智能化监测在水利工程施工安全管理中的应用

引言

水利工程施工具有规模大、周期长、环境复杂等特点，涉及高空作业、水下作业、深基坑开挖等高危环节，安全管理难度极大。传统的安全管理模式依赖人工巡检和经验判断，存在响应滞后、覆盖不全、数据误差大等问题，难以满足现代化水利工程的安全管控需求。随着信息技术的快速发展，智能化监测技术为水利工程施工安全管理提供了全新的解决方案，通过实时感知、精准预警、智能分析，实现了安全管理从 “被动应对” 向 “主动防控” 的转变。

1 智能化监测技术在水利工程施工安全管理中的优势

智能化监测技术依托各类传感器、无线传输网络和数据处理平台，构建了全方位、立体化的安全监测体系，与传统管理模式相比，具有以下显著优势：

1.1 实时性与连续性

传统人工巡检受时间、空间限制，难以实现 24 小时不间断监测，而智能化监测系统通过部署在施工现场的传感器，可实时采集各类安全数据，如基坑变形、边坡位移、设备运行参数等，数据更新频率可达分钟级甚至秒级，确保管理人员及时掌握现场安全状态。

1.2 精准性与全面性

人工监测易受主观因素影响，数据误差较大，而智能化监测设备的测量精度可达毫米级，能捕捉到细微的安全隐患。同时，系统可覆盖施工现场的各个关键区域，包括高空作业面、水下作业区、易燃易爆场所等，实现 “无死角” 监测，避免因监测盲区导致的安全事故。

1.3 预警及时性与联动性

当监测数据超出预设阈值时，智能化系统可自动触发预警机制，通过短信、声光报警、平台推送等方式通知管理人员，为应急处置争取时间。部分先进系统还能与现场应急设备联动，如自动启动喷淋系统降温、切断危险区域电源等，实现 “监测 - 预警 - 处置” 的闭环管理。

1.4 数据化与智能化决策

智能化监测系统会自动存储历史数据，形成完整的安全数据库，通过大数据分析技术可挖掘数据背后的规律，如边坡位移的变化趋势、设备故障的前兆特征等，为管理人员提供科学的决策依据，助力制定针对性的安全防控措施。

2 智能化监测在水利工程施工安全管理中的应用

2.1 施工场地安全监测

在施工场地安全监测方面，智能化监测主要应用于人员和设备管理。通过在施工人员佩戴的安全帽上安装定位芯片和生物传感器，实现对人员的实时定位和健康状态监测。定位芯片可以实时跟踪人员的位置，当人员进入危险区域时，系统自动发出警报；生物传感器能够监测人员的心率、体温、血压等生理参数，一旦发现异常，及时通知现场管理人员进行处理，保障施工人员的身体健康和生命安全。对于施工设备，利用物联网技术和传感器，对设备的运行状态进行实时监测。在大型施工机械，如起重机、挖掘机、混凝土搅拌机等设备上安装传感器，监测设备的油温、油压、转速、振动等参数。当设备运行参数出现异常时，系统自动发出故障预警，提醒维修人员及时进行检修，避免设备故障引发安全事故。

2.2 施工结构安全监测

施工结构安全监测是智能化监测的重要内容。在水利工程的大坝、桥梁、隧道等施工结构中，安装各类传感器，实时监测结构的变形、应力、裂缝等参数。例如，在大坝施工过程中，通过在坝体内部和表面布置位移传感器、应力传感器，实时监测坝体的沉降、水平位移和应力分布情况。利用光纤光栅传感器监测混凝土结构的裂缝发展，当裂缝宽度超过预设阈值时，系统自动发出预警信号，提示施工人员及时采取加固措施，防止结构破坏。通过建立施工结构的数值模型，结合监测数据进行实时分析和模拟。利用有限元分析软件，根据监测数据对结构的力学性能进行评估，预测结构的变形和受力趋势。当监测数据与模型计算结果出现较大偏差时，及时分析原因，采取相应的措施进行调整，确保施工结构的安全稳定。

