董　方

（遼寧省交通工程質(zhì)量與安全監(jiān)督局 沈陽市 110005）

公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)研究

董方

（遼寧省交通工程質(zhì)量與安全監(jiān)督局 沈陽市 110005）

針對(duì)公路工程施工的復(fù)雜性以及不確定性的問題，利用安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)來管理和組織施工越來越受到重視。對(duì)國內(nèi)外在安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與管理的研究現(xiàn)狀以及存在的問題進(jìn)行了分析，并對(duì)進(jìn)一步發(fā)展進(jìn)行了展望。在此基礎(chǔ)上，對(duì)開發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)的特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)、結(jié)構(gòu)功能等進(jìn)行了詳細(xì)的論述，可為該系統(tǒng)在公路工程中的運(yùn)用提供參考與借鑒。

公路工程；安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控；預(yù)警信息系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

1　引言

近年來隨著我國綜合國力的穩(wěn)定增長和各地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大、發(fā)展速度不斷加快。由于投資大、施工技術(shù)比較復(fù)雜、施工周期比較長，公路工程在施工以及后期的運(yùn)營過程中都存在著許多不可預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn)因素以及較大的社會(huì)影響。如果在公路工程施工過程以及運(yùn)營過程中對(duì)于存在的安全隱患不能及時(shí)排除，會(huì)導(dǎo)致施工質(zhì)量得不到保證，還有可能誘發(fā)安全事故，造成重大的損失。對(duì)施工現(xiàn)場發(fā)生安全事故的原因的調(diào)查結(jié)果（見圖1）表明設(shè)計(jì)、勘測中的安全隱患往往到施工階段才反應(yīng)出來［1］。目前，工程施工安全越來越受到各級(jí)政府及有關(guān)方面的高度關(guān)注和重視，公路工程施工安全管理及應(yīng)急處理已經(jīng)列入“十二五”發(fā)展規(guī)劃，如何有效監(jiān)管施工現(xiàn)場安全狀況，及早發(fā)現(xiàn)、監(jiān)控施工安全隱患并預(yù)警、有效避免施工安全事故發(fā)生，高效處理施工現(xiàn)場各種安全突發(fā)事件、事故，做好應(yīng)急處理工作，是目前公路工程建設(shè)中的熱點(diǎn)問題。

目前，信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化及專業(yè)化軟件開發(fā)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段與日趨成熟的專業(yè)化施工安全管理業(yè)務(wù)流程，為公路工程項(xiàng)目施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理與預(yù)警系統(tǒng)信息平臺(tái)的全面建設(shè)提供了有力條件。應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)信息、數(shù)字媒體、系統(tǒng)集成及軟件設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)，建立公路施工安全各種基礎(chǔ)及應(yīng)用信息數(shù)據(jù)庫，構(gòu)筑公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理及應(yīng)急處理網(wǎng)絡(luò)信息應(yīng)用平臺(tái)；實(shí)現(xiàn)公路橋梁、隧道及高邊坡施工安全監(jiān)控預(yù)警、施工安全狀況統(tǒng)計(jì)分析及事故應(yīng)急處理、施工現(xiàn)場動(dòng)態(tài)監(jiān)控及公路水運(yùn)工程設(shè)計(jì)施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理工作的信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，確保各項(xiàng)施工安全信息及時(shí)準(zhǔn)確、高效傳輸、高度共享；全面提高公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理及應(yīng)急處理的工作效率和質(zhì)量［2-3］。

本文主要對(duì)公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理與預(yù)警系統(tǒng)信息系統(tǒng)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)，以及功能等方面進(jìn)行了介紹，對(duì)其系統(tǒng)的工作機(jī)理進(jìn)行了探討，對(duì)系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了展望，以期為公路工程的發(fā)展提供參考與借鑒。

