施工安全管理中BIM和RFID的集成應(yīng)用研究

　　0引言

　　雖然我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展速度比較快，但是在高速發(fā)展的背后，隱藏著許多安全問題。建筑行業(yè)是目前全球危險(xiǎn)性最高的行業(yè)之一，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種項(xiàng)目施工事故，不但會(huì)影響到項(xiàng)目施工效率，同時(shí)還有可能會(huì)發(fā)生負(fù)面效應(yīng)，所以需要通過各種方式來提升建筑安全管理工作質(zhì)量。所有的安全管理體系及方法都要落實(shí)到項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)，但是因?yàn)轫?xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較復(fù)雜，而且施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)性比較強(qiáng)，這些因素都會(huì)影響到項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)安全性，下文將對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行闡述。

　　1 BIM安全管理工作體系的應(yīng)用

　　為了全面提升項(xiàng)目施工安全性，工作人員在施工之前，必須要從根本上認(rèn)識(shí)到工作過程中可能會(huì)出現(xiàn)的各種安全事故以及相應(yīng)的危險(xiǎn)因素，并根據(jù)事故的內(nèi)容提出與之相對(duì)應(yīng)的解決方式。BIM技術(shù)具有數(shù)字化特點(diǎn)、空間化特點(diǎn)以及定量化特點(diǎn)等[1]，工作人員可以按照相關(guān)信息技術(shù)內(nèi)容，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行處理。在施工之前，利用三維交互的方式，對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)全過程可能會(huì)遇到的問題進(jìn)行模擬分析，讓結(jié)構(gòu)更加清晰合理。在通用信息平臺(tái)、項(xiàng)目特有信息平臺(tái)模擬方面，也可以很大程度上減少安全隱患，辨別出潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，提升項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工條件分析準(zhǔn)確性以及項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)控制質(zhì)量[2]，全面提升項(xiàng)目決策工作水平。通過BIM技術(shù)來控制項(xiàng)目施工過程中可能會(huì)出現(xiàn)的安全隱患，適時(shí)對(duì)項(xiàng)目施工方案內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。

　　1.1危險(xiǎn)因素識(shí)別系統(tǒng)

　　危險(xiǎn)因素識(shí)別系統(tǒng)包含的內(nèi)容較多，不僅囊括了建筑物不同構(gòu)建信息情況以及項(xiàng)目施工管理工作計(jì)劃，同時(shí)還包含了各種不同的活動(dòng)信息，全面模擬了4D模型，并利用4D模型來識(shí)別項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)中存在的各種危險(xiǎn)性因素。將BIM技術(shù)與RFID技術(shù)相互融合，組成全新的項(xiàng)目施工危險(xiǎn)識(shí)別系統(tǒng)，可以更好地對(duì)項(xiàng)目施工可能會(huì)出現(xiàn)的安全管理問題、項(xiàng)目施工事故等進(jìn)行規(guī)避。

　　1.2危險(xiǎn)區(qū)域劃分系統(tǒng)

　　在對(duì)項(xiàng)目動(dòng)態(tài)施工過程進(jìn)行模擬時(shí)，工作人員可以按照項(xiàng)目危險(xiǎn)源辨識(shí)的結(jié)果，分別在施工不同階段，利用可視化的模型對(duì)不同區(qū)域危險(xiǎn)可能發(fā)生的程度進(jìn)行深度劃分、管理等，并提供相對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)結(jié)果。這些評(píng)價(jià)結(jié)果可以用不同顏色來表示，不同顏色所代表的危險(xiǎn)程度不同，工作人員可以按照顏色來對(duì)危險(xiǎn)程度進(jìn)行區(qū)分[3]。不同安全等級(jí)，對(duì)項(xiàng)目施工人員產(chǎn)生的影響不同，所以工作人員可以對(duì)不同安全等級(jí)下的活動(dòng)內(nèi)容加以明確，減少因?yàn)轫?xiàng)目施工而產(chǎn)生安全事故的風(fēng)險(xiǎn)性。比如項(xiàng)目施工過程中，每級(jí)挖土產(chǎn)生的影響不同，所以在挖土之前，需要先對(duì)相應(yīng)位置的情況進(jìn)行觀察，并提出與之相對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目施工禁止條件。一些施工區(qū)域不可以堆載、不可以停留、不可以停放各種機(jī)械。

