◎譚龍夢何遠(yuǎn)義朱毅袁江

由于交通建設(shè)行業(yè)及一系列復(fù)雜大型工程施工安全管理的需求增加，導(dǎo)致安全管理和成本控制中的不確定因素增加，致使施工管理問題凸顯，安全風(fēng)險放大，施工管理成本和效益都處在不可控的風(fēng)險中。擬開發(fā)一款基于IOT 智能穿戴設(shè)備的交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全主動巡檢系統(tǒng)平臺，保障交通工程質(zhì)量安全，建立交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督管理信息系統(tǒng)，通過信息化的手段來控制交通工程的風(fēng)險。

一、安全巡檢系統(tǒng)概述

智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)主要分三個部分組成分別為：巡檢主平臺、智能穿戴設(shè)備、智能移動終端（APP）。通過將系統(tǒng)管理平臺與智能穿戴設(shè)備結(jié)合，實現(xiàn)將人員管理由粗放向精細(xì)轉(zhuǎn)變，風(fēng)險預(yù)警由被動向主動轉(zhuǎn)變，作業(yè)監(jiān)管由現(xiàn)場向遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)變，現(xiàn)場作業(yè)由單一向交互轉(zhuǎn)變，安全生產(chǎn)由傳統(tǒng)向現(xiàn)代轉(zhuǎn)變。通過改變管理模式，使管控更高效；通過強(qiáng)化防控措施，使風(fēng)險更可控；通過穿戴智能設(shè)備，使作業(yè)更安全；通過統(tǒng)一業(yè)務(wù)平臺，使決策更精準(zhǔn)。

二、智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)設(shè)計思路

1.理論分析與實現(xiàn)機(jī)理。

對智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)核心技術(shù)方法和實現(xiàn)機(jī)理做進(jìn)一步的研究，通過智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)將工程參與人員納入施工管理做可行性研究。選擇具體案例對設(shè)計的系統(tǒng)平臺的相關(guān)功能進(jìn)行模擬，在模擬后對整個智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)做進(jìn)一步研究。

2.功能需求與實現(xiàn)。

通過對現(xiàn)有或相近的智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)進(jìn)行功能需求分析和調(diào)研，確定所研究的智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)的功能要求及實現(xiàn)方法，搭配前端智能硬件如智能安全帽等拓展系統(tǒng)平臺功能。對于功能需求主要從現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息實時采集、地理信息導(dǎo)航、人員精細(xì)化管理、人員身份標(biāo)識、遠(yuǎn)程協(xié)作調(diào)度、危險預(yù)警、應(yīng)急救援、隱蔽工程驗收、問題處置決策等方面研究確定。其中，現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息實時采集：通過前端傳感設(shè)備實時采集、存儲、上傳數(shù)據(jù)，并支持圖像文件的無線傳輸，可通過WiFi、4G/5G、微波、LORA 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)移動終端的遠(yuǎn)程監(jiān)控與通信。地理信息導(dǎo)航：利用GIS 圖層技術(shù)實現(xiàn)項目及人員軌跡可視呈現(xiàn)。人員精細(xì)化管理：通過GPS+北斗定位技術(shù)，完成人員定位和調(diào)配；遠(yuǎn)程協(xié)作調(diào)度：通過前端硬件智能安全帽內(nèi)置高靈敏度麥克風(fēng)及大音量喇叭，支持耳機(jī)，實現(xiàn)語音雙向通訊、組呼/群呼等功能，便于前后端人員的協(xié)作；可通過WiFi、4G/5G、微波、藍(lán)牙等實現(xiàn)與后臺的網(wǎng)絡(luò)通信。危險預(yù)警：通過傳感器技術(shù)，實現(xiàn)危險源監(jiān)測項目的數(shù)據(jù)采集與上傳，實現(xiàn)預(yù)警功能。應(yīng)急救援：通過一鍵報警功能向后臺及周圍人員發(fā)出求救信息；通過語音實時與后臺溝通，并通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)風(fēng)險識別及應(yīng)急救援方案的選擇與確定。

