基于BIM技术的地铁安全隐患排查管理体系研究

赵文祥

(中铁二院华东勘察设计有限责任公司，杭州 310000)

目前地铁建设势头迅猛，施工现场存在安全机制不健全、管理力量分散、安全意识薄弱等问题，亟需借助信息化手段解决目前安全管理中存在的一系列问题。魏欢在风险评估的基础上建立了高支模施工安全风险动态管理体系达到对关键风险因素进行动态管理的目的[1]；
卢再光提出基于BIM的桥梁施工质量安全可视化控制技术，对BIM施工方案模拟、可视化技术交底、移动端隐患排查系统和班组标准化管理体系进行研究[2]；
吕培印结合我国城市轨道交通建设现状，从建设全过程系统地总结安全保障的行业法规、技术标准、风险管理、隐患排査治理、安全保障系统和先进的监测技术[3]；
谭静宇[4]以WBS-RBS风险识别模型为铺垫，构建了以RBS风险树为基础的高层建筑施工风险评估指标体系；
丁满洋[5]依托BIM技术对模板工程及其支撑体系在设计及施工过程中的应用进行了研究，解决了深化设计、安全计算、技术交底、隐患排查等难题；
杨建基[6]等运用“智慧工地”管理系统和BIM技术，准确制定人员配置计划，有效管控各类风险，全面排查治理隐患，提高资源利用效率；
张志伟[7]等依托北京地铁19号线平安里站对施工风险巡视过程控制进行研究，实现基于自主研发的风险巡视APP和搭建的BIM-GIS三维场景；
李梦晨[8]等建立风险源数据库，对事故类型、致险因子进行分类，降低隐患排查和治理的难度，提升管理效率和水平；
毛雄民[9]提出一套符合桥梁施工的信息标准体系、流程管控体系和管理规则，最终提炼出一套行之有效的BIM应用新模式，从而加强项目现场管控，提高安全质量管理水平。

目前地铁施工现场存在安全机制不健全、管理力量分散和安全意识薄弱等问题，亟需借助信息化手段解决目前安全管理中存在的一系列问题。本文结合广州地铁十一号线，对地铁施工安全隐患排查管理体系进行研究。

广州地铁十一号线全长44.2km，全线共设车站32座，作为广州首条环形地铁，串联广州五大中心城区，具有重要的交通战略意义，是广州市在建地铁重点工程和标志性工程，同时也是广州市首个地铁施工总承包项目，被列为中国中铁在建重难点工程，肩负着打造广州地铁施工总承包标杆工程的使命，十一号线线路图如图1所示。

图1 广州地铁十一号线线路图

2.1 总体技术思路

(1)制定排查制度

配合安质部门编制隐患排查管理制度，以信息化手段对排查频次，问题整改情况进行统计展示，便于开展管理考核评价。

(2)优化管理流程

引入BIM技术与信息化手段，针对传统隐患排查管理问题进行流程再造，增强问题闭环控制，提升隐患排查管理效率。

(3)组建人员团队

项目团队以现场实施、后台研发及BIM应用团队构成，深入现场配合安质部门开展隐患排查体系构件与应用工作。

(4)搭建软件平台

中铁广州施工信息化管理平台PC端和移动端；

AI人像识别管理平台及平台安全管理模块如图2所示。

(5)现场硬件运用

排查过程结合现场蓝牙信标、摄像头及人脸识别抓拍机等信息化设备形成多维度记录，保证排查效果。

(6)BIM模型展示

将每一次隐患排查记录包含的路径、图像及文字记录信息集成到BIM模型中，直观展示排查情况。

2.2 关键技术

安全隐患排查管理体系关键技术包括：基于BIM技术的排查过程可视化展示、基于人员定位技术的排查轨迹绘制、基于人脸识别技术的巡检人同一性验证以及基于信息化技术的排查数据共享。

2.3 技术原理

BIM技术是施工现场的虚拟化重现，用于可视化展现隐患排查的过程；

人员定位技术是利用关联BIM模型的蓝牙信标与手机蓝牙进行交互，从而确定巡检人位置；

视频监控是根据系统发送的指令截取视频监控画面，并推送至隐患排查系统；

人脸识别技术是对监控图像进行人脸识别，判别巡检人员身份。隐患排查系统集成了以上四项技术，并根据安全隐患的实际流程进行了大量的二次开发，使之成为一个集成、协调和共享的管理平台。

