基于BIM和物联网技术的建筑项目智慧工地施工安全管理的研究

基于BIM和物联网技术的建筑项目智慧工地施工安全管理的研究

俞高翔

江苏中车机电科技有限公司  江苏南通  226000

摘要：施工过程中安全管理影响因素众多，从行业发展需求的角度来看，针对工程管理中的安全管理是需要进行创新优化探索的。行业高速发展的背景下，提出了智慧工地的理念，其能够通过一系列技术人员，确保现场各项管理指标的全面落实。本文以此为研究背景，简要阐述了智慧工地所涵盖的内容，并明确其应必要；同时结合当下技术形式，提出了几种基于BIM和物联网技术的智慧工地施工安全管理场景。以供参考。

关键词：BIM；物联网技术；智慧工程；工程管理；安全管理

1 引言

建筑工程项目的安全管理问题是较为重要的管理指标，不仅仅与工程项目安全生产相关，在发生安全管理失误后，通常会面临经济损失和负面市场评价。在行业高品质发展背景之下，也有诸多先进的技术形式，被应用到工程项目施工管理当中，这其中智慧工地技术作为符合行业未来发展需求前景，应用效果显著的一种技术形式，也被行业内所重视。通过BIM、物联网以及其他一系列先进的技术形式，将传统工地工程管理与信息化进行有机关联，能够实现各项管理指标的全面与高效，提升现场的安全保障能力，减少施工生产过程的安全隐患问题。

2 智慧工地概述及其应用必要

智慧工地是指运用信息化手段，结合工程项目施工场地的三维模型以及一系列信息收集和处理技术，通过多元化信息的整合，为工程项目各项管理工作提供必要参考指引的一种技术形式。从目前行业实际应用来看，智慧工地已逐步落实且发展完善，对其所应用的技术进行分析，BIM和物联网技术作为根本支持技术也是尤其重要的。BIM技术主要为三维模型的建立，文化交互提供条件，而物联网技术是实现管理者与现场有机交互以及物资管理的有效技术形式。

从建筑工程项目安全管理的需求进行分析，当下大型建筑工程项目安全管控存在管理难度大、影响因素复杂的特点，显然不齐备的安全管理也会使现场生产面临较大隐患。基于此需求，提出了应用智慧工地辅助施工安全管理的相关探究工作。施工过程中的安全问题具有突发性和临时性的特点，在工程管理过程中，因管控疏忽或管理不够全面，所导致的安全问题屡见不鲜。智慧工地恰是在此背景下为安全管理提供解决方案的一种技术形式。

智慧工地是具有一定的必要性，不仅仅是我国技术能力提升以及行业发展的体现，同时通过智慧工地的一系列技术和管理能力，能够为包括建筑安全管理在内的诸多管理指标提供优化，全面实现工程品质的提升以及经济效益的完善。BIM和物联网技术在智慧工地中能够从多个环节为安全管理提供辅助与支持，当下也具有较多的管理场景可利用相关技术辅助管理。

3 基于BIM和物联网技术的管理实践

3.1 安全方案编制与场区布置

为了全面实现安全管理的目标，在后续工程管理过程中各项管理工作有据可寻，正式施工工作开始前是需要进行安全方案全面编制的。传统安全方案编制过程中考虑的内容不存在不全面的情况，尤其在工程前期，无法明确工程后期的现场实际问题。BIM技术具有三维模型展示和现场模拟分析的功能，对于编制安全方案能够利用此技术形式进行全过程模拟演示，在此基础上评判安全方案的可行性和全面性。同时对于大型工程项目而言，在现场施工过程中也会涉及到多个工程工序和垂直作业的情况，对于施工厂区内的布置，同样会影响安全管理，BIM技术具有所见即所得的特点，在进行工程管理过程中也能够辅助厂区平面布置和垂直布置，减少因交叉作业带来的危险情况。

3.2 巡检打卡点的设置

建筑工程项目施工过程中进行全面的安全监管，能够一定程度上减少现场安全隐患，安全巡检是指对管理人员提出安全检查的要求，因为施工过程中以及现场的机械维护等均可通过巡检的形式实现安全管控。但在实际工程开展当中管理人员能否巡检全面、是否按照既定的计划开展工程巡检工作，这些问题都是值得考量的，并且此问题的监督成本高、监管困难。在物联网技术的辅助之下，能够通过巡检把卡点的形式实现安全管理的全面落实。对于需要进行安全巡检的位置，通过事前设定固定的打卡点，在进行训练的过程中，必须有管理人员新民打卡点并进行相应的操作，才能够完成巡检的记录。而后监管方可通过各打卡点巡检记录的汇总，或者由巡检人员主动上报信息来监督是否进行了可靠的巡检，避免因巡检人员个人职业素养问题，造成安全管理疏漏。

