无人机辅助的桥梁施工安全管理及应急响应机制研究

桥梁工程施工周期长、结构复杂，安全管理要求日益提高。采用无人机进行高效的作业场景感知与事故响应管理，已成为智慧施工的重要方向。本文以无人机应用为切入点，研究其在桥梁安全管理中的机制优化与体系构建。

一、桥梁施工安全风险特征与传统管理困境

（一）桥梁高风险作业环境的典型事故类型与成因分析

桥梁施工现场常伴随高空、临水、起重与模板支架等高风险工序，事故类型主要集中在高处坠落、物体打击、设备倾覆与结构失稳等方面。高处坠落事故多发生于钢梁安装、索塔施工等环节，因作业平台防护不全、作业人员未系安全带或行走路径障碍所致。物体打击主要来源于起重吊装过程中吊物晃动或脱钩，施工人员在危险区停留时间过长造成严重后果。设备倾覆常因场地不平整、设备超载或操作失误引发机械失衡，易对人员安全构成威胁。结构失稳则多见于支架搭设或混凝土未充分固结前荷载过早施加，存在施工组织不当与工艺控制薄弱的问题。

（二）传统安全管理手段在高空施工场景中的局限性

在桥梁高空施工过程中，传统安全管理主要依靠现场管理人员定点巡查与安全员人工监督，信息传递受限于视野范围与沟通效率，无法实现对整个作业面的全面感知。高空作业点分散、位置变动频繁，使得管理人员难以在关键时刻到达事故高发区域，现场监管滞后严重影响风险处置的及时性与有效性。人工巡查常因天气、设备干扰或人力资源不足而遗漏隐患点，造成危险状态长期处于“未发现”或“未响应”状态。安全管理制度虽在文件层面建立了检查表、交底记录与签字流程，但在实际执行中常因时间压力与人员依赖度高而流于形式，形成“纸面合规”与“现场风险”并存的局面。

（三）施工信息滞后与人员监管难度对风险管控的影响

桥梁施工现场作业节点多、人员分布广，信息获取与指令传递链条长，常导致管理人员对现场实际状况掌握不及时，影响风险控制的精度与效率。高空、高风险区域作业信息往往依赖口头报告或纸面记录，实时性与客观性难以保障，部分安全事件甚至在被感知之前已酿成事故。现场环境的复杂性加剧了信息采集难度，特别是在桥面吊装、斜拉索张拉等关键工序中，缺乏直观的作业图像与参数数据，限制了安全预判与快速响应的能力。人员流动性大、安全意识差异显著，也使得监管任务繁重且执行力参差不齐，特别是外协队伍与临时作业人员监管难度更高。安全责任落实流于形式、指令下达受层级影响造成指挥滞后，使得施工风险演化过程无法被有效干预。

二、无人机辅助桥梁施工安全管理与应急响应机制构建

（一）基于无人机巡查的施工现场动态风险识别方法

无人机巡查具备高空俯瞰、快速移动与图像实时传输能力，在桥梁施工动态风险识别中发挥了关键作用。通过预设航线自动巡航与人工操控结合的方式，无人机可在高频率、多角度条件下获取施工区域的全景图像与高清视频资料，有效覆盖传统巡视难以到达的高空作业面、临边区域和结构死角。无人机巡查过程中搭载高清摄像头与红外传感设备，可识别脚手架结构松动、吊装作业中吊钩未系稳、作业人员未佩戴防护装备等隐患现象。配合图像识别算法与视频智能分析技术，无人机系统可实时比对施工标准与现场状态，发现偏离规范的操作行为与临时结构异常，实现风险点早发现、早定位。识别结果通过数据链路回传至现场安全管理中心，结合施工进度信息进行多维分析，为风险等级划分与隐患整改提供决策依据。

