蔣明軒，郭雅婷，陸 軍，劉汝梧

（廣西寧鐵工程有限責(zé)任公司，1.3.4.工程師，2.線路工，廣西 南寧 530000）

1 引言

廣西寧鐵工程有限責(zé)任公司是中國(guó)鐵路南寧局集團(tuán)有限公司控股的非運(yùn)輸企業(yè)，主要從事涉鐵項(xiàng)目的施工。施工安全風(fēng)險(xiǎn)具有重性，有鄰近營(yíng)業(yè)線施工風(fēng)險(xiǎn)、溝通協(xié)調(diào)復(fù)雜、涉及專業(yè)接口多的特點(diǎn)，也具有作業(yè)人員專業(yè)性不強(qiáng)、安全認(rèn)識(shí)不足等一般施工的特點(diǎn)。公司在多方面調(diào)研后，提出在做好“人防”管控的前提下，加大“技防”的投入。為提高“技防”能力，開發(fā)智能安全帽，通過遠(yuǎn)程平臺(tái)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)施工安全，綜合提升工程安全、質(zhì)量和成本管控能力。

2 智能安全帽的設(shè)計(jì)

2.1 智能安全帽電子芯片

智能安全帽（如圖1）是在傳統(tǒng)安全帽的頂部?jī)?nèi)側(cè)植入電子芯片，電子芯片模塊能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，寫入相應(yīng)的控制信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集、分析處理、上傳。

電子芯片內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)接口層、功能應(yīng)用層及硬件驅(qū)動(dòng)層三個(gè)部分，完成對(duì)位置、心率、環(huán)境參數(shù)等信息的采集和處理，通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺(tái)，管理員通過監(jiān)控平臺(tái)可查看施工作業(yè)人員生命體征、工作狀態(tài)、違規(guī)情況等信息，實(shí)現(xiàn)可視化動(dòng)態(tài)管理和快速應(yīng)急處置。

智能安全帽實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、精準(zhǔn)定位、安全保護(hù)等功能，具體如表1所示。

表1 智能安全帽研發(fā)功能清單

2.2 監(jiān)控平臺(tái)

利用北斗高精度定位特性，以施工作業(yè)人員作為信息獲取和監(jiān)管的對(duì)象，運(yùn)用4G作為數(shù)據(jù)通信模式，結(jié)合傳感器和嵌入式技術(shù)的應(yīng)用，將采集的人員位置信息、違規(guī)信息等匯聚到監(jiān)控平臺(tái)，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)施工，提升施工監(jiān)管單位對(duì)施工作業(yè)工人的管理效能，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度提供準(zhǔn)確依據(jù)，有效地提高安全管理部門的工作效率、監(jiān)控能力和服務(wù)水平，實(shí)現(xiàn)“感知、分析、服務(wù)、指揮、監(jiān)管”五位一體。

監(jiān)控平臺(tái)總體構(gòu)架以感知層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用管理層、展現(xiàn)層4個(gè)邏輯層為主線進(jìn)行設(shè)計(jì)。感知層將識(shí)別感知的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)層，數(shù)據(jù)層對(duì)資源庫(kù)實(shí)施分類、整合，保障整體項(xiàng)目數(shù)據(jù)資源明晰；應(yīng)用管理層有效承接數(shù)據(jù)庫(kù)資源的分類標(biāo)準(zhǔn)；展現(xiàn)層通過PC電腦端和移動(dòng)端微信小程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的應(yīng)用、資源的管理和數(shù)據(jù)查詢操作，各層次緊密聯(lián)系，缺一不可。

該系統(tǒng)依據(jù)功能需求，采用分模塊設(shè)計(jì)，通過傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)三個(gè)階段處理，在實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能需求的同時(shí)，保證整體系統(tǒng)工作流程的可移植性和可擴(kuò)展性，監(jiān)控平臺(tái)工作流程如圖2所示。

圖2 監(jiān)控平臺(tái)工作流程

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及功能介紹

3.1 工程概況

廣西壯族自治區(qū)南寧市洪運(yùn)路（海城路-國(guó)凱大道）工程，現(xiàn)澆框架式下穿涵1134m，雙向8車道，南起洪運(yùn)路—海城路交叉口，向北下穿南寧國(guó)際鐵路港、南環(huán)鐵路下行線、機(jī)務(wù)聯(lián)絡(luò)線及南防鐵路，向北順接洪運(yùn)路國(guó)凱大道交叉口。涉及工務(wù)、電務(wù)、供電、給排水、車務(wù)專業(yè)，施工占地79380m2，工期沖刺期間有210名勞務(wù)工、50名安全監(jiān)管人員、20臺(tái)挖掘機(jī)、15臺(tái)自卸汽車、2臺(tái)吊機(jī)同時(shí)作業(yè)，給現(xiàn)場(chǎng)安全、質(zhì)量、成本管控水平提出更高要求。