2.3 施工环境安全监测

施工环境安全监测主要包括对地质、水文和气象等环境因素的监测。在地质监测方面，利用地质雷达、地震波监测仪等设备，对施工区域的地质情况进行实时监测。通过分析地质数据，提前发现潜在的地质灾害隐患，如滑坡、泥石流等，及时采取地质加固、排水等措施，保障施工安全。在水文监测方面，通过安装水位传感器、流速传感器等设备，实时监测施工区域的水位、流速变化。在河流、湖泊等水域进行水利工程施工时，水位和流速的变化可能会对施工安全产生重大影响。当水位超过警戒水位或流速过大时，系统自动发出预警，提醒施工人员采取相应的防护措施，如停止水上作业、加固施工设施等。

2.4 施工设备安全监测

水利工程施工涉及大型机械设备，如起重机、挖掘机、混凝土泵车、闸门启闭机等，设备故障易引发安全事故。通过在设备关键部位安装振动传感器、温度传感器、转速传感器等，实时采集设备的运行参数，如发动机转速、轴承温度、液压系统压力等。当参数超出正常范围时，系统预警提示可能存在故障，如起重机卷筒轴承温度超过 80^∘C 时，提示轴承磨损或润滑不良，需及时停机检修。基于大数据和机器学习算法，系统可分析设备运行数据的变化趋势，提前预测可能发生的故障。智能化系统可记录设备的使用时间、作业区域、操作人员资质等信息，确保设备在合规范围内使用。如起重机的作业半径和起重量需与设备参数匹配，系统通过定位和重量传感器实时监控，当出现超载或超半径作业时，自动锁定设备操作，防止违规作业引发倾覆事故。

2.5 施工人员安全监测

施工人员的不安全行为是导致安全事故的重要原因。通过为施工人员配备北斗定位安全帽或智能手环，结合施工现场部署的基站，实时掌握人员位置信息。系统可设置电子围栏，当人员进入禁区（如未验收的隧道、高压带电区域）时，立即发出声光报警，提醒人员撤离并通知管理人员。同时，系统能统计各作业区域的人员数量，在发生紧急情况时，便于快速清点人数和制定救援方案。利用高清摄像头和 AI 图像识别技术，对施工人员的不安全行为进行自动识别，如未佩戴安全帽、未系安全带、违规吸烟、擅自翻越防护栏杆等。识别到违规行为后，系统立即发出语音警告，并将违规画面和人员信息推送至管理平台，管理人员可及时进行教育处罚，规范施工人员行为。智能手环可实时监测施工人员的心率、体温等生理指标，当出现心率异常升高或体温超过 37.3^∘C 时，系统预警提示可能存在中暑、疲劳或健康风险，管理人员可安排人员休息或就医，避免因身体原因引发安全事故。

结束语

智能化监测技术为水利工程施工安全管理提供了先进的技术手段，通过对危险源、人员、设备、环境的全方位监测，实现了安全风险的早发现、早预警、早处置，显著提升了施工安全管理的效率和水平。未来，应进一步推动智能化监测与 BIM 技术、数字孪生技术的融合，构建虚实结合的施工安全数字管控平台，实现对水利工程施工全过程的动态模拟和智能决策，为打造 “平安工程”“智慧工程” 提供坚实保障。

参考文献：

[1]刘子轩. 汛期水利工程监测系统的智能化管理与应用研究[J].数字农业与智能农机,2025,(02):62-64.

[2] 张 大 强 . 水 利 工 程 监 测 技 术 的 发 展 与 应 用 [J]. 工 程 与 建设,2024,38(01):196-198.

[3]姜龙,赵宇飞,孟亮,等.水利工程智能建造 BIM 技术研究与实践[M].中国水利水电出版社:202312:287.

[4]姜卫平,梁娱涵,余再康,等. 卫星定位技术在水利工程变形监测中的应用进展与思考[J].武汉大学学报(信息科学版),2022,47(10):1625-1634.