BIM技術(shù)的智慧工地安全管理研究十分重要。因此，本文對(duì)智慧工地安全管理過(guò)程中人員、機(jī)械設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及過(guò)程管理等要素進(jìn)行系統(tǒng)化研究，基于BIM技術(shù)構(gòu)建了包含四個(gè)功能模塊的智慧工地安全管理系統(tǒng)，為智慧工地推行安全管理建設(shè)提供參考。

1 基于BIM技術(shù)的智慧工地安全管理研究現(xiàn)狀

國(guó)外在智慧工地安全管理應(yīng)用方面，Xu等人[1]建立了危險(xiǎn)源收集和可視化的BIM平臺(tái)框架，使施工從業(yè)人員可隨時(shí)查看整個(gè)項(xiàng)目危險(xiǎn)源的數(shù)據(jù)。Christiana等人應(yīng)用BIM技術(shù)和LCA工具對(duì)智慧工地的環(huán)境、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享、施工現(xiàn)場(chǎng)安全等進(jìn)行評(píng)估。

國(guó)內(nèi)在智慧工地的安全管理研究方面，陳瑞等人[2]研究了結(jié)合BIM技術(shù)的智慧工地系統(tǒng)，陳丹丹等人[3]研究了基于智慧工地的施工安全管理技術(shù)的應(yīng)用，張旭旭[4]研究了建筑企業(yè)智慧工地本質(zhì)安全管理。

通過(guò)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的研究看出，目前智慧工地安全管理的研究大多是技術(shù)層面開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，對(duì)建設(shè)過(guò)程中的“人、物、環(huán)、管”等安全生產(chǎn)要素的系統(tǒng)性研究較少。

2 建筑施工工地安全管理存在的主要問(wèn)題

2.1 勞務(wù)人員安全意識(shí)差

施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員大多為農(nóng)民工，安全教育內(nèi)容流于形式，工人的安全意識(shí)差。而且施工工種多，大量工人難以管理。勞務(wù)作業(yè)人員流動(dòng)性差，沒(méi)有專業(yè)的學(xué)習(xí)和管理。如果用傳統(tǒng)的人員登記和考勤管理辦法，很難對(duì)勞務(wù)人員有效管理。

目前施工現(xiàn)場(chǎng)勞務(wù)人員的技術(shù)水平差別較大，有些工人只是能入門的技術(shù)水平，而且文化程度不高，遇到突然出現(xiàn)的安全生產(chǎn)事故很難及時(shí)做出處理和報(bào)告。長(zhǎng)時(shí)間工作也會(huì)影響身體和心理健康，無(wú)法認(rèn)真進(jìn)行相關(guān)工作。特別是安全意識(shí)差，總是存在僥幸心理，認(rèn)為不會(huì)發(fā)生問(wèn)題就輕視違規(guī)作業(yè)的后果，容易發(fā)生安全生產(chǎn)事故。

2.2 施工機(jī)械管理難度大

施工現(xiàn)場(chǎng)有很多施工機(jī)械，其中不乏起重機(jī)、升降機(jī)等大型機(jī)械。施工現(xiàn)場(chǎng)使用很多大型機(jī)械，缺乏大型機(jī)械的管理人員。而且，大型機(jī)械存在許多安全隱患，稍不注意，就可能發(fā)生安全事故，施工機(jī)械管理難度大。

施工機(jī)械的運(yùn)輸和拆卸難度大，如果人員操作不當(dāng)或者不小心與大型施工機(jī)械碰觸，容易發(fā)生事故。施工機(jī)械后期還需要進(jìn)行維修，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)引發(fā)零件等很多問(wèn)題，施工機(jī)械的安全性和可靠性下降，如果突然發(fā)生異常也容易造成安全生產(chǎn)事故。

2.3 施工作業(yè)環(huán)境差

施工現(xiàn)場(chǎng)受天氣影響很大，夏天炎熱，冬天寒冷，在惡劣的天氣下，工人們很難作業(yè)，施工危險(xiǎn)性大。如果惡劣天氣沒(méi)有停止施工作業(yè)，或者惡劣天氣過(guò)后沒(méi)有對(duì)施工場(chǎng)地和設(shè)施進(jìn)行檢查清理，很容易出現(xiàn)問(wèn)題。而且，施工中還會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲和有毒有害氣體，會(huì)對(duì)工人的身體造成影響，有可能得職業(yè)病。施工作業(yè)環(huán)境對(duì)安全影響很大。

