龔文璞，劉維忠，伍云天

(重慶建工集團股份有限公司，重慶401122）

無人機在建筑施工安全監(jiān)管中的應(yīng)用探析

龔文璞，劉維忠，伍云天

(重慶建工集團股份有限公司，重慶401122）

該文分別論述了建筑施工安全和無人機技術(shù)的內(nèi)涵，并對建筑施工安全在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r進行了簡要總結(jié)。分析了建筑施工安全監(jiān)管和無人機的發(fā)展契合點，并且發(fā)現(xiàn)無人機對建筑施工的安全監(jiān)管具有重要的意義。在此基礎(chǔ)上從五個方面探討了如何有效利用無人機助推建筑施工的安全監(jiān)管。

建筑施工；安全監(jiān)管；無人機；施工單位；施工人員

0 引言

隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，大型建筑越來越多，隨即出現(xiàn)的施工安全問題也愈益嚴(yán)重。如何確保在整個建筑施工生命周期中不再出現(xiàn)安全事故，引起了大家的廣泛關(guān)注。我國不僅制定了關(guān)于安全技術(shù)的相關(guān)規(guī)范，也對施工單位管理部門在建筑現(xiàn)場的安全管理提出了更高的要求。與此同時，基于無人機技術(shù)的監(jiān)管系統(tǒng)也逐漸成熟。無人機具備體積小、動作靈敏以及載重小的特點，并同時配備高分辨率相機，這樣能夠不斷向室內(nèi)監(jiān)管人員傳輸航拍、勘測和監(jiān)控圖像。怎樣將建筑施工安全監(jiān)管需求和無人機技術(shù)手段相結(jié)合，讓它們相互促進共同發(fā)展是值得思考的問題。

1 建筑施工安全概述

從事建筑施工活動有較大的危險性，其中以高處墜落、觸電、物體打擊、機械傷害、坍塌事故最常發(fā)生。根據(jù)建筑活動的特點及事故的原因和性質(zhì)，建筑安全事故可分為4類，即生產(chǎn)事故、環(huán)境事故、技術(shù)事故和質(zhì)量問題。

（1）關(guān)于生產(chǎn)事故，主要是指在建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)、維修、拆除過程中，操作人員違反有關(guān)施工操作規(guī)程等而直接導(dǎo)致的安全事故。

（2）關(guān)于技術(shù)事故，主要是指由于工程技術(shù)原因而導(dǎo)致的安全事故，技術(shù)事故的結(jié)果通常是毀滅性的。

（3）關(guān)于環(huán)境事故，主要是指建筑實體在施工或使用的過程中，因為使用環(huán)境或周邊環(huán)境原因而導(dǎo)致的安全事故。

（4）關(guān)于質(zhì)量問題，主要是指因為設(shè)計不符合規(guī)范或施工達不到要求等原因而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)實體或使用功能存在瑕疵，進而引起安全事故的發(fā)生。

隨著安全事故的頻發(fā)，世界各國在建筑施工安全領(lǐng)域都越來越重視。為降低安全事故發(fā)生率，我國更進一步細(xì)化了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程。針對安全管理檢查評定的內(nèi)容更加明細(xì)，比如保證項目應(yīng)包括：安全生產(chǎn)責(zé)任制、施工組織設(shè)計及專項施工方案、安全技術(shù)交底、安全檢查、安全教育、應(yīng)急救援；一般項目應(yīng)包括：分包單位安全管理、持證上崗、生產(chǎn)安全事故處理、安全標(biāo)志[1]。針對高處作業(yè)中的臨邊、洞口、攀登、懸空、操作平臺、交叉作業(yè)及安全網(wǎng)搭設(shè)等項作業(yè)[2]，相關(guān)規(guī)范也作了詳細(xì)要求。

同時，國務(wù)院《建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理條例》中對施工人員和施工單位也提出了相關(guān)的規(guī)定。比如第33條要求：作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)遵守安全施工的強制性標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)章制度和操作規(guī)程，正確使用安全防護用具、機械設(shè)備等。第49條要求：施工單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)建設(shè)工程施工的特點、范圍，對施工現(xiàn)場易發(fā)生重大事故的部位、環(huán)節(jié)進行監(jiān)控，制定施工現(xiàn)場生產(chǎn)安全事故應(yīng)急救援預(yù)案。