3.3 大型构件和高危工程模拟

当下大型工程项目中大型构件和高危工程是安全管理的重要内容。从行业实际情况来看，有相当一部分工程项目的设计方案较为特殊，且多种大型构件和高危工程，在行业内没有充足的经验可供参考，若亲临现场进行大量实验的形式，不仅仅会使施工效率降低，同时也会造成大额的成本浪费。在BIM技术的辅助之下，可对于上述危险工程进行模拟评估，通过现场采样，构建各个构件的三维模型，同时在有限元分析技术的保障下，能够模拟力学系统。前续工作准备完成之后，即可进行相应的模拟操作，针对危险工程和大型构件作业能够进行安全施工方案的全面编制。同时对于安全问题也可同步提出多个解决方案，而后利用BIM技术进行平行评估。在试验操作过程中无需消耗任何工程资源，也相比于实地实验评估的形式更加安全。

3.4 智能化机械安全管理

在建筑工程项目施工现场机械设备是需要进行专项管理的危险源，智慧工地的背景下结合多种技术形式能够实现机械安全管理的智能化。主要有以下应用场景：一是对于大型机械设备的自检，可通过在机械设备系统中植入一系列传感器和数据处理系统的形式，在设备使用之前可对各项指标进行自检自查，例如机械设备末端配件的位移指数、设备内部电路系统的电压电流情况等，在通过数据分析之后，即可知悉设备是否存在使用隐患和安全风险；二是大型机械设备的周期维护，可利用智能化系统以及电子元件控制，当设备缺乏维护时，能够主动进行提醒警告，出现超限使用情况或危险作业时机械设备也可主动暂停作业；三是机械设备的配件管理，对于大型机械设备的各部分配件可通过物联网技术实现互联互通，对于某一部分的配件发生故障或更换了非标准配件时，机械设备也可通过主动提示的形式，保持自身安全生产能力。

3.5 现场安全行为自动识别

目前智慧工地已经能够实现现场安全行为的自动识别。结合行业内安全现状和管理实力进行分析，劳务施工工人的安全专业知识和主动管理意识成为了影响现场安全生产的核心因素。在进行施工作业的过程中，由于工人数量多，且较为分散，通过人员进行一一跟踪管理的形式，显然是不符合实际管理逻辑的。在远程图像传输和智能化图像处理技术的基础上，可建立安全行为自动识别机制，通过建立预设的逻辑以及大量的图形训练，监控系统能够自动捕捉工人位置和现场实际作业状态，当工人处于危险位置，例如正在施工的楼下或塔吊正下方时，即可实现预警并通知管理人员。类似的原理对于工人是否佩戴了安全帽及安全带、是否存在现场吸烟行为等也可实现自动识别。现场安全行为自动识别系统能够大大节约管理精力，同时提高管理的准确性和效率。

4 结语

“智慧工地”的理念逐步火热，BIM技术与物联网技术均属于开放程度较高的技术形式，能够随着行业的需求以及工程项目的实际情况，具有丰富的应用场景。从工程项目安全管理的需求来看，BIM技术与物联网技术所具有的诸多能力，能够为安全管理若干问题提供更为全面的解决方案。实际上现场安全管理是一个综合性的管理因素，除了本文所提及的一系列管理内容和应用场景之外，BIM技术与物联网技术也能够科学统筹现场各项管理指标，具有更加先进智能的应用场景，从多个角度共同保障建筑工程项目安全生产目标的全面落实。

参考文献：

[1] 张先稳, 许健彬. "互联网+"提升智慧工地安全管理[J]. 施工企业管理, 2017(4):3.

[2] 靳薇, 曾勃, 董良,等. 面向智慧工地的塔机安全管理大数据分析初探[J]. 建筑机械化, 2018, 39(3):6.

[3] 许明山. 智慧工地在建筑工程安全管理中的优势分析[J]. 房地产世界, 2021(000-021).