張良勝 秦思 陳進(jìn) 李自若 沈曦

摘 要 隨著我國(guó)電網(wǎng)基建工程施工管理規(guī)定的不斷完善，提出了嚴(yán)格的施工要求與安全管理措施。電網(wǎng)工程管理的復(fù)雜性注定了電網(wǎng)建設(shè)的施工現(xiàn)場(chǎng)管理的復(fù)雜性，施工過程會(huì)受到眾多因素的影響，以至于在電網(wǎng)基建工程施工過程中仍存在一定的問題，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全質(zhì)量建設(shè)與電網(wǎng)施工人員的人身安全，加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)基建施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全狀態(tài)的數(shù)字化監(jiān)管顯得尤為重要。本文提出通過建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)施工人員安全監(jiān)控系統(tǒng)，全面提升現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管數(shù)字化水平，保障施工人員生命安全。

關(guān)鍵詞 基建現(xiàn)場(chǎng);安全狀態(tài);實(shí)時(shí)監(jiān)控

引言

近年來，電力工程建設(shè)領(lǐng)域曾發(fā)生多起教訓(xùn)深刻的人身安全事故，通過這些事故，反映出基建施工現(xiàn)場(chǎng)管控水平、現(xiàn)場(chǎng)施工人員安全意識(shí)、監(jiān)管手段仍需進(jìn)一步提升。國(guó)網(wǎng)公司希望通過對(duì)基建全過程綜合數(shù)字化管理平臺(tái)感知層的深度開發(fā)，大力夯實(shí)施工安全基礎(chǔ)，提升基建本質(zhì)安全水平。通過技術(shù)手段，落地“安全第一，預(yù)防為主”的原則。在此背景下， 利用成熟的智能傳感器監(jiān)測(cè)生命各項(xiàng)體征、并通過近場(chǎng)及遠(yuǎn)端無線通信設(shè)施回傳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、融合邊緣計(jì)算技術(shù)和AI智能化算法分析數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)施工作業(yè)人員的生命體征狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)存在風(fēng)險(xiǎn)隱患的人員及行為進(jìn)行預(yù)警就顯得意義非凡。

基建現(xiàn)場(chǎng)施工人員安全狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控

國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司建設(shè)分公司結(jié)合重慶地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件多變，高空作業(yè)及特種作業(yè)種類繁雜等因素，對(duì)“工程現(xiàn)場(chǎng)安全感知能力建設(shè)中的人員狀態(tài)監(jiān)測(cè)”提出了新的要求并展開了深入研究。利用北斗定位技術(shù)，結(jié)合國(guó)家北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的人員，工器具，環(huán)境監(jiān)控終端的智能化程度，提高對(duì)環(huán)境、位置和狀態(tài)的感知能力，實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)管理工作中海量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集。應(yīng)用對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次開發(fā)及大數(shù)據(jù)挖掘，加深感知接入與專業(yè)管理的融合，實(shí)現(xiàn)對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)施工作業(yè)人員的人員狀態(tài)自動(dòng)感知監(jiān)測(cè)，對(duì)隨身安全工器具使用狀態(tài)監(jiān)測(cè)，以及作業(yè)人員所處微環(huán)境監(jiān)測(cè)，對(duì)存在風(fēng)險(xiǎn)隱患的人員及行為進(jìn)行預(yù)警，確保安全施工。

試點(diǎn)建設(shè)的基建現(xiàn)場(chǎng)施工人員人員安全狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)包含：感知終端、網(wǎng)絡(luò)傳輸、和應(yīng)用平臺(tái)三部分。

1感知終端

1.1 智能手環(huán)

智能手環(huán)設(shè)計(jì)小巧輕便，絲毫不影響作業(yè)和設(shè)備操作。智能檢測(cè)和數(shù)據(jù)同步，無須人工操作干預(yù)。同時(shí)具備長(zhǎng)續(xù)航和無限充電特性。

智能手環(huán)內(nèi)置光電、熱敏等生命體征傳感器，可實(shí)時(shí)獲取血壓、心跳、體溫等生命體征數(shù)據(jù)。來自管理平臺(tái)的提醒和警報(bào)可通過蜂鳴和震動(dòng)的方式提醒作業(yè)人員[1]。

1.2 智能安全帽終端

通過對(duì)智能安全帽應(yīng)用，可以提高移動(dòng)作業(yè)人員的作業(yè)安全性和監(jiān)督強(qiáng)度。同時(shí)可以增強(qiáng)移動(dòng)作業(yè)人員和后端管理人員的聯(lián)動(dòng)，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析利用，提高了管理人員的工作效率。