2　研究現(xiàn)狀以及存在的問題

2.1研究現(xiàn)狀

公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)研究在國外取得了豐富的研究成果以及有效的發(fā)展，尤其在地下工程項(xiàng)目中的應(yīng)用最為突出。公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與管理在美國、歐洲正在不斷的探索與發(fā)展；1992年，關(guān)于“歐共體在臨時(shí)或移動(dòng)施工現(xiàn)場實(shí)施最低安全和健康要求的指令”頒布于歐共體行政院；1996年，類似的指令在意大利由政府發(fā)布。ITIG（國際隧道工程保險(xiǎn)集團(tuán)）在2006年發(fā)布了《隧道工程風(fēng)險(xiǎn)管理實(shí)踐規(guī)程》［4］；在國際上，安全風(fēng)險(xiǎn)管理的趨勢(shì)越來越明顯，針對(duì)施工安全以及后期運(yùn)營中的安全管理制定了規(guī)范與強(qiáng)制性法規(guī)。針對(duì)了工程風(fēng)險(xiǎn)管理與監(jiān)控，意大利GeoDATA公司運(yùn)用GIS和WEB技術(shù)，開發(fā)了GDMS（Geodata Master System）的信息化管理平臺(tái)系統(tǒng)。該系統(tǒng)儲(chǔ)備了完善的風(fēng)險(xiǎn)管理及應(yīng)對(duì)方案，并在俄羅斯圣彼得堡、意大利羅馬和圣地亞哥等公路工程中得到應(yīng)用，但是，結(jié)合中國國情來考慮，由于該系統(tǒng)價(jià)格昂貴，在監(jiān)測手段、施工管理等環(huán)節(jié)的一些不足，在國內(nèi)的運(yùn)用非常的少。

雖然公路工程安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與管理在工程中的應(yīng)用在國內(nèi)起步不久，但是公路工程安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與管理及相關(guān)學(xué)科的研究目前在國內(nèi)已經(jīng)得到了陸續(xù)的開展。安全險(xiǎn)監(jiān)控與管理在國內(nèi)受到了相當(dāng)大的重視，近幾年也得到了飛速的發(fā)展，尤其是在地下工程建設(shè)方面，由于地下工程的復(fù)雜性，安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與管理就顯得尤其重要。由同濟(jì)大學(xué)主持研發(fā)的“安程地鐵工程遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)”在上海地鐵的建設(shè)過程中得到了很大的應(yīng)用，并取得了很好的效果；該系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)傳輸、無線通訊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)分析以及自動(dòng)預(yù)測預(yù)警等技術(shù)，綜合了施工、監(jiān)理、監(jiān)測、管理以及多媒體等多種信息，對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)隱患能及時(shí)預(yù)警，對(duì)出現(xiàn)的安全問題能及時(shí)地提供決策方案并對(duì)安全問題不斷監(jiān)控分析，靈活處理。解放軍理工大學(xué)，在借鑒并學(xué)習(xí)了意大利先進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)管理經(jīng)驗(yàn)和風(fēng)險(xiǎn)管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開展對(duì)南京地鐵建設(shè)的安全風(fēng)險(xiǎn)管理的實(shí)際工作。結(jié)合目前國內(nèi)的發(fā)展情況來說，工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)的研究在國內(nèi)已經(jīng)逐漸得到了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展，并逐漸服務(wù)于實(shí)際工程項(xiàng)目的施工，但還沒有得到廣泛的推廣，從而實(shí)現(xiàn)施工的科學(xué)化、信息化、智能化［5-6］。

2.2存在的問題

（1）發(fā)展過度集中。目前工程安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)應(yīng)用主要集中在地鐵、隧道建設(shè)領(lǐng)域，而在其他工程建設(shè)領(lǐng)域，比如橋梁工程施工、邊坡施工中的應(yīng)用較少，即便是在隧道領(lǐng)域，只有個(gè)別大型重點(diǎn)隧道建設(shè)項(xiàng)目才進(jìn)行工程安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警。

（2）在進(jìn)行工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警過程中，目前主要是集中在風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估與分析，并且比較集中于定性分析或者半定量分析。

（3）在工程建設(shè)的過程中，施工安全管理過程中開展較多的是進(jìn)行監(jiān)測系統(tǒng)的布置，但是針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警與后期分析過程中的方法目前階段還沒有得到深入的研究。雖然有良好的監(jiān)測系統(tǒng)，但是與預(yù)警以及針對(duì)各種安全隱患、事故的處理的決策沒有整合成一個(gè)完整的系統(tǒng)，實(shí)際工程中的效果不是很好。文章介紹的工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)就是一個(gè)多元化、比較完整的處理平臺(tái)，對(duì)工程施工中存在的問題不僅能進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，針對(duì)各種問題給出決策方案，并且具備強(qiáng)大的存儲(chǔ)功能。

