智慧工地技术在施工安全管理中的实践与成效评估

一、引言

建筑施工行业因作业环境复杂、人员流动频繁等特点，始终面临较高安全风险。据应急管理部数据，2023年我国建筑施工领域共发生安全事故832 起，其中高处坠落、物体打击等传统风险占比超 70% 。传统安全管理依赖人工巡查与经验判断，存在响应滞后、覆盖不全等问题，难以适应现代化施工场景需求。

智慧工地技术以物联网、大数据、人工智能为核心，通过“感知-分析-决策-执行”闭环管理，实现施工安全风险的主动预警与精准管控。近年来，多地住建部门已将智慧工地建设纳入强制标准（如《智慧工地建设技术标准》JGJ/T 437-2018），其在安全管理中的实践价值逐步凸显。本文基于实际工程应用，系统探讨智慧工地技术的实践路径与成效。

二、智慧工地技术的核心架构与安全管理应用逻辑

（一）核心技术架构

慧工地安全管理系统以“三层架构”为支撑：

感知层：通过各类传感器（如定位标签、振动传感器、红外摄像头）实现对人员、设备、环境的实时数据采集，典型设备包括：北斗定位终端（定位精度1-3 米）、AI 安全帽（集成心率监测、SOS 报警功能）、毫米波雷达（监测区域入侵）等。

平台层：依托云计算技术构建数据中枢，实现多源数据融合（如人员定位数据与BIM 模型叠加、设备运行数据与维保记录关联），并通过算法模型（如风险矩阵法、机器学习分类模型）进行数据解析。

应用层：面向管理人员提供可视化管控界面（如安全风险热力图、预警信息看板），面向作业人员提供移动端交互功能（如隐患上报、安全教育推送）。

（二）安全管理应用逻辑

智慧工地技术通过“三个转变”重构安全管理模式：

1. 从“被动应对”到“主动预警”：通过实时监测数据预判风险，如当塔吊运行速度异常时，系统可提前10-15 秒发出过载预警，避免设备倾覆。

2. 从“全面巡查”到“精准管控”：基于数据定位高风险区域，如通过人员定位数据发现某作业面违规聚集超5 人时，立即推送管控指令至现场管理人员。

3. 从“经验驱动”到“数据决策”：通过历史数据建模优化管理策略，如分析近3 个月隐患分布数据，将脚手架搭设区域列为重点巡查对象。

三、智慧工地技术在施工安全管理中的具体实践

（一）施工人员安全管控

1. 定位与行为规范：通过北斗定位系统实现人员“电子围栏”管理，当人员进入高压线10 米警戒区、深基坑边缘2 米禁入区时，终端设备立即发出声光报警，同时平台推送预警信息至安全员。某住宅项目应用该技术后，人员违规进入危险区域次数较传统管理下降 82% 。

2. 健康与资质管理：AI 安全帽内置的生理传感器可实时监测作业人员心率（正常范围 60-100次/分钟）、体温（正常范围36-37.2℃），当数据异常时自动触发救援 平台同步关联人员资质数据库，对特种作业人员（如焊工、塔吊司机）实行“无证上岗”实时拦截，某商业综合体项目通过该功能避免了 3 起无证操作事件。

（二）施工设备安全监测

1. 大型机械动态监管：在塔吊、施工电梯等设备上安装振动、倾角传感器，实时采集运行参数（如塔吊起重量、幅度、高度），当起重量超过额定值90%时，系统自动限制操作并推送预警；通过 AI 视频分析监测设备维保情况，如发现塔吊钢丝绳断丝超 3 根时，强制锁定设备并生成维保工单。某市政桥梁项目应用后，设备故障导致的安全隐患下降 65% 。

2. 中小型机具管控：通过RFID 标签实现机具“身份化”管理，平台记录设备使用年限、维修次数等信息，当手持电动工具绝缘电阻低于0.5MΩ时，自动提醒报废更换；结合作业面定位数据，确保机具“按需调配”，避免因设备闲置堆积引发物体打击风险。

（三）危险源动态识别与管控

1. 环境风险监测：在施工现场布设温湿度、风速、粉尘传感器，当风速超过 10.8m/s （6 级风）时，自动禁止高处作业；粉尘浓度超过0.5mg/m³时，联动雾炮机启动降尘。某化工厂房项目通过该系统，将施工扬尘投诉量降至0 起。

2. 结构安全监测：在深基坑边坡、高支模架体上安装位移传感器，实时监测水平位移（预警值≤3mm/天）、沉降量（预警值≤2mm/天），数据通过4G 网络传输至平台，当接近预警值时生成趋势曲线，辅助管理人员制定加固方案。某超高层项目应用该技术后，成功预警2 次基坑边坡微量滑动，避免了坍塌事故。

（一）现存问题

1. 技术适配性不足：部分项目盲目引入高端设备（如 5G+AR 远程监管系统），但因工地网络信号弱（4G 覆盖率仅 60%) ），导致设备频繁离线；部分传感器在高温 Γ_(>40^∘C) ）、高湿（湿度 >90%) ）环境下故障率超 20% 。

2. 数据孤岛现象：不同技术模块（如人员定位系统与BIM 模型）数据接口不统一，导致“人员位置无法与结构模型叠加展示”等问题，影响管理决策效率。

3. 成本压力较大：中小型项目智慧工地系统初期投入约 50-100 万元，年均运维成本约10 万元，部分企业因资金压力选择“只装不用”，设备闲置率超 30% 。

（二）优化建议

1. 分场景技术选型：根据项目类型制定方案（如房建项目优先配置人员定位+视频监控，市政项目重点部署设备监测+环境感知）；选择工业级传感器（耐温-20-70℃、防水IP67），并提前测试工地网络，必要时布设专用基站。

2. 推动数据融合：遵循《建筑信息模型应用统一标准》GB/T 51212-2016，要求技术供应商开放数据接口，实现“人员-设备-环境”数据联动（如人员靠近危险设备时自动触发双重预警）。

3. 创新成本分摊：采用“租赁+服务”模式（如每月支付5-8 万元租用系统，供应商负责运维），降低初期投入；政府可对智慧工地项目给予补贴（如按项目造价的0.3%补贴），或在招投标中给予加分（如加2-3 分）。

五、结论

智慧工地技术通过实时感知、数据驱动的管理模式，有效破解了传统施工安全管理的痛点，在人员管控、设备监测等场景的实践中展现出显著成效——既降低了安全事故发生率，又提升了管理效率，且长期来看具有正向的投入产出比。未来，随着技术迭代（如边缘计算降低数据延迟、数字孪生实现全场景模拟），智慧工地安全管理将向“无人化巡查、智能化决策”升级。企业需结合自身实际，合理选择技术方案，避免“重硬件轻软件、重安装轻应用”，真正发挥技术在安全管理中的核心支撑作用。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 智慧工地建设技术标准（JGJ/T 437-2018）[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2018.

[2] 王健, 李辉. 智慧工地物联网技术在施工安全管理中的应用[J]. 施工技术, 2023, 52(12): 123-127.

[3] 张伟, 刘芳. 基于 BIM+物联网的智慧工地安全预警系统设计与实践[J]. 工程管理学报, 2022, 36(5):61-65.