安全帽內(nèi)置智能操作系統(tǒng)、4G模塊、北斗高精度定位單元、近電傳感器以及視頻、語音、照明等單元?？蛇M(jìn)實(shí)現(xiàn)行人員位置跟蹤、安全監(jiān)控、自動(dòng)考勤、作業(yè)量統(tǒng)計(jì)、護(hù)具正確佩戴識(shí)別等功能。

視頻和語音系統(tǒng)可以讓現(xiàn)場(chǎng)人員與指揮部、基建管理平臺(tái)保持通訊，視頻系統(tǒng)可將作業(yè)人員操作情況實(shí)時(shí)同步，便于管理人員遠(yuǎn)程督導(dǎo)。

北斗高精度單元支持北斗、GPS等多衛(wèi)星定位系統(tǒng)，支持RTK（實(shí)時(shí)載波相位差分）算法，可實(shí)現(xiàn)最高厘米現(xiàn)場(chǎng)人員定位?；诒倍犯呔榷ㄎ患夹g(shù)，通過對(duì)人員運(yùn)動(dòng)軌跡記錄并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)高精度地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)考勤、工作時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)、危險(xiǎn)區(qū)域報(bào)警等。

1.3 智能北斗高精度手持PDA

施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)理、安全監(jiān)管和巡視人員、施工管理人員配備工業(yè)級(jí)手持式智能北斗高精度PDA進(jìn)行電子報(bào)告、工單填寫，取代傳統(tǒng)紙質(zhì)記錄方式，避免登記不規(guī)范、表格遺失、記錄篡改等問題。PDA具備4G和Wi-Fi通訊功能，錄入完成后電子表格自動(dòng)與服務(wù)器同步，簡(jiǎn)化錄入流程和提高信息準(zhǔn)確性，加快工單表格信息處理效率。

PDA內(nèi)置一套移動(dòng)GIS系統(tǒng)，包含作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信息同步。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)人員、工程車輛、施工機(jī)械等位置信息、施工作業(yè)進(jìn)度信息、異常警告信息可通過服務(wù)器同步，以便現(xiàn)場(chǎng)管理人員全面掌握現(xiàn)場(chǎng)施工情況，對(duì)突發(fā)異常情況進(jìn)行及時(shí)處理。

PDA內(nèi)置厘米級(jí)北斗高精度定位單元。在進(jìn)行安全巡查、巡檢工作時(shí)，通過PDA記錄軌跡，并可對(duì)軌跡與設(shè)定的巡視點(diǎn)、巡視路線進(jìn)行匹配自動(dòng)計(jì)算完成進(jìn)度，確保巡查、巡檢工作保質(zhì)保量完成。

1.4 智能安全繩

智能安全繩由高空智能安全鎖、高空管理作業(yè)云平臺(tái)、高空安全帶、防解安全磁扣等部分組成。懸空作業(yè)時(shí)，安全鎖會(huì)自動(dòng)鎖死，工人無法自己開鎖，需向地面的安全員發(fā)出解鎖請(qǐng)求，安全員通過后才能解開安全繩。綜合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、傳感、大數(shù)據(jù)算法等技術(shù)，智能安全鎖可以實(shí)時(shí)采集設(shè)備高度、震動(dòng)等各類參數(shù)，通過算法得出設(shè)備狀態(tài)、作業(yè)狀態(tài)。 地面安全員則通過app實(shí)時(shí)掌握監(jiān)測(cè)高空作業(yè)人員的狀態(tài)。設(shè)備一旦異常開啟、升空未上鎖、電量不足等，安全員可第一時(shí)間得知，快速進(jìn)行人工干預(yù)，確保安全;緊急情況下，還可遠(yuǎn)程授權(quán)開鎖。智能安全鎖可以解決高空作業(yè)中不系安全帶、隨意開鎖等傳統(tǒng)陋習(xí)，用科技手段降低安全事故率，通過高效管理及預(yù)警，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人力管理，做到高空安全事前可為、事中可控、事后可追溯[2]。

2網(wǎng)絡(luò)傳輸方式

可穿戴設(shè)備包含藍(lán)牙模組，可將生理體征、跌落等傳感器作為智能安全帽外部功能擴(kuò)展功能。智能安全帽支持4G和Wi-Fi通訊功能，可將定位、視頻、語音、傳感器等數(shù)據(jù)與安全監(jiān)管平臺(tái)實(shí)時(shí)同步。

智能北斗高精度手持PDA內(nèi)置4G、Wi-Fi、北斗短報(bào)文功能。

所有設(shè)備在有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域采用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，如果無移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不強(qiáng)，視業(yè)務(wù)情況采用北斗短報(bào)文或智能網(wǎng)關(guān)方式。

3安全監(jiān)控平臺(tái)

