建筑施工安全工程中高处坠落事故致因分析及智能预警技术应用

一、引言

建筑施工高处作业（指坠落高度基准面 2m 及以上作业）包括脚手架搭设等关键工序，因环境复杂、风险多，是安全事故高发领域。住建部数据显示，近年来我国建筑施工高处坠落事故占比超 40% ，远超其他事故类型。传统防控以“ 事后整改” “ 人工监管” 为主，存在风险识别滞后等问题。随着智能建造技术发展，实现“ 事前预警、事中干预” 成行业趋势。因此，分析事故致因并构建智能预警体系对提升施工安全管理水平有重要意义。

二、建筑施工高处坠落事故致因机理分析

（一）人的不安全行为（占比 45% ）

人的行为失误是主因，表现为：违规作业，如未按规定佩戴安全带、擅自拆除防护设施、违规攀爬；安全意识薄弱，对风险认知不足、存侥幸心理；技能水平不足，新工人未经培训上岗、特种作业人员无证操作。

（二）物的不安全状态（占比 25% ）

设备设施缺陷增加风险，包括：防护设施缺失或失效，如临边洞口无防护、脚手架立杆间距超标等；作业设备有隐患，如平台支腿不稳、吊篮悬挂机构变形等；辅助工具不符要求，如梯子无防滑措施、工具未系防坠绳。

（三）环境的不利因素（占比 15% ）

恶劣环境加剧风险，体现在：气象条件影响，如大风、暴雨等致作业面湿滑、视线受阻；作业环境复杂，交叉作业无隔离防护、作业面狭窄杂乱；照明条件不足，夜间或室内作业照明亮度或范围不够。

（四）管理的缺陷（占比 15% ）

安全管理体系的漏洞为事故发生埋下隐患，主要表现为：

制度执行不到位：未制定专项高处作业安全方案、安全技术交底流于形式、未按规定开展班前安全活动。

监管检查缺失：项目安全管理人员配备不足，日常巡检频次不够，未及时发现并整改防护设施缺陷、违规作业等问题。

应急管理薄弱：未制定高处坠落事故专项应急预案，应急救援器材（如救生绳、急救箱）配置不全，事故发生后救援不及时导致伤亡扩大。

三、建筑施工高处坠落智能预警体系构建

（一）感知层：全维度风险数据采集

通过部署各类智能传感设备，采集人、机、环、管全维度风险数据：

人员状态监测：为高处作业人员配备智能安全帽，内置 GPS 定位模块、三轴加速度传感器与声光报警装置，实时监测人员位置、是否佩戴安全带、是否出现坠落姿态（当加速度突变超过阈值时触发预警）；通过智能手环监测施工人员心率、血氧等生理指标，判断是否存在疲劳作业风险。

设备设施监测：在脚手架立杆上安装倾角传感器，监测支架变形情况；在吊篮上安装重量传感器与位移传感器，实时采集负载重量、升降速度；在临边防护栏杆上安装红外对射传感器，当防护设施被拆除或破坏时立即触发报警。

环境状态监测：在施工现场布设气象站，实时采集风力、温度、湿度、能见度等气象数据；在狭窄作业面、夜间施工区域安装视频监控设备，通过图像识别技术监测作业环境是否符合安全要求。

（二）传输层：稳定高效数据传输

构建 “ 无线 + 有线” 融合的通信网络，确保数据实时传输：

对移动性强的智能安全帽、智能手环等设备，采用 4G/5G 无线网络传输数据，保证人员移动过程中数据不中断；

对固定安装的传感器（如倾角传感器、气象站），采用 LoRa 或 NB-IoT低功耗广域网技术，降低设备能耗，延长使用寿命；

施工现场核心区域采用工业以太网构建有线传输网络，连接视频监控

设备与预警平台，确保高清视频数据稳定传输。

（三）分析层：智能风险分析与预警

基于大数据与人工智能算法，构建风险分析与预警模型，实现从 “ 数据” 到 “ 预警” 的转化：

人员行为分析模型：采用计算机视觉技术对视频监控数据进行分析，识别 “ 未系安全带作业” “ 攀爬脚手架” 等违规行为，识别准确率达 95% 以上；结合智能安全帽数据，当人员进入高危作业区域时，自动推送安全提示信息。

设备风险评估模型：通过机器学习算法对设备运行数据（如脚手架倾角、吊篮负载）进行分析，建立设备安全状态评估模型，当数据超过安全阈值（如脚手架倾角超过 3° ）时，自动生成风险预警信息。

环境风险预警模型：将气象数据与作业计划进行匹配，当风力≥6 级、能见度 <50m 时，自动禁止高处作业并发出预警；通过图像识别分析作业面物料堆放情况，当堆放高度超过作业面 1/3 时，提示及时清理。

（四）应用层：多终端预警与协同处置

搭建建筑施工安全智能管理平台，实现预警信息的多终端推送与协同处置：

预警信息推送：预警信息实时推送至施工人员智能安全帽（声光报警）、项目管理人员手机 APP、施工现场 LED 显示屏，明确预警类型、风险位置与处置要求。

分级处置机制：根据风险等级（一般、较大、重大）建立分级处置机制：一般风险由现场安全员立即处置；较大风险由项目安全负责人组织整改；重大风险立即停止作业，由项目负责人启动应急响应。

数据统计分析：平台自动统计高处作业风险预警次数、违规行为类型、设备故障频率等数据，生成安全管理报表，为项目安全决策提供数据支撑。

四、工程案例应用效果

某超高层住宅项目（建筑高度 120m ）应用上述智能预警体系，实施效果显著：

风险识别能力提升：通过智能传感设备与图像识别技术，累计识别未系安全带、防护设施缺失等风险隐患 126 项，较传统人工巡检识别效率提升 3 倍。

预警响应效率提高：预警信息平均响应时间从传统的 30 分钟缩短至5 分钟，风险处置及时率达 100% 。

事故发生率下降：体系运行期间，未发生高处坠落事故，较项目前期（未应用智能预警体系时）安全事故起数下降 100% ，施工现场安全管理评分从 82 分提升至 96 分。

管理成本优化：安全管理人员配置减少 20% ，但管理覆盖面与管控精度显著提升，间接节约管理成本约 15 万元。

五、结论

建筑施工高处坠落事故的致因具有复杂性与关联性，通过 “ 人 - 机 -环 - 管” 多维度致因分析可精准定位风险源头，而智能预警体系通过实时监测、智能分析、快速响应实现了风险的主动防控。当前，该体系在复杂作业环境（如深基坑临边作业）的适应性、设备续航能力等方面仍需完善。

参考文献

[1]王晓丽,徐鹏. 高层建筑施工中的安全管理与技术创新[J].智慧中国,2025,(05):76-77.

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