　　項(xiàng)目施工空間沖突也是比較常見的問題，對(duì)項(xiàng)目施工空間沖突問題進(jìn)行管理，可以從根本上減少不必要的項(xiàng)目施工難題。通常情況下，項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)的空間都比較有限，而且需要在這有限的空間內(nèi)高密度的停放許多大型的項(xiàng)目施工機(jī)械、項(xiàng)目施工材料。因?yàn)榻ㄖこ添?xiàng)目施工復(fù)雜性比較明顯，所以不同工種之間的差異比較大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)施工方面的沖突，如果不能妥善解決這些問題，有可能會(huì)發(fā)生安全事故。所以施工人員需要提前對(duì)項(xiàng)目施工計(jì)劃可行性加以分析，合理分配各種項(xiàng)目施工活動(dòng)空間，利用最少的項(xiàng)目施工資源以及項(xiàng)目施工空間來提升施工效率、減少施工成本，這對(duì)提升項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益，減少項(xiàng)目安全事故具有推動(dòng)作用。利用BIM技術(shù)進(jìn)行靜態(tài)檢查設(shè)計(jì)，并減少項(xiàng)目設(shè)計(jì)沖突問題。動(dòng)態(tài)模擬項(xiàng)目施工工序，會(huì)受到項(xiàng)目施工進(jìn)度空間層面需求以及項(xiàng)目施工進(jìn)度邊界的影響，如果可以妥善解決這些問題，則可以提升項(xiàng)目施工空間沖突管理工作強(qiáng)度，避免出現(xiàn)物體打擊或者出現(xiàn)機(jī)械傷害等問題。

　　1.3擬定安全措施及評(píng)價(jià)

　　以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的項(xiàng)目集成化安全管理系統(tǒng)，可以提出與之相對(duì)應(yīng)的安全管理工作措施，并利用這些措施來規(guī)避危險(xiǎn)災(zāi)害。措施來源于SOPS系統(tǒng)，是一種BIM衍生出的安全管理平臺(tái)，可以按照不同項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)變化情況，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)、動(dòng)態(tài)化更新。安全評(píng)價(jià)，是一種虛擬施工辨識(shí)危害因素、擬定安全防護(hù)措施的一種工作方法，工作人員可以通過層次分析、蒙特卡洛等安全評(píng)價(jià)模式，對(duì)項(xiàng)目施工安全程度進(jìn)行高度評(píng)價(jià)[4]。如果評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，項(xiàng)目施工計(jì)劃安全可靠，則可以執(zhí)行該計(jì)劃，如果評(píng)價(jià)的結(jié)果顯示，項(xiàng)目施工計(jì)劃超出了安全度要求，則要將其返回到項(xiàng)目施工安全層面的專項(xiàng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，并對(duì)項(xiàng)目施工計(jì)劃進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。調(diào)整項(xiàng)目BIM施工計(jì)劃模型，并按照之前使用的安全評(píng)價(jià)體系，對(duì)新的施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行再次評(píng)價(jià)，直至其滿足施工基本要求才能正式投入使用。

　　1.4安全監(jiān)控工作模式

　　安全監(jiān)控工作模式，是一種以項(xiàng)目虛擬施工模型為核心的工作方法，利用了當(dāng)前比較常見的視頻智能化監(jiān)控工作技術(shù)，分別在項(xiàng)目施工單位、項(xiàng)目監(jiān)理環(huán)節(jié)以及項(xiàng)目建設(shè)單位等方面，對(duì)項(xiàng)目施工情況進(jìn)行全面、可視化的組織管理。在對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)控的過程中，還可以按照項(xiàng)目安全活動(dòng)開展的情況以及項(xiàng)目安全活動(dòng)需求等，執(zhí)行安全工作計(jì)劃，提升項(xiàng)目建筑施工計(jì)劃的可行性，使其可以從根本上滿足項(xiàng)目施工安全層面的需求。BIM結(jié)構(gòu)所提供出的各種信息，不僅可以幫助項(xiàng)目施工人員解決日常工作中所存在的各種問題，還可以利用項(xiàng)目BIM特性來提升信息的可視化程度?？梢岳肂IM技術(shù)來構(gòu)建安全培訓(xùn)工作數(shù)據(jù)庫，保證項(xiàng)目施工人員可以在多維的環(huán)境中，不斷熟悉項(xiàng)目施工方法，合理利用各種項(xiàng)目施工機(jī)械。這種運(yùn)行模式和傳統(tǒng)觀的數(shù)字化培訓(xùn)方法差別較大，不但能從根本上提升項(xiàng)目培訓(xùn)質(zhì)量，還能提升項(xiàng)目施工安全性、提升項(xiàng)目培訓(xùn)效率、減少項(xiàng)目培訓(xùn)資金投入量，一舉多得。從近年來工作開展的情況來看，以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行安全培訓(xùn)效果比較理想，而且不會(huì)受到被培訓(xùn)人員個(gè)人技術(shù)素養(yǎng)以及教育背景的影響，使用范圍較廣。