3.系統(tǒng)設(shè)計原則。

根據(jù)用戶實際需求，以智能穿戴核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)安全、連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行為核心；以安全、暢通、高效的網(wǎng)絡(luò)傳輸為保障；注重實際，具體高效。

（1）經(jīng)濟(jì)性原則。用戶可以根據(jù)實際的安全服務(wù)需求，選擇安全巡檢服務(wù)的全部或某一項服務(wù)，以定制化的形式滿足不同的安全服務(wù)需求，從而確?？蛻舭踩枨蟮玫綕M足，投資得到保護(hù)的前提下，降低用戶的成本。

（2）安全性、可靠性原則。對用戶實施安全巡檢服務(wù)時，采取整套安全風(fēng)險規(guī)避措施，如掃描策略規(guī)則級選擇、核心系統(tǒng)巡檢前備份等，來規(guī)避風(fēng)險，以提高安全性和可靠性。

（3）機(jī)動性、靈活性原則。安全巡檢服務(wù)可以根據(jù)用戶的特定時間要求，進(jìn)行靈活安排，為減輕安全巡檢服務(wù)工作對客戶網(wǎng)絡(luò)、核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響，安全巡檢的掃描測試盡量安排在業(yè)務(wù)量不大的時間段（晚上、節(jié)假日等）。確?？蛻魳I(yè)務(wù)正常開展的前提下，開展安全巡檢服務(wù)。

（4）高效性原則。根據(jù)用戶特定的需求，快速擴(kuò)展，從而高效的、快捷的對用戶業(yè)務(wù)系統(tǒng)、安全設(shè)備等實施安全巡檢，盡早發(fā)現(xiàn)存在問題，提出安全建議，降低客戶風(fēng)險。建議根據(jù)項目設(shè)計原則及實際情況，結(jié)合人工智能、信息化等手段，進(jìn)一步提高智能穿戴的安全管理水平。

4.質(zhì)量安全巡檢工程安全管理特點分析。

質(zhì)量安全巡檢工程安全管理就有以下幾個特點。

（1）流動性。公路工程項目流動性特點：首先是施工隊伍的流動。工程項目具有固定性，這決定了公路工程項目的施工是隨項目的不同而不斷地流動的，施工隊伍需要不斷地從一個地方換到另一個地方進(jìn)行施工，施工流動性大，生產(chǎn)周期長，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，可變因素多。其次是人員的流動，由于施工企業(yè)超過80%的工人是農(nóng)民工，人員流動性也較大。再次是施工過程的流動，因分部、分項工程、工序的不同，施工方法的不同，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境、狀況和不安全因素都在變化中，作業(yè)人員經(jīng)常更換工作環(huán)境。特別是需要采取臨時性的措施，其規(guī)則性往往較差，工程項目的流動性特點使危險存在不確定性，要求項目的組織管理對安全生產(chǎn)具有高度的適應(yīng)性和靈活性。

（2）復(fù)雜性。我國幅員遼闊，地區(qū)差異大，地區(qū)間發(fā)展不平衡，施工企業(yè)數(shù)量眾多，其規(guī)模、資金實力、技術(shù)水平參差不齊，情況的復(fù)雜使得施工安全生產(chǎn)管理也變得異常復(fù)雜。另外，建設(shè)工程項目的參與主體涉及到業(yè)主、勘察、設(shè)計、工程監(jiān)理以及施工等多個單位。它們之間存在著較為復(fù)雜的關(guān)系，需要協(xié)作。管理層次多，管理關(guān)系復(fù)雜。工程建設(shè)項目具有工藝復(fù)雜，工序多，在建設(shè)過程中流動作業(yè)、露天作業(yè)，作業(yè)位置多變，遇到的不確定因素多等特點，這些特點決定了安全管理的復(fù)雜性。

（3）法規(guī)性。一般的企業(yè)管理可以在有關(guān)法律框架內(nèi)自行管理，管理方法和手段也是不盡一樣、靈活多變。但是公路工程安全生產(chǎn)管理則不一樣，它所面對的是整個工程建設(shè)市場。眾多的施工企業(yè)，它必須保持一定的穩(wěn)定性，必須通過一套完善的法律體系來規(guī)范。

