基于BIM的建筑施工安全防护预警研究

基于 BIM的建筑施工安全防护预警研究

付童童 刘鹏

中国建筑第二工程局有限公司 北京市 100160

摘要：BIM在建筑施工业的应用越来越广泛，能更好地为建筑施工安全进行防护预警，对可能存在的潜在风险进行防护，及时通知施工人员改进施工中的不足，在建筑施工实践中具有重要意义。

关键词：BIM技术；施工安全；防护预警

我国建筑业随着国家经济呈现快速增长的趋势，建筑业规模也在逐年递增，然而，建筑业快速扩张的背后隐藏着惨不忍睹的施工生产安全事故和一条条鲜活的生命，其造成的社会影响十分恶劣，因此遏制建筑施工事故发生势在必行。本文对基于BIM的建筑施工安全防护预警进行了探讨。

一、BIM技术特点

1、可视化。BIM通过软件将建筑三维模型的各个构件参数、颜色、形态、物理特性以可视状态展现出来，可呈现出建筑真实效果。BIM所呈现的各个平面图和立面图的相互关联关系使其只需对一个平面图或一个立面图修改就能达到对整体建筑模型的修改目的，修改后的结果也会在各个图元报表中体现。BIM通过二次开发可集成各种计算机软件，因此能丰富扩展其可视化功能。

2、协调性。协调性是工程管理中的一个重要环节，通过有效协调，促进工程顺利进行。在管理中，遇到问题能及时发现，并有效处理。但传统管理模式不具有协调性，影响着工程管理。而通过BIM技术的应用，可科学管理，从而更为科学地协调内部构件。

3、模拟性。BIM通过对建筑模型的渲染、美化及设置可将现实场景模拟出来，并可对其进行模拟及参数设置。在建筑设计阶段，BIM可对设计方案进行光照、热量传导、日照分析、疏散演练及节能甚至绿色可持续环保模拟；在建筑施工阶段，BIM通过加入进度管理，对施工进行4D模拟，对施工方案和进度进行设计调整，并指导建筑施工，节约施工成本；BIM的另一个模拟功能则是对成本的管控，能对建筑后期的维护保养进行模拟，提升建筑全生命周期管理效率，可显著降低管理成本。

二、传统建筑安全施工预警方法与不足

1、预警方法。传统建筑安全管理采用方式是人工监管与预警，建筑施工管理人员对建筑施工安全进行检查和调查。在传统安全管理中，监视工程师是安全管理监视的核心。监视工程师隶属于工程项目部门，接受工程项目部门的直接控制，同时负责安全管理问题，为意外缺陷报告和现场监控报告制定相应的计划。在某些紧急情况下，有必要对计划进行修订，并最终向业主提供有关该项目的安全报告和建议。此过程使用常规纸质文档发送信息，并且安全经理必须通过监理工程师进行通信。

2、不足

①传统建筑安全施工不能及时预警。传统建筑安全管理模型要求重复而复杂的统计分析任务来获取信息，而这种信息既简单又无效。建筑安全人员主要记录并发送纸质信息，但人工巡逻和监视记录的方式则需及时统计和分析记录的数据，从而导致施工方面的监控存在延迟。若现场观察员故意违反规定，工程项目部门需充分了解安全管理信息并制定对策。这使施工人员能及时意识到工程存在潜在的危险，在施工现场执行安全控制措施并消除施工过程存在的安全隐患。

②传统的建筑施工安全防护预警缺乏先进的建筑安全管理技术。在传统建筑安全管理模式中，现场管理主要依赖人工操作，并未采用先进科技。在信息产业时代，由于建筑形式多样化、施工环境复杂、施工难度大、施工方法复杂等问题，常规的安全管理人工监控已不能满足施工现场复杂的安全问题。人工预警会消耗大量的人力、物力和财力。若建筑施工安全防护预警技术不及时更新，施工设备老化和后方安全管理方法将引起安全隐患，从而造成施工安全事故。

