王云飛 ,鄭 軍 ,方章聰 ,韓文鶴 ,黃志棟 ,董恒堯

（1.上海市建筑科學(xué)研究院有限公司，上海 200032；2.上海建筑機(jī)械安全智能控制工程技術(shù)研究中心，上海 200032；3.上海市臨港新片區(qū)城市建設(shè)交通運(yùn)輸事務(wù)中心，上海 201306）

建筑起重機(jī)械易引發(fā)群死群傷，一直是建筑工地安全監(jiān)管的重點(diǎn)。近年來，不管是從標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)上，還是從安全管理上，要求都在不斷提高，但建筑起重機(jī)械事故仍舊層出不窮，在住建部統(tǒng)計(jì)的較大事故中，其數(shù)量仍占有較大比例。無論從理論上、還是從實(shí)踐上，有效的建筑起重機(jī)械安全控制手段和實(shí)踐方法仍舊與實(shí)際需要有較大差距。如何有效控制建筑機(jī)械的風(fēng)險(xiǎn)將一直是行業(yè)內(nèi)的研究熱點(diǎn)。通過建筑起重機(jī)械檢查技術(shù)研究并加強(qiáng)數(shù)字化應(yīng)用，成為解決上述問題的一個(gè)方向。

1 政府購買技術(shù)服務(wù)

建筑起重機(jī)械作為重大危險(xiǎn)源，一直是建設(shè)行政主管部門安全監(jiān)管工作的重點(diǎn)，但起重機(jī)械內(nèi)容龐雜，技術(shù)要求高，管理專業(yè)性強(qiáng)，對人員要求較高，建設(shè)行政主管部門人力資源配置的限制無法完全滿足安全監(jiān)管的需要。在實(shí)踐中，主管部門一般會聯(lián)合專業(yè)技術(shù)機(jī)構(gòu)以協(xié)同檢查、專家參與等方式對建筑起重機(jī)械的安全狀況進(jìn)行檢查，部分彌補(bǔ)了上述監(jiān)管缺陷，但其實(shí)施系統(tǒng)性不足，總體效果還無法滿足實(shí)踐中的大量需要。

隨著《國務(wù)院辦公廳關(guān)于政府向社會力量購買服務(wù)的指導(dǎo)意見》、國務(wù)院安委會《關(guān)于實(shí)施遏制重特大事故工作指南構(gòu)建雙重預(yù)防機(jī)制的意見》等文件的出臺，財(cái)政提供資金，政府購買技術(shù)服務(wù)蓬勃發(fā)展，逐漸成為建筑起重機(jī)械使用過程的主流監(jiān)管模式。從政府購買服務(wù)的效果來看，專業(yè)技術(shù)機(jī)構(gòu)的介入加強(qiáng)了起重機(jī)械長期使用過程中的有效監(jiān)管，減少了設(shè)備重大隱患的發(fā)生率，并間接提高了相關(guān)單位和從業(yè)人員的安全意識，提升了整個(gè)行業(yè)在安全風(fēng)險(xiǎn)識別、隱患排查治理等方面的能力。

上述政府購買技術(shù)服務(wù)通常以月度或者季度為周期，以隨機(jī)抽取的方式對在用的建筑起重機(jī)械（主要是塔式起重機(jī)、施工升降機(jī)、物料提升機(jī)等）進(jìn)行安全技術(shù)檢查，其關(guān)注的機(jī)型較局限，關(guān)注的重點(diǎn)是機(jī)械設(shè)備本體的使用安全狀態(tài)，主要包括結(jié)構(gòu)件、零部件及各類安全保護(hù)裝置等。而大量的建筑起重機(jī)械事故研究表明，建筑起重機(jī)械使用階段人員違章因素突出，涉及工作環(huán)境、吊具索具的事故超過20%，這些事故與設(shè)備本體安全并無直接關(guān)系；另外，建筑起重機(jī)械關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（主要包括安裝、頂升加節(jié)、拆卸3 個(gè)階段）的事故數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了使用階段事故數(shù)量的40%以上，且違章操作、安全管理程序缺欠成為事故發(fā)生的主要原因?？梢钥闯?，僅對建筑起重機(jī)械實(shí)施本體安全檢查的常規(guī)政府購買服務(wù)有不少隱患管控盲點(diǎn)，急需進(jìn)行建筑起重機(jī)械安全控制手段和實(shí)踐方法的創(chuàng)新發(fā)展。

2 建筑起重機(jī)械全生命周期檢查技術(shù)