（4）漸進(jìn)性。工程建設(shè)市場是在不斷發(fā)展變化的，宏觀管理部門需要針對出現(xiàn)的新情況、新問題做出反應(yīng)，包括各種政策和措施，以及法律法規(guī)的出臺等。這一過程相對企業(yè)管理來說是較為漫長的，不可能一步到位，只能走漸進(jìn)式的發(fā)展過程。漸進(jìn)性的特點也要求我們在對待施工安全管理的問題上不能急于求成，而是要腳踏實地地做好每一個工作，扎扎實實地走好每一步。

三、質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)研發(fā)

1.系統(tǒng)功能。

質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)的核心管理功能包括：巡查和檢查?！把病敝饕獙崿F(xiàn)的是通過智能安全帽結(jié)合里程樁號對現(xiàn)場進(jìn)行移動指揮、影像抓拍和記錄?！皺z”主要實現(xiàn)結(jié)合智慧監(jiān)理管理需求，通過移動端+平臺端實現(xiàn)指令、現(xiàn)場處理單、抽檢及旁站流程管理并生成成果。系統(tǒng)平臺有以下主要功能：

（1）項目地圖：通過電子圖實現(xiàn)人員在線、項目信息、指令管理，一覽項目全過程概況；

（2）遠(yuǎn)程指揮：實現(xiàn)平臺到終端、移動端到終端的視頻連線和遠(yuǎn)程指揮，包含視頻和語音；

（3）智慧監(jiān)理：實現(xiàn)指令、抽檢、旁站等檢查內(nèi)容的全過程追溯和成果管理；

（4）履約督察：實現(xiàn)對人的軌跡、工時統(tǒng)計管理；

（5）工程影像：實現(xiàn)對現(xiàn)場工程影像資料的抓拍和留痕，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程巡查，保存巡查成果；

（6）應(yīng)急管理：實現(xiàn)對現(xiàn)場應(yīng)急呼叫記錄管理；

（7）資源管理：里程樁號、設(shè)備、工種等資源統(tǒng)一配置及管理。

1）巡檢APP-用戶角色。本系統(tǒng)主要用戶對象包括貴州省交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督局、項目監(jiān)理單位、項目施工單位等角色，系統(tǒng)角色設(shè)置及分配的權(quán)限如下：

①質(zhì)監(jiān)局權(quán)限。通過地圖查看多項目的項目分布，查看多項目的數(shù)據(jù)統(tǒng)計匯總對比、查看具體項目信息、報監(jiān)信息、巡檢信息、人員軌跡信息、人員履約信息、通過地圖調(diào)用現(xiàn)場智能安全帽設(shè)備進(jìn)行實時遠(yuǎn)程巡查、現(xiàn)場呼叫、視頻會診。

②項目監(jiān)理單位權(quán)限?？偙O(jiān)或駐地高監(jiān)：可以通過GIS地圖查看管轄范圍的監(jiān)理人員的軌跡信息、人員巡檢記錄、指令記錄、能夠調(diào)取現(xiàn)場任意一個監(jiān)理人員安全帽視頻、并可進(jìn)行對講，也可以通過后臺查看詳細(xì)工作記錄信息和歷史記錄。

③項目施工單位權(quán)限?？梢酝ㄟ^手機(jī)APP 接收監(jiān)理指令并進(jìn)行整改后報送監(jiān)理確認(rèn)，通過手機(jī)APP 發(fā)起報監(jiān)或旁站申請。

2）項目地圖。項目地圖實現(xiàn)對項目總體情況一覽無余的可視化管理，通過地圖基本實現(xiàn)了各項功能一步操作，給用戶帶來即時高效的體驗感。

3）遠(yuǎn)程會診。項目地圖實現(xiàn)對項目總體情況一覽無余的可視化管理，通過地圖基本實現(xiàn)了各項功能一步操作，給用戶帶來即時高效的體驗感。

4）智慧監(jiān)理。智慧監(jiān)理功能是本次開發(fā)任務(wù)的重點，按照監(jiān)理辦提供的需求，目前已完成主要功能包括監(jiān)理指令、現(xiàn)場處理單、監(jiān)理抽檢、監(jiān)理旁站等四大功能，平臺端主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的管理和WORD 成果導(dǎo)出。

