干货 | 施工安全管理中BIM和RFID的集成应用研究

2018年02月13日     来源:公众号/智慧工地智慧建造

[导读]建筑行业是目前全球危险性最高的行业之一,经常会出现各种项目施工事故,不但会影响到项目施工效率,同时还有可能会发生负面效应……

本文作者:周祥国 

    引言

  虽然我国建筑行业发展速度比较快,但是在高速发展的背后,隐藏着许多安全问题。建筑行业是目前全球危险性最高的行业之一,经常会出现各种项目施工事故,不但会影响到项目施工效率,同时还有可能会发生负面效应,所以需要通过各种方式来提升建筑安全管理工作质量。所有的安全管理体系及方法都要落实到项目施工现场,但是因为项目施工现场环境比较复杂,而且施工现场动态性比较强,这些因素都会影响到项目施工现场安全性,下文将对相关问题进行阐述。

  1 BIM安全管理工作体系的应用

  为了全面提升项目施工安全性,工作人员在施工之前,必须要从根本上认识到工作过程中可能会出现的各种安全事故以及相应的危险因素,并根据事故的内容提出与之相对应的解决方式。BIM技术具有数字化特点、空间化特点以及定量化特点等[1],工作人员可以按照相关信息技术内容,对项目进行处理。在施工之前,利用三维交互的方式,对工程项目建设全过程可能会遇到的问题进行模拟分析,让结构更加清晰合理。在通用信息平台、项目特有信息平台模拟方面,也可以很大程度上减少安全隐患,辨别出潜在的安全风险,提升项目现场施工条件分析准确性以及项目施工风险控制质量[2],全面提升项目决策工作水平。通过BIM技术来控制项目施工过程中可能会出现的安全隐患,适时对项目施工方案内容进行调整。

  1.1危险因素识别系统

  危险因素识别系统包含的内容较多,不仅囊括了建筑物不同构建信息情况以及项目施工管理工作计划,同时还包含了各种不同的活动信息,全面模拟了4D模型,并利用4D模型来识别项目施工现场中存在的各种危险性因素。将BIM技术与RFID技术相互融合,组成全新的项目施工危险识别系统,可以更好地对项目施工可能会出现的安全管理问题、项目施工事故等进行规避。

  1.2危险区域划分系统

  在对项目动态施工过程进行模拟时,工作人员可以按照项目危险源辨识的结果,分别在施工不同阶段,利用可视化的模型对不同区域危险可能发生的程度进行深度划分、管理等,并提供相对应的评价结果。这些评价结果可以用不同颜色来表示,不同颜色所代表的危险程度不同,工作人员可以按照颜色来对危险程度进行区分[3]。不同安全等级,对项目施工人员产生的影响不同,所以工作人员可以对不同安全等级下的活动内容加以明确,减少因为项目施工而产生安全事故的风险性。比如项目施工过程中,每级挖土产生的影响不同,所以在挖土之前,需要先对相应位置的情况进行观察,并提出与之相对应的项目施工禁止条件。一些施工区域不可以堆载、不可以停留、不可以停放各种机械。

  项目施工空间冲突也是比较常见的问题,对项目施工空间冲突问题进行管理,可以从根本上减少不必要的项目施工难题。通常情况下,项目施工现场的空间都比较有限,而且需要在这有限的空间内高密度的停放许多大型的项目施工机械、项目施工材料。因为建筑工程项目施工复杂性比较明显,所以不同工种之间的差异比较大,经常会出现施工方面的冲突,如果不能妥善解决这些问题,有可能会发生安全事故。所以施工人员需要提前对项目施工计划可行性加以分析,合理分配各种项目施工活动空间,利用最少的项目施工资源以及项目施工空间来提升施工效率、减少施工成本,这对提升项目经济效益,减少项目安全事故具有推动作用。利用BIM技术进行静态检查设计,并减少项目设计冲突问题。动态模拟项目施工工序,会受到项目施工进度空间层面需求以及项目施工进度边界的影响,如果可以妥善解决这些问题,则可以提升项目施工空间冲突管理工作强度,避免出现物体打击或者出现机械伤害等问题。

  1.3拟定安全措施及评价

  以BIM技术为基础的项目集成化安全管理系统,可以提出与之相对应的安全管理工作措施,并利用这些措施来规避危险灾害。措施来源于SOPS系统,是一种BIM衍生出的安全管理平台,可以按照不同项目施工现场变化情况,对系统进行持续、动态化更新。安全评价,是一种虚拟施工辨识危害因素、拟定安全防护措施的一种工作方法,工作人员可以通过层次分析、蒙特卡洛等安全评价模式,对项目施工安全程度进行高度评价[4]。如果评价结果显示,项目施工计划安全可靠,则可以执行该计划,如果评价的结果显示,项目施工计划超出了安全度要求,则要将其返回到项目施工安全层面的专项设计当中,并对项目施工计划进行二次设计。调整项目BIM施工计划模型,并按照之前使用的安全评价体系,对新的施工结构进行再次评价,直至其满足施工基本要求才能正式投入使用。