施工現(xiàn)場起重機(jī)械全生命周期檢查技術(shù)是對建筑起重機(jī)械安全控制手段和實(shí)踐方法的創(chuàng)新發(fā)展，不僅關(guān)注設(shè)備本體安全，還關(guān)注設(shè)備環(huán)境及配套設(shè)施、作業(yè)人員及各方安全行為，很好地彌補(bǔ)了上述檢查技術(shù)與方式的不足。其涵蓋了從設(shè)備進(jìn)場安裝、頂升加節(jié)（含附著）、使用、吊裝、拆卸等施工現(xiàn)場涉及起重機(jī)械的全節(jié)點(diǎn)過程，囊括單位、人員、設(shè)備、資料、現(xiàn)場條件、行為等要素，檢查方法包括起重機(jī)械本體結(jié)構(gòu)安全檢查、各方安全行為檢查、安全設(shè)施及作業(yè)人員檢查等，檢查方式包括現(xiàn)場實(shí)物檢測、資料核查、過程檢查等，涉及機(jī)型從常見的塔機(jī)、施工升降機(jī)拓延至流動式起重機(jī)（汽車起重機(jī)、履帶起重機(jī)）、高處作業(yè)吊籃及樁工機(jī)械等施工現(xiàn)場常見的施工機(jī)械。施工現(xiàn)場建筑起重機(jī)械全生命周期檢查技術(shù)體系如圖1 所示。

圖1 施工現(xiàn)場建筑起重機(jī)械全生命周期檢查技術(shù)體系

從實(shí)施節(jié)點(diǎn)與方式，該檢查技術(shù)具體可分為起重機(jī)械使用評估方法、起重機(jī)械關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)檢查方法、應(yīng)急響應(yīng)檢查方法，其技術(shù)體系如圖1 所示。

1）起重機(jī)械使用評估方法 包括起重機(jī)械各方安全行為檢查、設(shè)備安全使用評估、安全設(shè)施檢查及作業(yè)人員檢查4 個(gè)方面。安全使用評估機(jī)型包括塔式起重機(jī)械、施工升降機(jī)、流動式起重機(jī)、樁工機(jī)械、高處作業(yè)吊籃等。

2）起重機(jī)械關(guān)鍵節(jié)點(diǎn) 主要指起重機(jī)械安裝、加節(jié)附著、拆卸等涉及起重機(jī)械自身安拆裝的節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)施工周期短，危險(xiǎn)性大，一直是起重機(jī)械安全監(jiān)管的盲區(qū)。起重機(jī)械關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)檢查方法包括資料核查、人員檢查、現(xiàn)場條件檢查、設(shè)備檢查、輔助起重機(jī)械檢查等幾個(gè)方面，除了資料與設(shè)備本身的靜態(tài)檢查外，重點(diǎn)增加了程序作業(yè)安全性檢查，主要包括人員現(xiàn)場操作規(guī)范性、工藝程序順序檢查等。起重機(jī)械使用過程中涉及的吊裝工程，由于危險(xiǎn)性較大，也作為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)形成了吊裝檢查技術(shù)方法，除了上述內(nèi)容的檢查外，額外還增加了吊裝作業(yè)的檢查方法，主要包括起吊作業(yè)、吊裝動作順序、設(shè)備動作順序、操作規(guī)范性等幾個(gè)方面。

除此之外，根據(jù)南方沿海夏季多臺風(fēng)的特點(diǎn)，還形成了針對臺汛天氣的應(yīng)急響應(yīng)檢查方法，主要包括設(shè)備穩(wěn)定性和強(qiáng)度相關(guān)的基礎(chǔ)、附著、主要連接件與安全裝置、垂直度及安全距離等幾個(gè)方面。

3 建筑起重機(jī)械數(shù)字化智慧監(jiān)管

上述檢查技術(shù)方法，尤其起重機(jī)械關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)檢查方法，其實(shí)施前提是要能夠及時(shí)獲知各起重機(jī)械的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)；在面對較多工地設(shè)備需要一定頻率安全檢查的情況下，如何有效實(shí)施檢查，如何處理海量檢查數(shù)據(jù)，使檢查針對性更強(qiáng)，風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)得到管控，并最終實(shí)現(xiàn)差別化監(jiān)管、重點(diǎn)監(jiān)管，是一個(gè)有價(jià)值的研究方向。實(shí)踐證明，上述檢查方法緊密結(jié)合管理要求、現(xiàn)場風(fēng)險(xiǎn)狀況，用數(shù)字化手段支撐，通過GIS 地圖應(yīng)用、事件列表、數(shù)據(jù)可視化、智能預(yù)警技術(shù)等，可實(shí)現(xiàn)檢查視角的大數(shù)據(jù)驅(qū)動的起重機(jī)械數(shù)字化智慧監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)械隱患的感知、排查、管控、治理的全周期管理。