5）履約督察。通過履約督察實現(xiàn)兩個功能：一是實時追溯用戶所在位置信息，并繪制活動軌跡；二是實現(xiàn)對用戶每天工作在線工作時長分鐘數(shù)的統(tǒng)計分析。

6）工程影像。實現(xiàn)對現(xiàn)場工程影像資料的存儲和瀏覽管理，可同時查看視頻和圖片資料。

7）SOS 信息管理。實現(xiàn)SOS 呼救信息管理，可通過該功能查看歷史呼救信息及呼救人詳情。

8）資源管理與初始化。資源管理與初始化功能包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范初始化、WBS 工程結(jié)構(gòu)部位管理、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備初始化、工程管理、崗位管理、工種管理、巡檢類型定義、風(fēng)險等級定義、實時預(yù)警報警閾值定義等。

9）系統(tǒng)設(shè)置。系統(tǒng)設(shè)置包括組織結(jié)構(gòu)管理、角色管理、用戶管理、菜單管理、登錄、修改密碼。

2.核心功能。

APP 系統(tǒng)以在線遠(yuǎn)程會診以及質(zhì)量安全巡檢報監(jiān)為業(yè)務(wù)主線，主要功能包含以下內(nèi)容：

（1）工程報監(jiān)：施工單位利用APP 完成旁站和報監(jiān)申請和執(zhí)行；

（2）現(xiàn)場巡視：包含監(jiān)理現(xiàn)場巡視和監(jiān)理指令下達(dá)及處置相關(guān)流程操作；

（3）監(jiān)督管理：包含智能安全帽視頻調(diào)取、通過安全帽進(jìn)行實時對講、遠(yuǎn)程會診通過地圖查看軌跡以及用戶歷史巡檢路線查詢。

（4）報警功能：通過SOS 一鍵報警功能進(jìn)行報警，指揮中心通過地圖可以看到報警位置、報警人員，并可以調(diào)取報警人的智能安全帽實時視頻信息并進(jìn)行通話。

1）巡檢APP-遠(yuǎn)程會診。進(jìn)入APP 遠(yuǎn)程會診界面，發(fā)起遠(yuǎn)程會診可以選擇指定用戶，等待對方同意后可視頻互動。

2）巡檢APP-語音廣播。進(jìn)入APP 語音廣播界面，可以選擇廣播類型、廣播對象、輸入并及時查看廣播內(nèi)容。

3）巡檢APP-報監(jiān)。進(jìn)入巡檢APP 報監(jiān)界面，施工單位可以新增報監(jiān)項目，監(jiān)理單位可以查看已報監(jiān)項目列表并進(jìn)行報監(jiān)確認(rèn)，同時可以進(jìn)行報監(jiān)批注等。

4）巡檢APP-指令。進(jìn)入巡檢APP 指令界面，可以整改（簡歷指令），施工單位可以在進(jìn)行整改/延期指令操作，監(jiān)理單位可以進(jìn)行驗收指令操作。

5）巡檢APP-現(xiàn)場。進(jìn)入巡檢APP 現(xiàn)場界面，可以上傳現(xiàn)場視頻或者照片新增現(xiàn)場。同時也可以選擇不同的現(xiàn)場進(jìn)入，進(jìn)入后可以當(dāng)前現(xiàn)場內(nèi)容情況。

3.安全巡檢系統(tǒng)智能穿戴設(shè)備--安全帽功能設(shè)計。

（1）智能通訊。安全帽通過平臺實現(xiàn)施工人員與管理部門的通訊，施工人員內(nèi)部進(jìn)行通話，管理人員下發(fā)廣播通知，尋找附近的人。

（2）脫帽預(yù)警。內(nèi)置光敏/壓力傳感器自動檢測脫帽并預(yù)警。

（3）緊急呼救。遇到緊急情況時，長按緊急求救按鈕，即進(jìn)入SOS 緊急呼救模式，安全帽將自動撥打緊急聯(lián)系人，直至有人接聽，并播放求助語音。緊急聯(lián)系人可通過后臺或手機(jī)終端查看安全帽的實時位置。