3.2 智能安全管控

根據(jù)工程施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員實(shí)際，監(jiān)控平臺(tái)為每個(gè)智能安全帽賦予唯一的ID和二維碼，將智能安全帽與施工作業(yè)人員進(jìn)行一對(duì)一綁定，建立關(guān)系實(shí)施前端數(shù)據(jù)采集，監(jiān)控平臺(tái)形成后端基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，管理人員可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌管理。

3.2.1 狀態(tài)監(jiān)控預(yù)警 管理人員通過監(jiān)控平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控作業(yè)人員安全帽的佩戴情況，判斷是否在規(guī)定區(qū)域內(nèi)施工（見圖3），勞務(wù)人員體征指標(biāo)、作業(yè)環(huán)境是否正常。如出現(xiàn)脫帽、佩戴不正確、電量過低、氣體檢測(cè)不合格等異?，F(xiàn)象，安全帽會(huì)直接發(fā)出警報(bào)提醒現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員，同時(shí)監(jiān)控平臺(tái)上顯現(xiàn)紅色標(biāo)識(shí)（見圖4）警示監(jiān)控管理員，管理人員發(fā)現(xiàn)異常后，以電話或者信息形式通知現(xiàn)場(chǎng)施工負(fù)責(zé)人。通過“線上+線下”，形成平臺(tái)監(jiān)控、監(jiān)控管理員、現(xiàn)場(chǎng)施工負(fù)責(zé)人的三重管控體系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)違章作業(yè)和人員異常狀態(tài)，確保施工安全和勞動(dòng)人身安全，實(shí)現(xiàn)工作人員的智能化、信息化監(jiān)控管理。

圖3 使用監(jiān)控平臺(tái)設(shè)置施工電子圍欄

圖4 智能安全帽監(jiān)控界面

3.2.2 信息整理分析 智能安全帽及其監(jiān)控平臺(tái)收集作業(yè)過程視頻信息，統(tǒng)計(jì)每日作業(yè)人員數(shù)量、有效工作時(shí)長(zhǎng)、違規(guī)作業(yè)次數(shù)、活動(dòng)路徑范圍。經(jīng)過數(shù)據(jù)分析導(dǎo)出，能快速形成勞務(wù)作業(yè)人員考勤表（見圖5），正確評(píng)價(jià)工作能力，做出考核建議和勞務(wù)結(jié)算，了解剩余勞動(dòng)潛力和勞動(dòng)效率。自動(dòng)存儲(chǔ)的施工過程影響資料，方便辦理工程簽證、變更，追溯工程質(zhì)量缺陷責(zé)任人，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題原因。

圖5 監(jiān)控平臺(tái)的工時(shí)統(tǒng)計(jì)界面

3.2.3 輔助管理決策 基于視頻信息和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)報(bào)表，強(qiáng)化工程安全、質(zhì)量、進(jìn)度和成本管理。一是對(duì)比勞動(dòng)效率和違章次數(shù)，選出優(yōu)質(zhì)勞務(wù)隊(duì)伍和勞務(wù)個(gè)人；二是回看作業(yè)流程視頻，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化封鎖點(diǎn)施工方案和施工組織，科學(xué)安排作業(yè)流程，把握安全質(zhì)量監(jiān)控重點(diǎn)，合理分配工作量，不浪費(fèi)機(jī)械人工；三是及時(shí)發(fā)現(xiàn)剩余勞動(dòng)力，核減富余勞動(dòng)力，降低人工成本；四是統(tǒng)計(jì)慣性違章次數(shù)和違章事件，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正高頻安全問題。

3.3 智能安全帽監(jiān)控小程序

小程序提供了安全帽相關(guān)的智能安全帽注冊(cè)、智能安全帽分發(fā)、智能安全帽監(jiān)控、違規(guī)統(tǒng)計(jì)、工作時(shí)段設(shè)置、考勤統(tǒng)計(jì)、個(gè)人中心7個(gè)模塊的監(jiān)控管理服務(wù)，管理人員可以在手機(jī)端登錄小程序，有利于遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)安全，查閱分析數(shù)據(jù)（見圖6）。

圖6 智能安全帽監(jiān)控小程序

4 結(jié)論

智能安全帽及其監(jiān)控平臺(tái)在南寧市洪運(yùn)路（海城路-國(guó)凱大道）框架涵下穿鐵路道路工程施工中投入使用，初步實(shí)現(xiàn)工程管理的規(guī)范化、精細(xì)化和智能化。安全方面，不規(guī)范佩戴安全帽、不按技術(shù)交底施工等慣性違章減少90%，考核不規(guī)范作業(yè)人員68人，確保施工期間勞務(wù)人員無突發(fā)健康問題；成本方面，節(jié)約安全管理人力成本32萬元，通過回看封鎖點(diǎn)施工視頻，優(yōu)化施工組織，節(jié)約機(jī)械費(fèi)13萬元；進(jìn)度方面，工程自2020年5月正式開工，2021年8月完工，提前60天建成通車。

智能化、信息化施工是工程管理的發(fā)展方向，智能安全帽及其監(jiān)控平臺(tái)強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)安全管控成效突出，在汛期出巡、線路大修、管線遷改作業(yè)中也適合使用。