（4）目前，國內(nèi)缺少一些針對(duì)工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警這方面的指導(dǎo)性的文件，提高工程人員的意識(shí)的同時(shí)，為工程人員在施工的過程中提供較為直接的指導(dǎo)手冊(cè)非常的重要。此外，為了盡量減少工程人員操作中的不足，對(duì)于工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)的可視化研究也非常的重要。

3　系統(tǒng)的建立

3.1特點(diǎn)

（1）先進(jìn)性：在工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)建設(shè)中盡可能采用先進(jìn)的信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)技術(shù)等現(xiàn)代科技手段；采用先進(jìn)的系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)軟硬件產(chǎn)品及主流開發(fā)技術(shù)，確保系統(tǒng)高效運(yùn)行。

（2）可靠性：建立安全可靠的防犯、運(yùn)行、數(shù)據(jù)備份、系統(tǒng)恢復(fù)等機(jī)制，確保系統(tǒng)連續(xù)不間斷運(yùn)行，并在各種突發(fā)、異常情況下快速恢復(fù)。

根據(jù)高水分小麥熱風(fēng)干燥試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別繪制出不同熱風(fēng)溫度、不同風(fēng)速及不同物料薄層厚度下-lnMR——t曲線和ln(-lnMR)——lnt曲線，如圖7和圖8所示。

（3）實(shí)用性：工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)必須具有人性化、簡單直觀、易懂易用、易維護(hù)等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)可以保證實(shí)際工程中的操作人員能正確地進(jìn)行操作、解讀，并能獨(dú)立地對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，對(duì)系統(tǒng)中存在的問題也能夠在第一時(shí)間做出判斷。考慮到設(shè)計(jì)、勘察中的一些安全隱患大多在施工過程會(huì)表現(xiàn)出來，因此，保證整個(gè)系統(tǒng)簡單直觀、易懂易用將極為重要。

（4）流程化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、系統(tǒng)化：為提高工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)的效率與準(zhǔn)確性，整個(gè)系統(tǒng)必須具有其自身的完整的流程與標(biāo)準(zhǔn)，智能化與系統(tǒng)化是對(duì)于施工中存在的安全隱患的監(jiān)測與預(yù)警過程以及提出決策方案的信息實(shí)時(shí)性、正確性的保證。

3.2系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)組成

為保證施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)能夠正常的運(yùn)行，信息系統(tǒng)的建設(shè)過程中必須融入先進(jìn)的科技技術(shù)，以下這些技術(shù)都是信息系統(tǒng)中不可或缺的一部分，將其整合到一塊，保證了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行工作，主要包括：大型管理信息系統(tǒng)、行業(yè)網(wǎng)站設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)，橋梁支架、隧道支護(hù)、圍巖變形等大型結(jié)構(gòu)計(jì)算、建模，受力失穩(wěn)分析及監(jiān)測點(diǎn)定位技術(shù)；高精度傳感器監(jiān)測信號(hào)數(shù)據(jù)采集、處理、遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)；大型監(jiān)控系統(tǒng)軟件開發(fā)、測試及運(yùn)行維護(hù)技術(shù)；大型管理信息系統(tǒng)、網(wǎng)站測試及運(yùn)行維護(hù)技術(shù)；大型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)；數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)；北斗導(dǎo)航、GPS定位；系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)等。

3.3系統(tǒng)功能

施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)在實(shí)際工程中主要是通過對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并由系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析后的數(shù)據(jù)再智能反饋到施工過程中去，如果對(duì)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果表明施工中的某種狀態(tài)不安全，超過了標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)便會(huì)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，并且系統(tǒng)自身在對(duì)這個(gè)安全隱患的等級(jí)以及對(duì)造成風(fēng)險(xiǎn)的原因分析后給出決策方案。預(yù)警工作將極大降低了風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，減少由安全隱患造成的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡。系統(tǒng)主要的功能如圖2所示。

4　系統(tǒng)的構(gòu)建

施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)的開發(fā)內(nèi)容主要可以分為以下4個(gè)主要模塊：