2 無人機在建筑施工安全監(jiān)管中的應(yīng)用

目前（超）高層建筑有五大特點：高處作業(yè)多、露天作業(yè)多、手工勞動及繁重體力勞動多、立體交叉作業(yè)多、臨時工多。因此，無人機可以滿足施工現(xiàn)場的安全監(jiān)督和管理需求，對于建筑施工現(xiàn)場的運用具有很高的可行性。具體的無人機應(yīng)用包括以下幾個方面。

2.1 監(jiān)管施工人員是否按照規(guī)范安全作業(yè)

比如實施高處作業(yè)時，監(jiān)管工人是否佩戴使用區(qū)域限制安全帶或墜落懸掛安全帶；監(jiān)管從事懸空作業(yè)、登高作業(yè)和外腳手架搭設(shè)、拆除作業(yè)的工人是否使用墜落懸掛安全帶；監(jiān)管建筑施工場地內(nèi)作業(yè)工人是否按要求佩戴安全帽。下面以實際中出現(xiàn)的安全事故為例進行說明。

2016年1月3日，某建筑現(xiàn)場發(fā)生施工人員劉某在鋼結(jié)構(gòu)二區(qū)施工現(xiàn)場第三層鋼梁上作業(yè)時不慎失足造成墜落事故。安裝工人劉某雖然參加了安全生產(chǎn)知識學(xué)習(xí)并接受了安全生產(chǎn)教育，但自我安全意識不強，自救能力差。

另外，造成此次事故的原因還有監(jiān)管人員對施工現(xiàn)場安全管理不到位，未能及時發(fā)現(xiàn)劉某高空作業(yè)時未正確佩戴、使用安全帶。如果在安全監(jiān)督時采用無人機，便可實時監(jiān)管施工人員是否按照規(guī)范安全作業(yè)，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，避免悲劇釀成，同時也可提醒施工人員注意施工安全。

2.2 監(jiān)管施工單位是否按照制定的安全責(zé)任制度執(zhí)行

比如邊坡、臨空面、臨水面等邊緣必須設(shè)有欄桿或明顯的警告標(biāo)志；對孔口等應(yīng)設(shè)防護圍欄或加蓋板，并要有明顯的警告標(biāo)志；對多層作業(yè)應(yīng)有隔離防護措施并有專人負(fù)責(zé)監(jiān)護；塔式起重機應(yīng)在離安裝地平面2m的位置，在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上設(shè)置第一道雙層安全平網(wǎng)水平防護層，之后每間隔10m應(yīng)增設(shè)一道雙層安全平網(wǎng)水平防護層等。下面以實際中出現(xiàn)的安全事故為例進行說明。

2016年8月25日，重慶某建筑公司受害工人李某從1號樓三層誤入被分包單位拆除門防護的電梯井道內(nèi)墜亡。造成此次事故主要的原因是防護設(shè)施被安裝電梯的作業(yè)班組擅自拆除后沒能及時恢復(fù)，同時也未設(shè)置安全警告標(biāo)志。

目前的施工單位為節(jié)約人力財力，大部分都是采取抽查管理的措施來進行施工現(xiàn)場安全監(jiān)督，如果使用無人機代替人工監(jiān)督管理這些危險作業(yè)區(qū)域，那么在節(jié)約人力財力的同時還提高了監(jiān)管效率，防止安全事故的發(fā)生。

2.3 監(jiān)管施工現(xiàn)場交通組織情況

比如監(jiān)管混凝土攪拌機、運沙車等是否能夠有序地進出，不至于過多車輛設(shè)備同時作業(yè)時出現(xiàn)擁堵的現(xiàn)象；監(jiān)管消防通道是否暢通，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，無人機也可為消防規(guī)避安全路線；監(jiān)管應(yīng)急通道是否暢通，以確保發(fā)生緊急情況時應(yīng)急人員可以在第一時間到達救援現(xiàn)場。采用無人機可以近距離監(jiān)控施工現(xiàn)場道路是否暢通，并且可以實時進行航拍照片，整個交通組織線路可以非常清晰地展現(xiàn)在項目管理人員眼前。

