建筑施工高处坠落危险源动态关联机理与智能预防系统研究

Based on the project cycle process, the construction hazard source has the characteristics of dynamic and multiple problems, which causes the phenomenon of not easy to relate and prevent, and also is the main factor causing casualties. In recent years, engineering projects have developed towards large, complex and integrated etc. The traditional construction safety management methods of hazard will not be enough to deal with. How to improve the complex management factors of hazards and achieve the goal of safety prevention, it is urgent to carry out innovative research from the perspective of information and dynamic correlation analysis, so as to achieve the function of integration and real-time management of safety design and construction. This project is based on the high altitude operation of building construction as the main risk sources based on information. First, according to the hazard characteristics and parameters of attribute classification; the characteristics of the dynamic factor in the construction process of the building structure, including the planning process, operating personnel, temporary facilities, construction equipment such as the main line to BIM as the building information model; the carrier data access and visualization of source parameters; development including single and multiple hazard scenario analysis and parameter information gaps under the inference evaluation method and decision making mode, explore and summarize the falling risk source dynamic association mechanism, finally integrate intelligent prevention system framework, which lays the scientific foundation for the construction of risk factor principle the source of nature and dynamic association.

建筑施工危险源随着项目周期的推进，具有动态性以及多重组合等特性，造成不易关联与预防的现象，亦是导致作业人员伤亡的主要因子。近年工程项目朝向大型化、复杂化、集成化等方面发展，传统的危险源安全管理技术将不足以应对。如何提升危险源的复杂管理因素并达到预防安全的目标，迫切需要从信息化与动态化关联分析方面开展创新性研究，方能达到安全设计与施工一体化与实时管理的功能。本项目以建筑施工高处作业危险源为主要基础，首先以信息化角度根据危险源的特性与参数属性进行分类；再以施工过程中的动态因子包括建筑结构、计划时程、作业人员、临时设施、施工机具等的特性为主线；以建筑信息模型BIM作为数据参数存取来源与可视化的载体；发展包括单一与多重危险源情境分析，以及属性参数信息缺漏下的推论评价方法与决策模式，发掘并归纳高处坠落危险源动态关联机理，最后统整出智能预防系统框架，为建筑施工危险源本质与动态关联因素原理奠定科学基础。

建筑施工现场的交叉作业多、工作环境不确定性高，所对应的施工危险源也是依据项目进展呈现动态性、组合性和随机性的特性，使工程安全管理更加复杂和困难。本研究以建筑施工高处作业危险源为主要研究对象，探讨危险源信息化特性以及动态关联机理与量化分析模式，最终形成可操作的智能预防系统。主要研究内容与成果包括：1.以建筑信息模型BIM作为静态场景，将施工现场条件作为动态场景，分析建筑施工高处作业危险源信息化内涵与危险源的属性参数的分类标准与框架，区分成四类的模型分析类型与信息化特性；2.针对施工过程中所产生高处作业位置，关联相对应的施工危险源的分析模式，采用可视化编程语言VPL，分析并识别建筑信息模型BIM高处作业危险源，作为后续分析动态关联分析的依据；3.采用安全结构理论SST，构建单一危险源与多项危险源组合的场景以及危险区域的量化分析评价模型，将动态施工场景危险源区分为环境因素状态的动态性、随机性、模糊性等三种态样，形成施工危险源构成的动态危险区域的计算模型。4. 针对单一危险源、多项危险源以及危险源信息化程度不一致条件下的安全预防措施的计算模型，通过软硬件开发与集成，检核建筑信息模型中的高处作业位置及危险区域，构建高处作业动态施工危险区域探测与智能预防系统。最后，以实际施工项目，测试并验证本研究的理论模型以及电脑系统执行的可行性，集成了包括建筑信息模型(BIM)、可视化编程(VPL)、安全结构理论(SST)、物联网、三维激光扫描、激光雷达装置等技术，形成动态施工危险域计算与控制系统。通过本研究，提升建筑施工危险源管理与基于数字化与信息化的内涵价值，并计算实时的施工场景与环境条件，形成智能预防系统，深化施工安全生产过程可视化及量化分析与监管功能，以及为智能化安全检核技术所需的关键技术问题，强化施工安全危险源本质的科学理论与技术发展应用。