建筑工程高空作业安全预警与管理探讨获奖科研报告

建筑工程高空作业安全预警与管理探讨获奖科研报告摘要：本文阐述了建筑工程高空作业的基本特点，同时对建筑工程高空作业中的危险区域安全预警、人员安全预警进行分析，最后对建筑工程高空作业安全管理系统的构建进行研究。

关键词：高空作业;建筑工程;安全预警

建筑行业属于劳动密集型企业，也是仅次于煤矿产业的高危行业，在实际施工过程中经常会出现高处坠落、物体打击等安全事故。如何有效降低施工事故发生率是建筑行业亟需解决的重点问题。

1.建筑工程高空作业的特点

①风险系数高。高空作业是导致建筑工程施工安全事故主要的原因之一。在进行高空作业的过程中，由于人或物体的质量较大，一旦出现高空坠落或物体打击的情况，则极可能造成严重的人员伤亡与经济损失，且具有非常高的死亡率;②危险部位多。建筑工程高空作业涉及到很多工序和阶段，从近年来建筑工程高空作业事故分析可以看出，高空作业危险部位数量较多，例如脚手架作业台、施工塔吊、楼梯口、吊篮、升降口临边等;③施工任务重。建筑工程项目施工过程中，由于高空作业设计面较广，因此导致实际施工任务十分繁重。经权威研究数据显示，建筑工程高空作业占整个施工任务量的近90%，外墙涂饰、主体结构建设、屋面建设、深基坑工程等都属于高空作业的范畴;④施工难度大。建筑工程高空作业不仅涉及到位置转换频繁、交叉作业，并且还经常出现垂直空间内多项工作同时进行的现象，这为高空作业施工带来了很大难度。在实际施工过程中，由于工作面的影响，施工人员转身、行走都较为困难，并且还要时刻保持警惕，规避风险，这也在很大程度上提高了高空作业的难度;⑤工作环境复杂。一般情况下，建筑工程高空作业都处于露天状态，脚手架搭设、屋面工程、室外装修等工作内容更是完全露天。在此环境下，导致建筑工程高空作业施工环境十分恶劣，施工人员经常会受到阳光、大风、雨雪等天气因素的影响，这不仅对施工效率产生严重影响，并且还会在很大程度上提高施工的风险系数。

2.建筑工程高空作业安全预警

危险区域安全预警模型是支持向量机分类模型的延伸，通过分析施工现场传输的实时数据，对现场的施工安全风险进行自动化识别。以吊篮高处坠落安全风险为例，首先对建筑吊篮高出坠落的前馈信号进行分析（建筑吊篮坠落事故具体前馈信号如表1所示），然后深入研究事故前馈信号的实时信息需求。经权威研究显示，若想在最大程度上降低建筑工程吊篮坠落风险，必须对人员信息、材料信息、机械设备信息、环境情况以及技术参数等方面的安全信息进行实时采集，从而建立危险区域实时安全预警模型，避免产生因材料、设备、环境、技术等因素产生的安全事故。

除建立危险区预警之外，还需加强人员安全预警，避免作业人员出现不安全行为，只有保证危险区预警与人员预警的有效结合，才能够在最大程度上杜绝建筑工程高空作业安全事故的发生。对于人员安全预警，首先应该保证作业人员随时佩戴贴有RFID标签的安全帽，借助RFID设备对作业人员进行实时定位与信息读取，并将其反应到BIM安全模型当中，进而由安全管理人员进行可视化管理。

3.建筑工程高空作業安全管理系统的构建

3.1系统构建原则

构建建筑工程高空作业安全管理系统主要遵循以下三点原则：①安全性。该原则主要体现在两个方面，一方面，建筑工程高空作业安全管理系统当中应含有施工、建设、设计以及监理等多方主体的用户接口，并且赋予工程建设主体相应的权限，保证所有建设主体都能够参与到建筑工程安全管理当中，提高现场安全管理的有效性。另一方面，建筑工程高空作业安全管理系统应该包括风险评估、风险识别、风险分析、风险处理等风险管理流程，保证安全风险管理内容具有全面性。②动态性。由于建筑工程施工十分复杂，在实际施工过程中存在很多不确定因素，为保证安全管理系统的有效性，应该针对施工现场的实时情况进行掌控。因此，安全管理系统应该具有动态性，使其能够根据施工现场实际情况进行建筑模型的调整，并且实现动态安全监控。③准确性。建筑工程施工现场安全数据的收集、传递、分析以及处理对于安全管理系统功能的实现有着重要影响，一旦某一环节出现问题，则很可能导致危险识别错误而引发一系列问题。因此，在进行安全管理系统构建的过程中应该保证其准确性。

3.2系统体系结构

安全管理系统的构建主要借助BIM技术，通过本体、RFID等先进技术进行数据平台层的建立，同时再依靠风险识别、风险分析、风险诊断等方法建立功能模块，并将其嵌入到BIM模型当中，进而保证建筑工程高空作业管理的智能化、动态化。

建筑工程高空作业安全管理系统主要有数据平台层、模型层、核心功能层以及用户层四个主要模块构成。其中，数据平台层由可划分为安全知识、安全事故案例、实时信息采集三个模块，其主要是为系统提供全面、实时、准确的安全数据，是实现系统功能的重要支撑;模型层是安全管理系统的核心，系统核心功能的实现都需要将各种方法研制为插件嵌入到模型层当中，模型层的构建主要借助BIM技术，其能够提供包括构建尺寸、材料属性、施工进度在内的诸多工程项目参数;核心功能层根据系统功能需求不同可划分为安全风险预警、安全事故处理、危险区识别以及安全培训管理四个子系统。在该四个子系统当中，涵盖了所有安全风险管理的内容;用户层是为使用者提供的人机交互界面，主要面向建设、施工、监理以及设计等建筑工程项目主体，这部分人员能够通过系统对整个工程项目的安全状况进行了解，从而为后续的安全管理提供帮助。

3.3BIM技术的应用

BIM建模技术在建筑工程高空作业安全管理系统的构建当中具有十分重要的作用，除基本的模型建立之外，其还具有其他功能。首先，在现有的3D模型建立的基础上，还可以添加施工进度信息，搭建4D建筑模型，从而保证建筑工程项目现场施工状况能够得到实时的动态化监控。同时，通过4D模型还能够实现仿真模拟施工，将这一功能应用于安全培训与管理当中，能够在很大程度上提高施工现场安全管理的质量。其次，针对BIM技术的二次开发，能够自动化识别危险区域。例如，查找未防护的孔洞、物体打击区域、楼板边缘等。除此之外，BIM技术与图形显示功能的集成开发，还能够在已有的动态化BIM建筑模型中显示出危险区域以及施工人