  1.4安全监控工作模式

  安全监控工作模式,是一种以项目虚拟施工模型为核心的工作方法,利用了当前比较常见的视频智能化监控工作技术,分别在项目施工单位、项目监理环节以及项目建设单位等方面,对项目施工情况进行全面、可视化的组织管理。在对项目进行监控的过程中,还可以按照项目安全活动开展的情况以及项目安全活动需求等,执行安全工作计划,提升项目建筑施工计划的可行性,使其可以从根本上满足项目施工安全层面的需求。BIM结构所提供出的各种信息,不仅可以帮助项目施工人员解决日常工作中所存在的各种问题,还可以利用项目BIM特性来提升信息的可视化程度。可以利用BIM技术来构建安全培训工作数据库,保证项目施工人员可以在多维的环境中,不断熟悉项目施工方法,合理利用各种项目施工机械。这种运行模式和传统观的数字化培训方法差别较大,不但能从根本上提升项目培训质量,还能提升项目施工安全性、提升项目培训效率、减少项目培训资金投入量,一举多得。从近年来工作开展的情况来看,以BIM技术为基础,进行安全培训效果比较理想,而且不会受到被培训人员个人技术素养以及教育背景的影响,使用范围较广。

  2 BIM联合RFID的应用

  2.1更新项目施工现场环境

  项目施工现场环境信息具有实时性特点,可以利用项目施工现场环境信息的内容来进行危险事件预警。BIM模块可以有效解决项目施工现场环境存在的问题,而且还能对各种危险区域的情况随时进行更新。因为项目施工不论是进度计划很难完完全全满足项目施工现场情况的要求,所以需要不断对BIM模型进行更新,并融入相关的安全检查信息内容,为后续危险识别做铺垫。

  一般情况下,RFID标签都被放在工人的安全帽上,不仅可以对工人的位置进行定位,同时还能监督工人时刻佩戴安全帽,提升项目施工安全性。可以将天线安装到红线的边缘点位置,构建专业化的场地定位模块。而且在建筑物的内部,工人需要对不同楼层楼板进行架设,并且安装不同层之间的天线,方便对所有层进行定位[5]。每层都要安装专业的读写器,利用读写器来收集不同层标签所在位置。因为目前已经掌握的读写器技术只能获取到标签与天线之间的距离信息,所以如果想要判定标签所在位置的平面情况,工作人员必须要配备三个或者三个以上的读写器,才能精准定位。可以通过处理器来为读写器配置相应的身份标签,如果读写器将各种位置数据传输到处理器端口,则位置数据自身就可以反映出相对应楼层的定位信息情况。

  2.2定位内容

  机械定位根本目标,就是用来掌握机械设备所在地点,以此来计算出相关机械所代表的危险性区域范围。常见的机械打击包含下述几个方面,第一个方面是机械和机械之间产生的打击,第二个方面是机械和人之间产生的打击。机械之间的打击可以详细划分成为可动机械之间的打击和不可动机械之间的打击。在处理自由移动机械设备的时候,可以利用RFID来解决相关问题。常见的不可自由移动机械包含塔吊等,工作人员可以利用四维时空模型的方式进行检查。

  机械与人之间的打击也可以详细划分成为不同的模式,分别为活动性机械对人的打击以及固定性机械对人的打击。在处理活动机械时,可以按照上述方式,安装RFID读写器,如果进入到识别范围內,会提供警报。在固定机械方面,可以根据危险区域识别方法进行处理。

  2.3危险识别及集成

  综合以往工作经验,结合安全事故发生原因,对项目施工现场危险区域进行划分,分别为永久结构区域以及临时设施区域这两种。在塔吊、电梯以及吊篮等位置,还要尽量避免出现高空坠物或者出现机械碰撞等问题。塔吊在运输货物的时候[6],很容易产生机械碰撞,导致货物坠落。利用BIM系统,根据安全范围来形成机械中心点圆心,将安全距离作为半径,结合RFID系统来解决不同机械之间相互碰撞的问题。

  3结束语

  BIM与RFID技术的集成应用,可以有效提升项目施工安全管理工作质量,减少建筑工程项目施工风险性,实际使用效果良好。上文从多个角度入手,分别阐述了BIM及BIM与RFID的集成应用方式,希望可以为后续工作的开展提供参考。

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