（二）无人机视频监控在高空作业行为监督中的运用机制

无人机在高空作业区域的行为监督中具有可视范围广、响应速度快与部署灵活等显著优势，可有效替代人工巡查对高空作业安全状态进行实时监督。施工过程中，起重吊装、桥面拼装与索塔安装等环节常处于传统摄像头盲区或结构遮挡区域，固定监控点无法提供连续影像覆盖，存在监控空白。无人机搭载 4K 高清摄像头与实时图像传输模块，能在高空悬停、变换角度监控作业全过程，清晰记录作业人员行为、设备运行状态与临边防护布置情况。图像数据通过无线信道实时回传至管理终端，系统可自动识别作业不规范行为，如未系安全带、站位违规、违规穿越吊装作业区等，并触发声音预警或信息推送至施工负责人。监控记录还可作为安全培训案例与违章分析材料，形成闭环式管理机制。

（三）应急突发事件中的无人机多维数据采集与路径调度技术

在桥梁施工突发事件响应中，无人机具备快速抵达、高空巡查与多种传感器搭载能力，是信息采集与现场评估的重要辅助工具。突发事故如坍塌、火灾、坠落等一旦发生，现场环境往往复杂且危险，传统人工勘查手段效率低、安全风险高，难以获取第一手有效数据。无人机在接收到调度指令后，可在极短时间内飞抵事故现场，通过热成像、可见光摄像、激光测距等多模传感设备同步采集事故区域图像、温度分布、结构破损程度等信息，为应急指挥提供空间定位与状态识别依据。路径调度方面，无人机系统可结合施工区域 BIM 模型与 GIS 信息，规划避开障碍、缩短路径的最优飞行轨迹，并支持多架次协同巡航，扩大数据覆盖范围。

（四）基于无人机反馈的施工现场智能预警与联动机制设计

构建以无人机反馈数据为基础的智能预警与联动机制，是实现桥梁施工现场智能安全管理的重要路径。无人机通过周期性或事件触发方式获取施工现场图像与状态数据，上传至中心平台后由人工智能算法对异常行为、违规施工与结构异动等进行识别分析。识别结果结合施工进度计划与现场风险地图，建立安全风险等级模型，对不同区域与作业状态动态赋权，实现预警等级的分类与分区推送。在识别出高风险状态后，系统可联动现场广播系统、可穿戴终端或施工指挥屏发布警示信息，提醒相关作业人员撤离或修正操作行为。平台还可自动生成整改通知并分发至责任单位，实现事件处置的指令闭环。

（五）无人机系统集成在桥梁施工应急管理平台中的应用路径

将无人机系统集成到桥梁施工应急管理平台中，是推动应急响应体系可视化、数字化与集成化建设的重要方向。平台应以多源信息融合为核心，将无人机视频图像、结构监测数据、施工 BIM 模型与气象预报等信息进行统一汇聚，实现事故前、中、后的全周期应急管理支持。集成系统应包括无人机任务调度模块、图像识别分析模块、预案匹配与执行模块三大核心功能，实现从预警识别、任务生成到应急决策的系统闭环运行。平台操作界面应提供实时视频流查看、飞行轨迹回放与动态地图叠加功能，供管理人员进行事故现场态势研判与指挥路径规划。应急响应过程中，无人机作为“空中移动感知单元”将作业点位图与施工状态实时上传，有助于辅助决策指挥高效部署救援资源。

结束语：在桥梁施工日趋复杂与安全要求不断提高的背景下，无人机的引入显著提升了现场管理的数字化水平与事故响应的及时性。通过构建以无人机为核心的多层次安全管理与应急体系，不仅强化了风险预控能力，也为突发事件处理提供了可靠支撑。未来应进一步推动相关技术标准化、系统平台化与协同机制完善，助力智慧工地建设迈上新台阶。

参考文献

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[2] 李素琴 . 基于无人机的桥梁施工风险预警系统设计 [J]. 公路交通科技，2022,39(03):115- 120.

[3] 徐忠祥 . 无人机辅助的桥梁施工应急响应机制构建 [J]. 现代电子技术，2023,46(08):85- 89.

作者简介：张玺，（1985.4- ) 男，汉族，陕西丹凤人，本科学历，西北工业大学土木工程专业 ，公路工程初级职称。研究方向：公路工程及养护。