（1）工程信息監(jiān)測模塊：該板塊主要完成的任務(wù)就是對(duì)施工過程中應(yīng)力、變形、位移、環(huán)境參數(shù)等各監(jiān)測點(diǎn)檢測信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。現(xiàn)場信息監(jiān)測需要布置大量監(jiān)測儀器設(shè)備，對(duì)各種因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并反饋。

（2）安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別模塊：通過采集的數(shù)據(jù)，對(duì)工程通過建模進(jìn)行穩(wěn)定性、強(qiáng)度等計(jì)算分析，從而分析出公路工程中風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)，并且能過對(duì)風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致的后果進(jìn)行評(píng)估。

（3）安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模塊：當(dāng)現(xiàn)場信息反饋到系統(tǒng)后，根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，系統(tǒng)必須對(duì)存在的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)出不同的預(yù)警信號(hào)。

（4）安全風(fēng)險(xiǎn)分析決策模塊：這個(gè)模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，由于系統(tǒng)具有強(qiáng)大的存儲(chǔ)、計(jì)算功能，系統(tǒng)能夠事先通過程序控制計(jì)算結(jié)果的輸出并進(jìn)行方案的決策，并且針對(duì)每一次的處理效果，系統(tǒng)會(huì)更新并存檔，以后若有類似問題，可以直接做出判斷。

5　結(jié)語

公路工程從勘測、設(shè)計(jì)、施工以及到后期的運(yùn)營過程中都存在較多的不可預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn)因素，且由于其對(duì)于社會(huì)、環(huán)境有著較大的影響，因此，公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)的開發(fā)就顯得尤為重要。系統(tǒng)落實(shí)到實(shí)際工程有利于實(shí)現(xiàn)施工過程的科學(xué)化、智能化，提高施工效率，減少工程事故的發(fā)生，也有利于提高業(yè)主、設(shè)計(jì)單位以及運(yùn)營單位的風(fēng)險(xiǎn)管理意識(shí)，風(fēng)險(xiǎn)的管理控制能力，進(jìn)一步達(dá)到控制風(fēng)險(xiǎn)、較少損失的目的。另一方面，在公路工程發(fā)展的過程中，應(yīng)注意提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實(shí)性，對(duì)于信息的傳輸與反饋控制階段也必須加強(qiáng)。公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警信息系統(tǒng)從數(shù)據(jù)的監(jiān)測、分析、反饋并預(yù)警決策是一個(gè)完整的科學(xué)系統(tǒng)，在實(shí)際工程中的運(yùn)用將會(huì)極大地提高工程的施工效率和質(zhì)量。

［1］ 錢七虎，戎曉力.中國地下工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理的現(xiàn)狀、問題及相關(guān)建議［J］.巖石力學(xué)與巖土工程學(xué)報(bào)，2008，27（4）：650-655.

［2］ 楊樹才.城市軌道交通工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)管理體系研究［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2014，51（1）：1-6.

［3］ 李二兵，王源，譚躍虎，等.中國土木工程建設(shè)安全現(xiàn)狀與風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控對(duì)策［J］.土木工程與管理學(xué)報(bào)，2014，31（1）：79-85.

［4］ The International Tunnelling Insurance Group.A code of practice for risk management of tunnel works［S］.［S.1.］：［s.n.］，2006.

［5］ 王長虎.橋梁安全事故淺析及其防治對(duì)策研究［J］.北方交通，2007，3（20）：52-54.

［6］ 魏保立，蘇曉慧.橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究現(xiàn)狀分析［J］.北方交通，2008，1（38）：122-125.

Research on Security Risk Monitoring and Early Warning Information System of Road Engineering Constructions

DONG Fang
（Liaoning Province Communications Engineering Quality&Safety Supervision Bureau，Shenyang 110005，China）

In view of the complexity and uncertainty of road engineering construction，the application of the security risk monitoring and early warning information system on construction management and organization receives more and more attentions.In this paper，domestic and foreign research status and existing problems in the security risk monitoring and management are discussed and analyzed，and the further development is prospected.On this basis，a detailed discussion on the development of the security risk monitoring and early warning information system characteristics，key technology，structural function are proposed，in order to provide reference for the application of the system in road engineering.

Road engineering；Security risk monitoring；Early warning information system；Critical Technologies

U415.12

B

1673-6052（2016）03-0149-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.043