3.1 流程改造

(1)传统流程

业主或上级领导下发隐患整改通知单；

施工单位结合隐患排查制度制作方案；

执行隐患排查任务以及相关问题整改；
施工单位制作隐患排查整改记录并提交业主或上级领导。

(2)信息化流程

业主或上级领导下派隐患整改任务；

相关人员接收并查看隐患排查的任务；

执行隐患排查任务以及相关问题整改；

云平台自动记录隐患排查路径以及整改前后对比照片；

业主或上级领导在手机或PC端即可查看隐患排查结果。

3.2 制度更新

目前，广州市轨道交通十一号线已将隐患排查系统应用纳入总承包安全生产隐患排查治理管理办法中，通过自动统计分析各单位隐患排查数据，对排查情况进行考核评价，提高各单位应用隐患排查系统解决安全管理痛点的积极性。

3.3 隐患排查

(1)任务制定

排查任务分为系统按照排查频率自动生成的日常排查、管理人员根据实际安质经验创建的指派排查以及根据与进度关联的风险源状态创建的风险排查。

(2)排查过程

创建排查—现场排查—现场整改一整改确认一排查结束，整体排查过程如图3所示。

(3)技术应用

融合应用BIM和信息化技术，利用中铁广州施工信息化管理平台，实现隐患排查过程的可视化和排查结果的数据共享，结合人脸识别和人员定位技术，实现对排查路径的追踪和巡检人员的同一性验证，隐患排查可视化界面如图4所示。

(4)隐患排查报警

频次设置：用于制定工区的日常排查计划；

推送规则库：根据实际管理分工制定隐患责任矩阵，责任落实到人；

闭环管理：针对未按时处理的问题制定反馈制度，实现隐患排查的闭环管理。

(5)考核评价

制定合理的评分办法，在考核周期内根据隐患排查率对各单位及个人进行评价，同时将评价结果作为年度考核的重要依据，考核评价结果如图5所示。

图3 隐患排查流程图

图4 隐患排查可视化界面

图5 隐患排查考核评价图

4.1 实施效果

广州地铁十一号线全线共计32个开工工点已全面推广使用隐患排查系统，累计产生4 392条隐患排查记录，隐患排查率为93%，基本杜绝了假排查情况，隐患排查发现问题408条，其中已整改358条，隐患问题整改率为87.7%。

4.2 应用效果分析

4.2.1 创新性

充分调研传统安全隐患排查流程存在的问题，利用信息化技术进行了重构；

建立了一套与隐患排查流程相适应的安全管理制度；

结合BIM、人脸识别、人员定位与物联网等技术研发出一套有效解决地铁施工现场安全管理痛点的隐患排查系统。

4.2.2 技术先进性

(1)利用BIM技术实现了安全隐患排查场景虚拟化，排查路径的真实再现；

(2)利用人脸识别技术实现了巡检人员的切实到场的自动验证；

(3)利用人员定位技术实现了排查路径的自动跟踪；

(4)利用物联网技术实现了现场排查人员与周边设施设备的数据交互。

4.2.3 安质性

建立了安全隐患管理制度，实现了施工现场安全隐患的闭合管理，有效减少了安全隐患发生的概率。

4.2.4 经济性

现场采用的定位设备(蓝牙信标)具有良好的经济性，监控设备可复用现场既有摄像头，全线共享使用一台人脸识别服务器。同时，隐患排查体系保障了施工现场的安全生产，减少了施工现场安全隐患的人员投入。

4.2.5 节能环保性

现场使用的定位设备、监控设备、人脸识别服务器为节能设备，运行过程中不会对施工环境、人员及进度造成干扰。

4.2.6 可推广性

隐患排查体系应用高效、简便、费用合理、适用性良好，在广州地铁十一号线应用过程中得到了业主、政府与监理等参建方的肯定，可在地铁和铁路施工现场的安全隐患管理过程中推广使用。

与传统隐患排查方式相比，基于BIM的隐患排查管理体系有效杜绝了隐患排查中的假排查、半闭环和责任不明确等问题，实现从现场管控到线上远程管控的转变，有利于实现对风险隐患的动态跟踪，使得对隐患的处理更加及时、高效。但同时也应该注意到，针对隐患排查数据的利用率还较低，目前隐患排查系统只是针对隐患的事中控制及事后处理，还没有充分挖掘潜在隐患数据之间的联系，形成事前预防的数据池，这一点也是目前隐患排查系统需要进一步探讨，并在后续应用中研究的重点。