夏季炎熱的時(shí)候，一般會(huì)選擇早上和晚上工作，但是如果施工現(xiàn)場(chǎng)照明條件達(dá)不到，很容易發(fā)生問(wèn)題。施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地需要合理布置，如果現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹窄，消防通道不滿足要求，材料的堆放不合理，也會(huì)發(fā)生問(wèn)題。特別是施工現(xiàn)場(chǎng)很多高處作業(yè)，臨邊、通道口、電梯井口如未設(shè)置防護(hù)欄桿和密目式安全立網(wǎng)，還有攀登作業(yè)、懸空作業(yè)如未進(jìn)行安全防護(hù)，也很容易發(fā)生安全生產(chǎn)事故。

3 基于BIM技術(shù)的智慧工地安全管理系統(tǒng)功能模塊

3.1 人員管理模塊

通過(guò)BIM技術(shù)，對(duì)項(xiàng)目各方人員的安全技能和安全知識(shí)等方面進(jìn)行安全技術(shù)交底和安全宣傳。通過(guò)BIM可視化技術(shù)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全技術(shù)和重大危險(xiǎn)源進(jìn)行交底，實(shí)現(xiàn)信息化安全教育培訓(xùn)。工程各方人員可以在智慧工地平臺(tái)學(xué)習(xí)安全生產(chǎn)技術(shù)內(nèi)容，進(jìn)行安全教育培訓(xùn)。而且，可以在智慧工地平臺(tái)上標(biāo)注安全管理的控制點(diǎn)和落實(shí)點(diǎn)，合理安排安全管理人員，有效進(jìn)行安全監(jiān)督。

基于BIM技術(shù)成立管理準(zhǔn)則與共同管理環(huán)境，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)，建立標(biāo)準(zhǔn)的模型庫(kù)?；跇?biāo)準(zhǔn)模型建立項(xiàng)目模型，盡量避免不同項(xiàng)目和部門成員建模標(biāo)準(zhǔn)不一致的情況。對(duì)于模型信息與模型版次正確管控，對(duì)于模型修正及時(shí)追蹤，各方要及時(shí)了解項(xiàng)目施工狀況。

而且，通過(guò)BIM技術(shù)可以生成二維碼，二維碼張貼在工地入口處，施工人員只要掃描就可以獲取施工項(xiàng)目相關(guān)基本信息，比如工程概況、安全生產(chǎn)責(zé)任制度、危險(xiǎn)性較大工程的施工方案、安全技術(shù)交底等內(nèi)容，有利于施工人員了解工程情況，安全施工。

3.2 機(jī)械設(shè)備管理模塊

通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)施工物料進(jìn)行跟蹤管理，物料的進(jìn)出場(chǎng)、使用和儲(chǔ)存要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和嚴(yán)格把控。每臺(tái)機(jī)械設(shè)備有相應(yīng)的二維碼，掃描可以查看機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行使用和保養(yǎng)維護(hù)情況。對(duì)于大型機(jī)械，要安全運(yùn)行檢測(cè)，如發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)可以發(fā)出警示。管理人員通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析評(píng)估機(jī)械使用情況，可以合理使用機(jī)械設(shè)備。

利用BIM技術(shù)構(gòu)建三維模型，對(duì)危險(xiǎn)源和危險(xiǎn)因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)范圍包括施工的所有環(huán)節(jié)。對(duì)于基坑工程、腳手架工程、暗挖工程等進(jìn)行分析評(píng)估。對(duì)于危險(xiǎn)性較大的工程以及采用新技術(shù)的工程都可以進(jìn)行模擬評(píng)估，發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備存在的問(wèn)題，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供可視化的指導(dǎo)，及時(shí)改進(jìn)問(wèn)題。

施工現(xiàn)場(chǎng)的大型機(jī)械設(shè)備如起重機(jī)、升降機(jī)等可以對(duì)其全生命周期進(jìn)行監(jiān)測(cè)。例如，塔機(jī)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，智慧工地系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集幅度、起重量、傾斜程度、起重高度和受力情況等數(shù)據(jù)，一旦有指標(biāo)超出正常值，系統(tǒng)可以發(fā)出警報(bào)，同時(shí)提醒特種作業(yè)人員按照規(guī)范操作，避免安全生產(chǎn)事故。

通過(guò)BIM技術(shù)建立智慧工地安全監(jiān)控系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置防碰撞裝置。如施工現(xiàn)場(chǎng)有多個(gè)塔機(jī)同時(shí)作業(yè)，可以減少塔機(jī)之間的互相影響。而且，系統(tǒng)可以識(shí)別存在的安全隱患，一旦發(fā)現(xiàn)有碰撞的可能性，就會(huì)發(fā)出預(yù)警，有助于特種作業(yè)人員及時(shí)調(diào)整操作方向，減少塔機(jī)的相互干擾。