2.4 監(jiān)管施工現(xiàn)場建筑材料堆放情況

比如監(jiān)管砂土是否覆蓋，避免出現(xiàn)不必要的安全隱患；監(jiān)管建筑垃圾是否堆放在規(guī)定場地，質(zhì)量安全是否存在隱患，這些都是建筑工地可能出現(xiàn)的違法違規(guī)問題。若施工場地面積較大，目前監(jiān)管人員無法細(xì)致觀察到任何一個角落，依靠無人機進行配合管理是最有效的方法。無人機可以隨時（無論白天黑夜）輔助監(jiān)管人員檢查建筑場地存在的問題。

2.5 監(jiān)管施工現(xiàn)場設(shè)備操作情況

比如監(jiān)管腳手架的搭接是否穩(wěn)定，腳手板規(guī)格是否符合規(guī)范要求；監(jiān)管基坑支護是否牢固，防止坡頂出現(xiàn)貫通裂縫；監(jiān)管塔吊作業(yè)是否滿足安全操作制度要求，像建筑起重機械起重吊裝時，嚴(yán)禁人員在已吊起的構(gòu)件下面或起重臂下旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)作業(yè)、行走或停留等。這些監(jiān)管都可用無人機來實現(xiàn)。

3 無人機在施工現(xiàn)場的基本操作要求

無人機自身須具備相關(guān)的技術(shù)性能，比如高空中的抗風(fēng)能力，陰暗環(huán)境的拍攝精度，以及傳輸畫質(zhì)等，這些都需要生產(chǎn)廠家進行保證。另外，考慮到目前建筑施工現(xiàn)場環(huán)境的復(fù)雜性，比如運輸建筑材料車輛隨時進出、起重機械隨時吊裝構(gòu)件、混凝土隨時澆筑、鋼筋切割機隨時運行等，無人機在施工場地的飛行不同于普通的空中航拍。因此，操作人員在操作施工現(xiàn)場的無人機時需要掌握一些基本要求。

3.1 基坑作業(yè)安全監(jiān)管要求

現(xiàn)今的基坑工程較為復(fù)雜，基坑附近的材料堆放以及大型機械設(shè)備停放較為混亂。在使用無人機進行安全監(jiān)管時，操作人員應(yīng)提前熟悉基坑的周邊環(huán)境，規(guī)劃無人機的飛行路線，降低無人機的飛行速度，避免無人機與其它物體發(fā)生碰撞。如圖1所示。

圖1 無人機監(jiān)管基坑作業(yè)

3.2 主體作業(yè)安全監(jiān)管要求

因鋼筋切割綁扎與構(gòu)件支模澆筑同時實施，使得施工現(xiàn)場沒有多余的空地，無人機應(yīng)確保在一次飛行監(jiān)管過程中不在地面停留。無人機在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部監(jiān)控時應(yīng)注意規(guī)避各種支撐，防止與梁支撐、墻斜支撐等碰撞。另外，無人機在升降機上部監(jiān)控細(xì)部安全問題時應(yīng)隨時關(guān)注升降機的位置，避免相撞。如圖2所示。

圖2 無人機監(jiān)管主體作業(yè)

3.3 高處作業(yè)安全監(jiān)管要求

由于建筑高層位置風(fēng)速較大，無人機在監(jiān)管高處作業(yè)時的操作難度最高。此時操作人員需判斷風(fēng)是從哪個方位吹來，只有知道風(fēng)的方向后才能給予正確的抗風(fēng)力。如圖3所示。

圖3 無人機監(jiān)管高處作業(yè)

4 無人機在安全監(jiān)管中存在的不足

由于無人機本身是電器信息化設(shè)備的原因，在建筑施工現(xiàn)場中不可避免地會存在一些不足之處，現(xiàn)總結(jié)如下：

（1）當(dāng)本地出現(xiàn)陰雨天氣，或霧、霾較嚴(yán)重時，將會給建筑施工現(xiàn)場的無人機帶來一些安全隱患；

（2）針對某些微小變化的監(jiān)管，目前無人機不太容易實現(xiàn)，比如監(jiān)管材料堆放時，堆放的基礎(chǔ)沉降或下部支撐能力不足以監(jiān)管出來；

