深圳市滨海大道工程安全风险管控平台

·2022智慧城市先锋榜·入围案例

许岩   金典琦   黎莉

深圳城安软通科技集团有限公司

建设工程安全监管一直是国内外研究的焦点，但是众多工程安全监管智能化的应用仍然未能准确落地。近几年来，由安委办发布的《关于实施遏制重特大事故工作指南构建安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制的意见》（安委办〔2016〕10号）、《标本兼治遏制重特大事故工作指南》（安委办〔2016〕3号）、《关于实施遏制重特大事故工作指南全面加强安全生产源头管控和安全准入工作的指导意见》（安委办〔2017〕10号）等文件均强调加强重点、大型工程项目建设安全监管工作的重要性。

为贯彻落实党中央、国务院关于实施扩大内需战略，加快推进基于信息化、数字化、智能化的新型城市基础设施建设（以下简称“新城建”）的决策部署，落实深圳市“新城建”试点工作，根据住房和城乡建设部等部门《关于加快推进新型城市基础设施建设的指导意见》（建改发〔2020〕73号）、《住房和城乡建设部关于开展新型城市基础设施建设试点工作的函》（建改发函〔2020〕152号）、《深圳市人民政府关于加快智慧城市和数字政府建设的若干意见》（深府〔2020〕89号）等工作要求，实现市政基础设施智能运营为重要任务内容。要基于全域全周期的智能感知监测预警体系，建设“空天地体”全周期检测监测一张网，通过深度学习实现智能运维，保障市政基础设施高效运行。打造以智能建造与智慧运维为核心的鹏城智能体样板。

为积极落实重点、大型工程项目建设加强安全风险管理政策，主动应对严峻的安全生产形势，有效规避或控制工程特殊技术风险，不断提升工程安全风险管理水平，保障项目安全、顺利进行，在滨海大道（总部基地）交通综合改造工程项目（以下简称“滨海大道项目”）建设阶段开发了工程安全风险管控平台。

滨海大道项目毗邻深圳湾超级总部基地，与中国特色社会主义先行示范区的集中承载区同期建设，项目定位高，社会意义强，对安全风险事件“零容忍”，且项目位于填海区，地质条件复杂，周边有建成小区和高架桥等风险源，本项目基坑段最深35.9m，最宽达到101m，属于超深超宽基坑，将有大量作业人员人或若干大型施工机械同时进行施工作业，且施工作业面较为集中，施工自身难度极大，滨海大道项目基坑长达1560m，且同时存在盖挖和明挖两种工法，在如此大的范围施工，人员管理也是一大难点，总体来说滨海大道项目施工难度大，安全风险高，需要采取切实有效的手段进行管控。

1、总体思路

滨海大道项目安全风险管控平台该项目以科学性、系统性、适用性、拓展性为宗旨，定制化开发建设服务于滨海项目的安全风险管控平台（以下简称“管控平台”），平台以“1+1+9+N”即1个智慧大脑-1张风险地图-9个应用中心-多源数据为整体架构，涵盖了“驾驶舱”、“风险一张图”、“基坑安全管控”、“人机定位”、“鹰眼系统”、“人员管理”、“视频监控”、“建废管理”、“BIM应用”、“设备信息”、“疫情防控”、“设备管理”十一大功能模块，通过各个模块互联互通，实现对滨海大道工程安全风险的精准管控。

2、主要技术成果

2.1驾驶舱

驾驶舱承载了项目安全风险的关键信息，对工程安全风险整体态势进行管控。驾驶舱一共有10小模块，分别是深基坑监测预警、安全巡查管理、环境监测预警、大型设备预警、进度管理、单位人员统计、安全教育管理、视频监控预警、AI安全行为预警和风险一张图。分别接入了监测设备实时数据、安全巡查数据、TSP设备实时数据、产值周报、实名制信息、视频数据和AI实时判定数据。通过多维度、多源数据实时监测，实时反馈，做到对现场情况的实时把握。

图1 驾驶舱页面

2.2风险一张图

风险一张图是一个集成式的大屏，在风险一张图上，实现了基于BIM的安全风险管控，以BIM+GIS+倾斜摄影+三维地质模型+CAD图纸为承载体，实现多源异构数据集成，通过多个数字模型相互融合，让管理人员通过多个维度了解项目整体运行情况。在承载体的基础上，管控平台搭载了InSAR技术、三维地质信息、监测预警信息、重大风险源等安全风险相关技术，点对点管控项目关键风险，如周边填海体沉降、项目关键不良地质，周边风险源实时变化等，通过平台图层设置功能，实现地上或地下、整体或局部的精准管控，除此之外还可以利用平台的功能，标记潜在的风险源，对现场施工人员进行安全交底，不仅可以对整体的风险有清晰的把握，更可以对具体的风险点提前预防。