該數(shù)字化智慧監(jiān)管平臺由知識庫、數(shù)據(jù)庫支撐形成基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自施工現(xiàn)場，通過關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)申報(bào)小程序、檢查技術(shù)服務(wù)APP 進(jìn)行動態(tài)數(shù)據(jù)采集和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、動態(tài)化的起重機(jī)械協(xié)同智慧安全監(jiān)管。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 所示，主要技術(shù)亮點(diǎn)或難點(diǎn)如下。

圖2 起重機(jī)械智慧監(jiān)管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的動態(tài)整合

系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)，包括工地、設(shè)備、人員等的一系列基礎(chǔ)信息、動態(tài)信息、交互信息等，涉及數(shù)據(jù)特征提取、異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)壓縮及數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)葞讉€(gè)方面，如何采集、建立結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)并保持?jǐn)?shù)據(jù)的正確性是關(guān)鍵。系統(tǒng)整合了與時(shí)間、空間、事件相關(guān)的一系列數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了入口采集、動態(tài)跟蹤、動態(tài)調(diào)整的機(jī)制。系統(tǒng)專門開發(fā)了微信小程序用來動態(tài)申報(bào)，獲取起重機(jī)械關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)如安裝、加節(jié)、吊裝、拆卸等狀態(tài)；系統(tǒng)開發(fā)了技術(shù)服務(wù)APP 用來收集技術(shù)服務(wù)過程的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的關(guān)聯(lián)及動態(tài)更新；另外系統(tǒng)支持通過新開工地臺賬動態(tài)整合、掃馬路資料驗(yàn)證等方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的梳理更新，并打上標(biāo)簽進(jìn)行關(guān)聯(lián)整合。

3.2 GPS、GIS集成技術(shù)及設(shè)備健康電子地圖應(yīng)用

系統(tǒng)集成GPS、GIS 技術(shù)，通過工地坐標(biāo)建立、坐標(biāo)定位、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等，最終實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)可視化的設(shè)備健康電子地圖應(yīng)用。坐標(biāo)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)并可動態(tài)更新時(shí)間數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)，在可視化大屏上，基于知識庫支撐，能夠?qū)崟r(shí)看到工地分布、設(shè)備狀態(tài)分布、檢查動態(tài)及趨勢，以及歷史數(shù)據(jù)查詢定位等。根據(jù)不同的篩選條件，電子地圖上可動態(tài)展示人們關(guān)心的可視化數(shù)據(jù)。

3.3 差別化隱患感知與閉環(huán)管控治理

傳統(tǒng)起重機(jī)械檢查模式是以抽樣或全數(shù)檢查的方式進(jìn)行，即隨機(jī)抽工地、工地隨機(jī)抽設(shè)備或者全數(shù)進(jìn)行檢查，由于缺乏數(shù)據(jù)的系統(tǒng)采集及結(jié)構(gòu)化處理，某次檢查與以往抽查的歷史數(shù)據(jù)沒有關(guān)聯(lián)，隱患發(fā)現(xiàn)有一定的隨機(jī)性和無序性。數(shù)字化智慧監(jiān)管系統(tǒng)支持多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的采集及動態(tài)整合，支持工地、設(shè)備全覆蓋無差別的檢查，也能實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)工地、風(fēng)險(xiǎn)較突出工地的差別化檢查，可對歷次檢查設(shè)備隱患突出的加大檢查頻次、對周期較短的流動式起重機(jī)械以及涉及吊裝過程的進(jìn)行優(yōu)先檢查安排，能夠支持對小程序新報(bào)設(shè)備以及長期未檢查的工地、新開工地進(jìn)行重點(diǎn)提醒等，從而實(shí)現(xiàn)基于第三方服務(wù)的差別化隱患感知。隱患發(fā)現(xiàn)后，通過生成隱患清單、動態(tài)提醒與警示等方式，閉環(huán)實(shí)現(xiàn)隱患管控治理。