3.1 安全感知

通過佩戴的智能可穿戴設(shè)備對(duì)血壓、體溫、心率等人體體征進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，同時(shí)具備SOS緊急求救功能。智能可穿戴設(shè)備通過藍(lán)牙與智能高精度安全帽進(jìn)行配對(duì)，體征數(shù)據(jù)可通過智能安全帽上的通訊模組上傳基建管控平臺(tái)?；ü芸仄脚_(tái)向人員下發(fā)的消息指令，智能可穿戴設(shè)備可以震動(dòng)、聲音提示工作人員。智能穿戴設(shè)備和智能安全帽均具備跌倒、墜落等異常行為感知，同時(shí)具有SOS主動(dòng)緊急求救按鍵，在現(xiàn)場(chǎng)工作人員遭遇突發(fā)危險(xiǎn)時(shí)緊急呼救?，F(xiàn)場(chǎng)和后臺(tái)監(jiān)管人員會(huì)同時(shí)收到求救信息，及時(shí)處理安排指揮救援，保障作業(yè)人員生命安全[3]。

作業(yè)人員佩戴的智能安全帽集成北斗高精度定位技術(shù)。將人員的精準(zhǔn)位置與作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)區(qū)域（如深基坑、大型機(jī)械等）電子圍欄進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，如出現(xiàn)意外闖入，系統(tǒng)同時(shí)通知管理中心、監(jiān)理和該作業(yè)人員，避免事故發(fā)生。

通過現(xiàn)場(chǎng)視頻信息，判斷人員違章行為，如輔助判別工作人員是否佩戴安全帽，是否著安全服、是否在高空作業(yè)時(shí)按規(guī)定使用安全繩等，提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)規(guī)范性和安全性?？梢蛇`章情況立即通知監(jiān)理人員現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)并查處違章行為。根據(jù)違章行為嚴(yán)重程度分類，視情節(jié)輕重，通知施工單位、監(jiān)理單位、建設(shè)管理單位按照相關(guān)管理考核辦法進(jìn)行查處和考核。

3.2 考勤和作業(yè)隊(duì)伍管理

利用出入口視頻識(shí)別和智能安全帽人員定位，記錄人員每日進(jìn)出現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間，自動(dòng)進(jìn)行個(gè)人考勤和工時(shí)記錄、在場(chǎng)人數(shù)統(tǒng)計(jì)、人員作業(yè)軌跡記錄、關(guān)鍵人員如監(jiān)理等到崗和現(xiàn)場(chǎng)資源投入統(tǒng)計(jì)。方便管理中心全面監(jiān)控，精細(xì)化現(xiàn)場(chǎng)人員和隊(duì)伍管理。

3.3 安全巡視

施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)理、安全監(jiān)管人員配置高防護(hù)等級(jí)的高精度手持PDA接入安全監(jiān)控平臺(tái)。通過視頻影像識(shí)別，語音通信，位置信息采集等信息輸入，實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)管，指導(dǎo)和違規(guī)預(yù)警采集PDA實(shí)時(shí)位置信息，結(jié)合基建全過程綜合數(shù)字化管理平臺(tái)，對(duì)安全監(jiān)管的時(shí)效性進(jìn)行評(píng)估，提高安全監(jiān)管效率。由于遠(yuǎn)程通信原因，采集到的數(shù)據(jù)未回傳到平臺(tái)的，可存儲(chǔ)到PDA本地進(jìn)行備份，有效地解決了各種作業(yè)環(huán)境下，均可對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效的監(jiān)督管理[4]。

4結(jié)束語

通過基建現(xiàn)場(chǎng)施工人員安全狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的部署，利用現(xiàn)場(chǎng)智能感知終端，可實(shí)時(shí)監(jiān)控基建現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的生命體征、作業(yè)行為、安全工器具使用狀態(tài)等數(shù)據(jù)，安全監(jiān)控平臺(tái)將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘統(tǒng)計(jì)處理，自動(dòng)識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)異常和危險(xiǎn)情況，以便及時(shí)處理避免安全事故。基建現(xiàn)場(chǎng)施工人員安全狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)全方面提升基建現(xiàn)場(chǎng)管理數(shù)字化水平，加大現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管力度，切實(shí)保障人員安全和工程項(xiàng)目質(zhì)量，從而確保電網(wǎng)基建工程安全、高效的建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 解析電力基建安全的重要性和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控管理[J].科技與創(chuàng)新， 2015（24）：55，59.

[2] 電力基建安全管理探討[J].信息化建設(shè)，2015（11）：376-377.

[3] 電力基建工程安全管理探討[J].中國(guó)電力教育，2014（35）：178-179.

[4] 如何做好電力基建安全工作管理[J].科技風(fēng)，2015（6）：281.

作者簡(jiǎn)介

張良勝（1976-），男，重慶潼南人;學(xué)歷：本科、學(xué)士，職稱：高級(jí)工程師，現(xiàn)就職單位：國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司，研究方向：電網(wǎng)基建。