　　2 BIM聯(lián)合RFID的應(yīng)用

　　2.1更新項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境

　　項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息具有實(shí)時(shí)性特點(diǎn)，可以利用項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息的內(nèi)容來進(jìn)行危險(xiǎn)事件預(yù)警。BIM模塊可以有效解決項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境存在的問題，而且還能對(duì)各種危險(xiǎn)區(qū)域的情況隨時(shí)進(jìn)行更新。因?yàn)轫?xiàng)目施工不論是進(jìn)度計(jì)劃很難完完全全滿足項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)情況的要求，所以需要不斷對(duì)BIM模型進(jìn)行更新，并融入相關(guān)的安全檢查信息內(nèi)容，為后續(xù)危險(xiǎn)識(shí)別做鋪墊。

　　一般情況下，RFID標(biāo)簽都被放在工人的安全帽上，不僅可以對(duì)工人的位置進(jìn)行定位，同時(shí)還能監(jiān)督工人時(shí)刻佩戴安全帽，提升項(xiàng)目施工安全性。可以將天線安裝到紅線的邊緣點(diǎn)位置，構(gòu)建專業(yè)化的場(chǎng)地定位模塊。而且在建筑物的內(nèi)部，工人需要對(duì)不同樓層樓板進(jìn)行架設(shè)，并且安裝不同層之間的天線，方便對(duì)所有層進(jìn)行定位[5]。每層都要安裝專業(yè)的讀寫器，利用讀寫器來收集不同層標(biāo)簽所在位置。因?yàn)槟壳耙呀?jīng)掌握的讀寫器技術(shù)只能獲取到標(biāo)簽與天線之間的距離信息，所以如果想要判定標(biāo)簽所在位置的平面情況，工作人員必須要配備三個(gè)或者三個(gè)以上的讀寫器，才能精準(zhǔn)定位?？梢酝ㄟ^處理器來為讀寫器配置相應(yīng)的身份標(biāo)簽，如果讀寫器將各種位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚砥鞫丝?，則位置數(shù)據(jù)自身就可以反映出相對(duì)應(yīng)樓層的定位信息情況。

　　2.2定位內(nèi)容

　　機(jī)械定位根本目標(biāo)，就是用來掌握機(jī)械設(shè)備所在地點(diǎn)，以此來計(jì)算出相關(guān)機(jī)械所代表的危險(xiǎn)性區(qū)域范圍。常見的機(jī)械打擊包含下述幾個(gè)方面，第一個(gè)方面是機(jī)械和機(jī)械之間產(chǎn)生的打擊，第二個(gè)方面是機(jī)械和人之間產(chǎn)生的打擊。機(jī)械之間的打擊可以詳細(xì)劃分成為可動(dòng)機(jī)械之間的打擊和不可動(dòng)機(jī)械之間的打擊。在處理自由移動(dòng)機(jī)械設(shè)備的時(shí)候，可以利用RFID來解決相關(guān)問題。常見的不可自由移動(dòng)機(jī)械包含塔吊等，工作人員可以利用四維時(shí)空模型的方式進(jìn)行檢查。

　　機(jī)械與人之間的打擊也可以詳細(xì)劃分成為不同的模式，分別為活動(dòng)性機(jī)械對(duì)人的打擊以及固定性機(jī)械對(duì)人的打擊。在處理活動(dòng)機(jī)械時(shí)，可以按照上述方式，安裝RFID讀寫器，如果進(jìn)入到識(shí)別范圍內(nèi)，會(huì)提供警報(bào)。在固定機(jī)械方面，可以根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)域識(shí)別方法進(jìn)行處理。

　　2.3危險(xiǎn)識(shí)別及集成

　　綜合以往工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合安全事故發(fā)生原因，對(duì)項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行劃分，分別為永久結(jié)構(gòu)區(qū)域以及臨時(shí)設(shè)施區(qū)域這兩種。在塔吊、電梯以及吊籃等位置，還要盡量避免出現(xiàn)高空墜物或者出現(xiàn)機(jī)械碰撞等問題。塔吊在運(yùn)輸貨物的時(shí)候[6]，很容易產(chǎn)生機(jī)械碰撞，導(dǎo)致貨物墜落。利用BIM系統(tǒng)，根據(jù)安全范圍來形成機(jī)械中心點(diǎn)圓心，將安全距離作為半徑，結(jié)合RFID系統(tǒng)來解決不同機(jī)械之間相互碰撞的問題。

　　3結(jié)束語

　　BIM與RFID技術(shù)的集成應(yīng)用，可以有效提升項(xiàng)目施工安全管理工作質(zhì)量，減少建筑工程項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)性，實(shí)際使用效果良好。上文從多個(gè)角度入手，分別闡述了BIM及BIM與RFID的集成應(yīng)用方式，希望可以為后續(xù)工作的開展提供參考。