图2 风险一张图地上地下展示

2.3基坑安全管控

在基坑开挖过程中，按照方案施工是开挖安全的根本保证，现在很多基坑变形过大甚至坍塌的事故与野蛮开挖、不按照方案开挖密切相关，为了解决这个问题，管控平台采用了先进的三维激光扫描技术，突破了传统单点测量的模式，能够通过非接触的方式快速获取被测物体的面层信息，弥补了数据不连续性的缺点，堪称“继 GPS 之后测量技术的的又一次革命”，通过建模将基坑的实际情况映射到数字世界中，建立高度还原的三维数字模型。

图3专项开挖方案分层开挖顺序图及示意图

图4 基坑安全管控模块数据展示

图5 开挖坡度分析

图6 开挖方量分析

2.4人机定位

目前，深基坑工程施工现场的施工人员安全保障一直是重点，也是难点。该工程项目的基坑开挖长度大、宽度大、深度大，保证施工人员安全极为重要。结合施工管理需求，通过人机定位系统的搭建，能够显著提升管理效率，对保障紧急情况下对作业人员实时精准救援、人员与机械设备指挥调度及实时在线管理具有重要意义。本模块主要采用物联网电子标签+北斗高精度定位+5G高速通信技术，实现基坑施工现场的人员、机械、设备等定位信息采集、集成分析应用。

基于对现场定位监控物体的动态分布情况、数量以及其所在的位置，实现实时定位、轨迹追踪、SOS呼救、电子围栏、非法闯入报警、热力分布等功能。同时，该模块还可以结合门禁考勤、视频监控以及人员信息管控等功能应用，实现基坑安全生产综合管理，提升项目信息化安全监管水平，降低施工过程中的危险系数，提高事故救援效率，加强对现场人员的安全保障。

图7 人机定位系统大屏

该模块的主要功能说明如下：

2.4.1 实时定位

实时显示定位区域内不同类型人员的位置，通过可视化的轨迹图及现场视频，方便管理人员随时了解作业人员的实时状态。当施工现场发生突发情况时，通过对工地人员的实时定位，能够及时找到对应人员位置信息；同时，可对施工现场的访客人员进行定位管理，查看其位置及移动轨迹，防止发生危险事故。

实时显示定位区域内施工作业机械、设备的位置，能够保证员工作业的安全作业区域，防范发生机械伤害等不安全事件；通过精准定位施工作业机械、设备的位置，便于对其进行高效管理，提高对移动设备的调用效率。

图8 人机实时定位示意图

2.4.2 轨迹追踪

自动保存人员的运动轨迹和视频，管理者可以通过姓名或者卡号查看人员在某个时间段内的运动轨迹。通过轨迹追踪功能，进行人员管控和历史事件分析；通过分析施工人员运动轨迹来还原现场情况，为各种类型的行为分析和数据分析提供直观可视化的信息支持。

图9 人机轨迹回放示意图

2.4.3 SOS呼救

当现场发生灾情或其他异常情况时，管理人员在软件实时监控界面点击撤离后，通过选定需要撤离的区域，软件后台会向在该区域的人员发送撤离提示，人员携带的标签通过振动报警提示人员撤离。

如人员遇到紧急情况发生时，可以长按标签中的“呼救”按键，发送求救请求，管理软件接收到求救信号后会弹出窗口提示管理人员及时进行处理。当系统与视频监控联动时可以实时查看报警位置监控画面，了解现场情况。

图10 SOS呼救

2.4.4 电子围栏

对管理区域（尤其禁区、危险区）出入口设置电子围栏，当施工人员或某些特定设备靠近电子围栏边界时，系统自动进行声光报警，从而提高安全指数。同时管控平台也会报警提醒管理人员。具体电子围栏区域形状，如正方形、圆形、多边形等可根据现场实际情况设置。

图11 电子围栏

2.4.5 非法闯入报警

基于电子围栏，划分禁区，若有人或设备跨入电子围栏内，系统将会报警并提醒管理人员，定位标签也会报警，同时可与现场监控联动，中控室及时查看触发报警区域视频，对相应区域人员进行提醒。

2.4.6 热力分布

通过设置单个人员热力值和建立工程地形地貌图，形成工程工地热力分布图，若工地上多人聚集，热力分布图中显示的热力值达到预设值，则通过视频、人员定位信息等，抓取该区域图片信息、人员信息，给予安全管控人员判明工地工人聚集目的，实现工地人员事态管控。

图12 电子围栏

2.4.7 视频联动

该模块将现场固定摄像头与智能安全帽本身摄像头设备集成到风险管控平台中，充分发挥视频监控系统功能，降低整体系统成本。一旦现场发现风险事件，可以在人机定位模块输入附近摄像头的名称，即可快速定位到摄像头的位置，找到距离摄像头最近的安全管理人员，通过智能安全帽或者现场语音广播等多种方式通知现场安全管理人员进行处理，并可以根据安全帽摄像头实时、准确的观察现场的实际情况，这样就实现了从视频监控迅速定位到现场的过程。