3.3 施工環(huán)境管理模塊

利用BIM技術(shù)標(biāo)注各施工模塊，在智慧工地平臺(tái)顯示工程的隱患點(diǎn)、隱患等級(jí)和隱患狀態(tài)，進(jìn)行立體化展示，確保工地施工的安全性。若隱患超過(guò)等級(jí)，會(huì)在系統(tǒng)提示，就要及時(shí)整改，并將責(zé)任落實(shí)到人。

對(duì)于環(huán)境和安全防護(hù)進(jìn)行檢測(cè)，如遇惡劣天氣，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示異常，就會(huì)發(fā)送報(bào)警信息，管理人員可以采取應(yīng)急措施，避免安全事故發(fā)生。在施工危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)有人員違規(guī)施工存在危險(xiǎn)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒作業(yè)人員離開(kāi)危險(xiǎn)區(qū)域，盡可能避免高處墜落等安全事故。

智慧工地安全管理系統(tǒng)根據(jù)綠色施工方案對(duì)施工流程進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)于資源合理分配，保護(hù)土地資源；利用BIM技術(shù)監(jiān)控水電的使用情況，實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電的計(jì)劃；可以通過(guò)線上監(jiān)控噴淋作業(yè)，增加作業(yè)覆蓋面，提高環(huán)境保護(hù)的效果。

通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地進(jìn)行合理規(guī)劃，構(gòu)建BIM模型模擬施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地，可以展示施工場(chǎng)地道路、材料的位置，合理布置施工場(chǎng)地。而且，BIM模型可以有助于施工人員和管理人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整，為工程的場(chǎng)地管理提供保障。

3.4 過(guò)程控制管理模塊

過(guò)程控制管理模塊主要包括：危險(xiǎn)源管理、應(yīng)急管理、施工工藝管理、安全隱患排查和遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控。

通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行危險(xiǎn)源管理。BIM模型體現(xiàn)影響安全生產(chǎn)的要素，經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)模擬分析，體現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)情況。對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行識(shí)別，調(diào)整場(chǎng)地內(nèi)的沖突布置，有針對(duì)性地提出改進(jìn)意見(jiàn)和措施。

采用BIM技術(shù)進(jìn)行應(yīng)急管理。通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)工人進(jìn)行應(yīng)急交底，將應(yīng)急管理的有關(guān)資料上傳至智慧工地平臺(tái)。對(duì)智慧工地的各類危險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)異常立即根據(jù)應(yīng)急預(yù)案啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)。

通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行施工工藝管理。采用BIM技術(shù)對(duì)施工工藝進(jìn)行演示，利用BIM可視化特點(diǎn)，演示施工流程，改進(jìn)施工方案。對(duì)施工工藝進(jìn)行在線檢查與優(yōu)化，重點(diǎn)工程可進(jìn)行實(shí)時(shí)抽查。對(duì)比BIM模型和施工現(xiàn)場(chǎng)情況，如有安全問(wèn)題及時(shí)整改。

通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行安全隱患排查。BIM技術(shù)具有可視化的特點(diǎn)，能盡可能地發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全問(wèn)題，形成事前預(yù)防的安全管理模式。施工人員可以將發(fā)現(xiàn)的安全隱患問(wèn)題上傳至智慧工地系統(tǒng)，相關(guān)責(zé)任人收到提醒可以立即整改，讓安全管理更有效。

通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的人員操作過(guò)程、安全防護(hù)用具佩戴、各類危險(xiǎn)源的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，智慧工地系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)。相關(guān)負(fù)責(zé)人可以對(duì)監(jiān)測(cè)發(fā)出的預(yù)警進(jìn)行安全確認(rèn)，正確發(fā)送指令。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑工地的安全管理是建設(shè)工程重要的問(wèn)題，當(dāng)前是信息化時(shí)代，基于BIM技術(shù)的智慧工地安全管理研究有利于工地安全管理的開(kāi)展，也能為工地安全管理提供技術(shù)支撐，盡可能減少安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，保障建筑工地人員的安全，建筑成果不是以生命為代價(jià)取得的。

本文研究了基于BIM技術(shù)的智慧工地安全管理，提出基于BIM技術(shù)的智慧工地安全管理系統(tǒng)功能模塊，為更好地結(jié)合BIM技術(shù)應(yīng)用智慧工地系統(tǒng)提供依據(jù)，為智慧工地的建設(shè)提供借鑒。當(dāng)前，BIM技術(shù)在智慧工地的應(yīng)用取得了一定的成果，但是目前還處于探索發(fā)展階段，仍面臨很多困難，需要各方的共同努力。未來(lái)BIM技術(shù)將不斷優(yōu)化，在智慧工地安全管理方面也能越來(lái)越完善。