（3）無人機本身較脆弱，一旦與外界物體發(fā)生碰撞，將易出現(xiàn)“墜機”情況。

5 結(jié)語

通過各種建筑施工現(xiàn)場發(fā)生的安全事故來看，造成安全事故的原因可總結(jié)為兩部分：一部分是技術(shù)方面原因，建筑結(jié)構(gòu)未按規(guī)范要求采取必要的保護措施，最終產(chǎn)生結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、坍塌現(xiàn)象；另一部分是管理方面原因，施工組織的安全措施不全面，施工單位的監(jiān)督管理未落實。因此，無人機監(jiān)管系統(tǒng)的運用將使得傳統(tǒng)的安全監(jiān)管方法發(fā)生變革，顯著提高安全管理的效率[3]?？偟膩碚f，相比于傳統(tǒng)的人工安全監(jiān)管方法具有以下優(yōu)勢：

（1）視野寬廣，監(jiān)管范圍大，彌補了傳統(tǒng)的人工安全監(jiān)管時間、空間上存在死角和盲區(qū)的缺陷；

（2）無人機的飛行監(jiān)管可實現(xiàn)自動化，減少人力物力財力；

（3）遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控能實現(xiàn)監(jiān)視、錄像等功能，有利于保存監(jiān)管記錄。

[1]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ59-2011建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ80-2016施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.

[3]周誠，蔣雙南，林興貴.基于無人機的深基坑施工安全風(fēng)險巡視與預(yù)警研究[J].施工技術(shù)，2016，45（1）：14-19.

責(zé)任編輯:孫蘇，李紅

新技術(shù)運用

“無所不能”的無人機未來還要化身包工頭

美國加州的一處城區(qū)里，建筑工人們正在緊張建設(shè)一座豪華球館，而整個工程進度都是由無人機和軟件進行自動監(jiān)測的。幾架無人機每天會在建設(shè)工地上巡飛一次，收集視頻材料。視頻會被轉(zhuǎn)化成工地三維圖片，再導(dǎo)入相應(yīng)的計算機軟件進行匹配，看和最初的建筑設(shè)計和工程進度規(guī)劃是否相符。三維圖片可以清晰展示工程哪些地方需要進一步完善，同時利用軟件可以自動顯示可能落后于進度的部分，一目了然。

無人機可以近距離監(jiān)控項目進展，而且可以實時進行航拍照片，加上分析軟件，整個工程可以非常清晰地展現(xiàn)在項目管理人員眼前，從而了解哪塊區(qū)域建設(shè)進展速度緩慢，并判斷是否會影響整體項目。目前，伊利諾伊大學(xué)的研究小組正在測試一個系統(tǒng)，允許綁定攝像頭的無人機定位建筑工地的各個角落，這樣工地上的每個活動都可以被不間斷地監(jiān)控到。在實驗過程中，他們還使用了一個眾包平臺，根據(jù)視頻錄像中的工人活動進行分類，這樣工程經(jīng)理可以看到在一個整體項目里，每個工人如何執(zhí)行不同的工作任務(wù)，以及每個工人在完成各自工作時需要花費多少時間。

（來源：雷鋒網(wǎng)）

Exploration on Application of UAV in Construction Safety Supervision

The connotations of construction safety and UAV technology are elaborated,with the development status of construction safety at home and abroad summarized.The shared development points of construction safety and UAV are analyzed,and UAV is found to be of great importance for safety supervision on building construction,based on which ways to effectively apply UAV to safety supervision are discussed deeply from five aspects.

building construction;safety supervision;UAV;construction units;constructors

TU714

A

1671-9107（2017）05-0021-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.05.021

2017-02-05

龔文璞（1962-），男，重慶人，本科，教授級高級工程師，主要從事技術(shù)質(zhì)量、科技創(chuàng)新工作。