图13 现场摄像头小窗示意图

2.5 人员管理

人员管理模块整合现场出入闸机、实名制与分账制信息、三级教育资料，系统、全面地展示滨海项目施工各方人员的情况，结合基本信息、三级教育信息、闸机进出场履职信息、特种作业证件信息、安全教育课程参与信息、单位信息统计等人员管理关键参数，统计性地展示人员管理方向的安全风险，提升项目管理水平，保证项目顺利安全进行。

此外人员管理模块与人机定位模块互联互通，对于管理存在风险的人员、通过人机定位模块可以实时掌握人员位置，通过多种手段进行管控。

图14 人员管理模块示意图

2.6大型设备管理

通过对移动设备进场、维保等信息进行统计，在人机定位模块查找机械设备位置时可以同时查询本设备的相关信息，比如设备型号、检查报告、维保报告、维修记录、安全责任人是否在附近落位履职等。对于大型机械设备比如塔吊，接入了其中的关键参数并进行监控，一旦数据出现异常会及时通知到监理和其他相关人员。

图15 移动设备信息示意图

2.7疫情防控

为应对当前疫情严峻形势，滨海大道项目人员密集，流动性强，疫情防控工作要求高，为了确保施工人员生命健康安全，保证项目在严峻的疫情防控形势下正常运转，系统平台专门开发了防疫模块应用，集成统计了各个工区的核酸检测和疫苗接种情况，并做成统计图表，整体统计疫情防控情况。将防疫模块集成到小程序中，通过手机现场扫描人脸，即可识别出核酸和疫苗相关信息，以及本月出勤情况，做到随时随地、精准定向疫情防控，确保现场防疫安全。

图16 防疫模块示意图

2.8鹰眼管理

通过接入项目鹰眼摄像头数据，以高点视频为基础、增强现实技术为核心，结合前端多维感知设备和业务系统数据，将项目范围内的人、车、事、物等细节信息进行全方位全时段监控。结合AI识别功能，实现管控区域的电子围栏，以及违规行为自动抓拍等功能。通过快速定位和及时处理，增强了指挥调度的及时性，保障安全生产

图17 鹰眼系统模块示意图

2.9建废管理

实时获取项目建筑废弃物运输和处置数据，并侧面核准项目出土量，确保数据的真实性和及时性。

图18 建废信息示意图

滨海大道项目安全风险管控平台自上线以来，共接入现场监测点310个，累计录入人员信息2千余人，管理大型移动设备140余台，接入视频36路，处理安全巡查问题592条，识别风险源69项。极大降低了施工过程中的安全风险，提升了工程监管精细化水平和工作效率。

通过本项目建立了一套安全风险管控体系，协助建设单位落实质量安全监管责任，督促各方切实履行相关职责。实现安全风险管控和隐患排查治理“清单化、信息化、闭环化”，推动安全生产工作“系统化、规范化、精细化”。遏制较大以上安全事故，减少一般事故，降低工程安全风险。

滨海大道安全风险管控平台坚持立足实际，形成了一系列先进性研究成果，主要先进性如下：

1、打造重大项目数字孪生安全风险管控平台，充分融合BIM、三维激光扫描、GIS、倾斜摄影、三维地质模型、CAD图纸等多源数据，结合传感器、监测数据、InSAR技术、地质数字化技术等数据，将施工现场在虚拟空间中完成映射，支撑项目安全风险管控辅助实施决策。通过现场施工数据、监测数据、周边环境监测数据等质量安全信息集成技术，开发了针对基坑工程人机定位安全管理、安全事件辅助处置管理以及开挖安全分析的数字孪生系统，结合数值建模仿真、大数据、云计算、AI人工智能、边缘计算、数据直连等前沿科技，构建施工质量安全数据获取、汇集、统计、分析预警的数字孪生信息化平台，打通施工、监理、第三方等的监测数据实时共享壁垒，结合滨海大道工程特殊的地质条件、建设全过程安全信息、周边环境保护要求，构建施工安全状态评估与风险预警模型，实现对质量安全管理、重大风险工况的实时监控预警。

2、创新实现深大基坑安全管控，将三维激光扫描技术应用在基坑安全管控过程中，三维激光扫描突破了传统单点测量的模式，能够通过非接触的方式快速获取被测物体的高精度信息，并建立高度还原的数字模型，达到清晰的沉浸式全景显示效果，通过基坑数字化，获取精确的基坑开挖关键参数，做到精确对比、重点管控。

3、开发了多模块互联互通的人机定位系统，通过联动人员信息、视频监控、设备信息等多个模块，做到从数据到现场的快速定位。实现基坑安全生产综合管理，提升项目信息化安全监管水平，降低施工过程中的危险系数，提高事故救援效率，加强对现场人员的安全保障。