三、基于BIM的建筑施工安全防护预警系统

确保施工安全的关键是正确识别所有可能导致安全事故的潜在风险因素，并在施工前确定相应的安全预防措施。充分利用BIM的关键特征，并结合相关的信息技术，使项目参与者在构建前进行3D交互，模拟整个构建过程。根据结构合理性，构建易于使用的常规和特定于项目的信息模拟平台，项目参与者可更准确地识别潜在的安全隐患，并使现场施工条件和风险更加直观。可进行分析和评估，以开发出更加合理的安全性。采取预防措施，以提高和加强决策水平。同时，BIM技术可用于动态识别施工中的现场安全问题并及时调整施工计划。构建基于BIM的施工安全管理系统分为三个主要模块：数据库模块、BIM虚拟施工模块和安全管理模块。

当前，BIM技术受到广泛关注，为建设项目的规划、设计、建设和后续管理提供技术支持，以及将相关技术应用于特定范围、建设项目的安全建设。使用BIM技术建立项目模型，收集有关初始管理元素“4M1E”的基本信息，4M是指人、机器、物、方法，1E是指环境，集成每个模块的属性，并在实时更新数据信息后形成一个动态的构建过程数据库。BIM模块是在研究定位技术和BIM基础上构建的。在特定风险事件场景中的标准化数据处理可为建筑安全风险提供预警，并为决策系统提供技术和信息支持。通过预警和具体的信息决策，将重新调整BIM模块的施工计划、人员和设备，以指导施工安全管理。

四、施工现场安全监控预警系统的构建

1、系统危险源识别与实时监控。BIM-RFID传感器集成技术在建筑安全管理中的应用首先是危害的识别。危险源可分为两种：独特危险源和随机危险源。其中，独特危险源指在施工现场发现的危险，通常与建筑物和临时设施中的永久性结构相关，可对风险进行彻底分析，并由人控制。概率危险是指在施工中客观存在变化，在各种内外部条件影响下，系统中每个元素的相互作用都会导致系统状态恶化并造成危害。BIM-RFID传感器集成技术可用于有效识别两种类型的危害。危害在特定过程中，可通过已建立的BIM4D模型和BIM-RFID传感器集成技术预警系统自动安全地检查独特的危害。

2、系统危险源管控。在根据BIM技术分析识别危害后，BIM-RFID传感器集成技术用于管理三种危害类型：危险的人类行为、物体的危险状况和机械。管理不安全的人类行为，主要基于智能安全头盔系统的应用。通常，将RFID传感器标签嵌入头盔中，并在施工现场安装阅读器。当建筑工人进入工作区域时，阅读器通过读取头盔中嵌入的RFID传感器标签来获得入场建筑者。通过传感器标签的基本信息和图像信息处理功能获取施工环境信息。通过将RFID传感器技术应用于智能安全帽系统，现场工作人员可集中在统一的平台上，以高效、安全地管理施工现场工作人员。

3、系统数据中心管理。实现安全报警功能需要信息的收集、分析、处理和传输。关于信息收集，RFID传感器技术用于收集人员信息，例如人员姓名、工作编号、工作类型、服务年限、对象信息等。通过无线网络发送到数据层进行处理分析。数据处理平台分析获得的信息并为安全管理做出决策。在使用BIM-RFID传感器集成技术进行危害管理后，RFID传感器标签将有关危害的位置和收集的实时信息发送到BIM数据处理中心，数据处理中心将对信息进行分析并输出输入结果。

结语

为了减少建筑施工安全问题，必须加强对建筑施工安全防护预警的研究。BIM技术在建筑施工行业的应用越来越广泛，能够更好地为建筑施工安全进行防护预警，对于可能存在的潜在风险进行防护，及时通知现场施工人员改进施工中不足的地方，在建筑施工实践中非常具有现实意义。

参考文献：

[1]李玉.基于BIM的建筑施工安全防护预警研究[J].价值工程，2019(02).

[2]钱建国.浅析基于BIM的建筑施工安全防护预警研究[J].现代物业，2019(16).

[3]宋思淼.基于BIM的建筑施工安全防护预警研究[J].山西建筑，2019(15).