（4）視頻圖像采集。通過高清攝像頭獲取圖片和視頻，使用計算機(jī)模仿人類視覺系統(tǒng)，讓計算機(jī)擁有類似人類提出、處理、理解和分析圖像序列的能力?？捎糜讷@取現(xiàn)場施工進(jìn)度情況。

（5）定位系統(tǒng)。GPS 定位與 RFID、UWB 定位結(jié)合，實現(xiàn)工人的智能考勤、智能巡查、危險智能預(yù)警以及智能救援。

（6）輔助設(shè)備。輔助設(shè)備包括輔助面罩用于防塵，降噪耳機(jī)用于提高通話質(zhì)量，陀螺儀用于拍攝防抖動，激光瞄準(zhǔn)輔助拍攝定位。

四、安全巡檢系統(tǒng)研發(fā)效益及價值

交通建設(shè)過程十分復(fù)雜，傳統(tǒng)的施工過程管理單憑管理員的現(xiàn)場管控并不能滿足實際施工管理需求，隨著物聯(lián)網(wǎng)和智慧施工相關(guān)理論應(yīng)用的發(fā)展，本文以施工理現(xiàn)場必不可少的安全帽為切入點，利用GIS 技術(shù)、無線通信和數(shù)據(jù)處理等技術(shù)的的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建了智能安全帽系統(tǒng)，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場作業(yè)人員、設(shè)備和物料進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)化管控，及時識別交通建設(shè)項目中的安全風(fēng)險，實時監(jiān)測 - -的管理變化并實現(xiàn)危險的白動預(yù)警功能。

1.分析智能安全帽系統(tǒng)在中國交通建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用的可行性，并基于GIS 技術(shù)、數(shù)據(jù)處理等技術(shù)構(gòu)建了符合施工現(xiàn)場應(yīng)用的智能安全帽系統(tǒng)理論體系和框架。

2.依托具體的交通建設(shè)項目進(jìn)行智能安全帽系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。通過具體案例建立三維模型，進(jìn)行智能安全帽系統(tǒng)管理平臺、現(xiàn)場作業(yè)人員和系統(tǒng)管理的模擬，完成對上述創(chuàng)建的智能安全帽系統(tǒng)的實例驗證。

3.為信息化交通建設(shè)管理提供了一種新的模式。這樣的管理方式能夠通過對施工現(xiàn)場可視化的實時監(jiān)督，對人員流動、交通建設(shè)設(shè)備和物料跡的及時把握和對安全風(fēng)險的自動預(yù)警等方式，實現(xiàn)了在同樣的人力成本條件下，施工現(xiàn)場管理的安全風(fēng)險降低。另外，避免了傳統(tǒng)施工過程龐大數(shù)據(jù)信息的人工理，通過軟件和程序語言，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的白動集成和匯總，方便數(shù)據(jù)的存儲和查詢，同時又更加直觀的反應(yīng)施工各項指標(biāo)的狀態(tài)。

結(jié)束語

智慧交通建設(shè)現(xiàn)場質(zhì)量安全巡檢系統(tǒng)利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和VoIP 技術(shù)的Push to talk 業(yè)務(wù)，通過終端硬件與基于GIS 地圖感知的系統(tǒng)平臺的結(jié)合實現(xiàn)質(zhì)量安全“五位一體”管理。通過WIFI 無線和5G&4G 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，施工人員及現(xiàn)場管理者人手配備智能穿戴設(shè)備，智能穿戴設(shè)備支持語音接收、語音發(fā)送、視頻發(fā)送、圖片發(fā)送、人員定位等功能，“智能安全帽”采用“降噪揚(yáng)聲”技術(shù)，實現(xiàn)施工現(xiàn)場或現(xiàn)場與項目部、指揮部、管理中心任意工作人員的及時通訊，提高溝通效率。通過平臺對人員作業(yè)位置可隨時調(diào)度并進(jìn)行現(xiàn)場影像收集、語音指令傳遞等管理，提高調(diào)度靈活性和及時性，為管理者提供有效的管理方式。