3.4 預(yù)警提示及數(shù)據(jù)可視化

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)警、閾值超期預(yù)警等。對于嚴(yán)重隱患，系統(tǒng)支持事件列表的形式進(jìn)行大屏預(yù)警展示，并可自動實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)推送。對于超期未整改的隱患以及未及時(shí)實(shí)施設(shè)備保養(yǎng)的，可以進(jìn)行小程序端預(yù)警提示。數(shù)據(jù)可視化幫助人們理解數(shù)據(jù)的含義、趨勢和相關(guān)性，秉持管理駕駛艙的理念，系統(tǒng)動態(tài)展示了第三方技術(shù)檢查視角的大數(shù)據(jù)驅(qū)動的起重機(jī)械過程和隱患結(jié)果數(shù)據(jù)可視化，體現(xiàn)了起重機(jī)械隱患的感知、排查、管控、治理的全周期管理的理念。

4 建筑起重機(jī)械智慧監(jiān)管示范應(yīng)用

中國（上海）自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)臨港新片區(qū)（以下簡稱“新片區(qū)”）自2019 年成立以來，發(fā)展進(jìn)入快速航道，隨著建筑工地規(guī)模越來越大，起重機(jī)械安全監(jiān)管工作難度不斷提高，為深度聚焦設(shè)備施工安全、完善施工機(jī)械安全治理維度、有效控制施工機(jī)械安全風(fēng)險(xiǎn)，上海市建筑科學(xué)研究院有限公司、上海市臨港新片區(qū)城市建設(shè)交通運(yùn)輸事務(wù)中心基于上述檢查技術(shù)和智慧監(jiān)管系統(tǒng)的建設(shè)，聯(lián)合進(jìn)行了建筑起重機(jī)械智慧監(jiān)管的示范應(yīng)用探索。

示范應(yīng)用嵌入管理流程要求，實(shí)現(xiàn)了檢查關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)申報(bào)、檢查任務(wù)預(yù)排、任務(wù)實(shí)施、隱患閉環(huán)處理的相關(guān)功能，支持隱患清單即時(shí)生成、數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)的融合展示、設(shè)備電子地圖的動態(tài)展示等，如圖3 所示。

圖3 起重機(jī)械智慧監(jiān)管示范應(yīng)用

截至2021 年12 月，智慧監(jiān)管系統(tǒng)支撐完成工地檢查近300 個(gè)，使用評估檢查1 000 余臺次，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)檢查近200 臺次，形成安全隱患清單300 余張，發(fā)現(xiàn)塔機(jī)隱患600 余條，施工升降機(jī)隱患300 余條，樁工機(jī)械隱患近1 000 條，吊裝隱患近300 條等。檢查發(fā)現(xiàn)塔機(jī)預(yù)埋節(jié)以小代大、鋼結(jié)構(gòu)開裂，汽車起重機(jī)以小充大超載使用、吊裝作業(yè)人員通道常見缺失等典型問題，并形成了若干隱患提示文件。

5 結(jié)語

上述起重機(jī)械檢查方法及智慧監(jiān)管系統(tǒng)豐富了管理維度，提高行業(yè)數(shù)字化應(yīng)用水平，顯著提高了機(jī)械監(jiān)管效率，對保障經(jīng)濟(jì)和生命安全有重要作用。在示范應(yīng)用中，我們也看到，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)檢查中發(fā)現(xiàn)的流動式起重機(jī)械、場地條件、輔助設(shè)施、安全行為方面的問題較突出，而關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)施工周期短，部分項(xiàng)目關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)備動態(tài)申報(bào)不及時(shí)，且有規(guī)避關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)檢查的傾向，如何有效保證關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)檢查技術(shù)的落地需要進(jìn)一步研究推進(jìn)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)量龐大，如何在數(shù)據(jù)可視化中讓使用者更快定位到期望的數(shù)據(jù)，以及隨著系統(tǒng)的使用和完善，進(jìn)行更有深度的歷史數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)融合與挖掘也是未來的研究重點(diǎn)。

隨著物理傳感技術(shù)的成熟，起重機(jī)械物理感知系統(tǒng)配置比例在不斷提高，視覺感知技術(shù)在施工現(xiàn)場也開始有了探索應(yīng)用，大數(shù)據(jù)技術(shù)的進(jìn)步同時(shí)也為設(shè)備使用大數(shù)據(jù)采集與分析提供了基礎(chǔ)，這些都為未來增加更多數(shù)據(jù)維度來進(jìn)行更深入的起重機(jī)械智慧監(jiān)管研究與平臺研發(fā)提供了可能。