基于物联网的地铁建设人员管理研究

张晓阳

北京安捷工程咨询有限公司，北京 100000

摘要：自20世纪60年代北京建成第一条地铁线路以来，经过50年的发展，我国进入地铁建设的蓬勃发展时期，其发展速度及规模前所未有，地铁安全管理的工作量及难度亦随之增大。地铁工程大多处于人员和建筑物密集的中心城区，具有施工工法多、地质条件复杂、周边建构筑物等环境敏感、施工难度大等特点。另外，施工行业的装备水平不高，从业人员队伍庞大。作为劳动密集型产业，人的管理重中之重，建筑从业人员年龄偏大、文化程度不高、学习能力偏弱、安全意识不到位，对于事故的识别及防范能力不足，成为制约施工安全管理水平提高、甚至导致事故的重要因素。

如何提高地铁工程劳务人员的安全意识和安全保障能力，加强项目人员管控和综合组织协调，有效减少人因导致的事故，从而提高综合经济效益，已经成为目前城市地铁工程建设的当务之急。

本文结合事故产生的深层原因，通过选取施工现场人员管理的场景，对地铁从业人员管理现状进行分析研究，探索人员定位、智能监控、生物识别、电子围栏、远程预警等物联网技术在安全教育培训、行为识别、人员定位和区域准入、通知与预警方面的应用，为后续新线建设提供参考和借鉴。

关键词：地铁；物联网；人员管理

绪论

随着城市化建设步伐的加快，城市中心城区职能不断向周边疏解，地铁建设的紧迫性也在不断增加，我国进入了地铁的蓬勃发展时期。截止2019年底，全国有56个城市279余条线路正在紧张建设中，总里程6902.5 km，规模稳步增长。

地铁大多处于人员和建筑物密集的中心城区，具有规模大、投资高、周期长、不确定因素多、周边环境复杂、施工工序繁琐、事故后果严重等特点。另外，施工行业的装备水平不高，仍然以劳动密集型为主，从业人员队伍庞大，劳务工人大部分年龄老化或文化程度不高，学习能力偏弱，安全意识不到位，对于事故的识别及防范能力不足，成为制约施工安全管理水平提高的重要因素；再次，我国工程建设普遍采用专业分包制度，各专业分包人员的流动性大，安全教育及技能培训成本高，往往出现施工管理及安全保障不到位的现象。安全资金的投入不足，大大地增加了作业人员的安全风险。由此可见，研究地铁建设中的人员管理，加强一线作业人员的培训教育和安全意识，运用物联网信息技术手段提升施工过程中安全保障能力，是实现本质安全的有效途径。

一、基本方案

基于物联网的地铁建设中人员管理是在既有的事故致因理论、事故控制理论的基础上，结合地铁施工事故特点，综合考虑事故源头防范、事故演化控制、轨迹交叉规避、能量释放削减等各个管控环节，结合物联网技术的应用衍生出的一套多维度、精准化控制模式。该模式体现了源头化解、过程控制、本质安全的理念，为施工现场安全管控工作提供有力的支持与保障。

地铁施工过程中的人因工程应用主要在于人员职业技术素质水平研究、作业环境改善、人因与安全以及超负荷工作疲劳、人机交互等方面，并且更加注重方式方法的运用。

通过对地铁施工过程中由于人的不安全行为造成的隐患和事故的分析，主要体现在知识水平不足、能力不足、有能力但没有做到（包括无意识的失误和有意识的忽视）这三个方面。结合人的不安全行为特征及其产生机理，采取的控制措施方案如下：

表1人因管理措施方案

注：★表示主要控制措施，☆表示辅助控制措施。

因此，地铁工程建设人因控制包括安全教育培训、行为识别、区域准入、通知与预警等方面。

二、主要内容

1 人员管理场景选取

近年来，地铁建设安全事故频发，导致事故发生的主要因素包括人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全条件、管理的缺陷。其中，人员管控失效是事故的直接原因。根据对国内地铁安全事故的收集分析，选取人员管理的场景。

（1）外部人员进入施工场地

解决方案：限制外部人员进入施工场地。①通过工地入口的人脸识别设备和闸机联动，非现场作业人员禁止进入施工现场。②通过智能视频监控，分析识别并抓拍未佩戴安全帽的行为，提醒管理者实施管理。

（2）非作业人员进入作业现场

解决方案：限制非作业人员进入作业现场。①通过人员定位标签，区分不同工种、人员，对人员实时定位。②划定作业现场电子围栏，非作业人员进入电子围栏报警。

（3）作业人员靠近危险区域

解决方案：作业人员靠近危险区域报警。划定危险区域电子围栏，作业人员进入电子围栏报警。

（4）作业人员失踪

解决方案：作业人员规定时间内无动作报警。①划定危险区域电子围栏，作业人员进入电子围栏报警。②设定定位标签无动作报警时间，人员超出规定时限无动作时进行报警。

2 实现办法和功能描述

对施工现场“人的因素”的智能化管理主要包括安全教育培训、行为识别、人员定位及区域准入、通知与预警四大部分，通过安全教育培训、智能监控、人员定位、电子围栏、智能提醒等物联网技术塑造本质安全的人。

2.1 安全教育培训

（1）安全诉求

安全教育培训工作专业性强、政策性强，在技术层面要求较高，并且是一个长效性的工作，在短期内无法形成明显的效果。这些特点也导致了其在实施过程中存在诸多问题。

a. 安全教育工作开展投入不足。

b. 学员主动参与学习积极性不高。

c. 培训内容的遗忘率较高。

d. 教育培训的组织成本偏高。

（2）实现方法与功能描述

a. 生物识别技术的应用

人员进场后首先建立实名制安全教育信息档案。工作人员在接收安全教育培训与考试时，利用生别识别技术，通过门禁系统、智能摄像头、手机app等设备与人员档案信息匹配，确保本人接受安全教育培训以及测试。

b. 碎片化学习机制

根据人的大脑记忆特点，采用碎片化的学习机制，建立信息化平台，支持学员主动通过电脑、平板或手机建立移动学习模式，随时通过手机学习与自身有关的安全技能知识点。

c. 个性化教育培训

基于培训前测验所得的教育层级，为学习者推荐不同内容的理论知识，逐步提高知识技能水平，避免了人员已掌握的知识反复培训或者超过本人接受能力而产生的厌烦心理；对在施工过程中不安全行为、违规操作等隐患的责任人进行精准的教育，保证施工现场作业人员的知识水平与安全意识。

d. 提高教育培训效果

尽可能的将拗口难懂的术语简单化，结合图片和动画示例进行教学，坚持少讲道理多讲案例、少下结论多设问题、少给文字多出图示、少填鸭式灌输多循循善诱式引导，加深学习者的印象及代入感。

2.2 行为识别

（1）安全诉求

随着轨道交通行业的快速发展，虽然施工现场作业视频监控普遍应用，但实际的监控任务仍需要较多的人工完成，而且现有的视频监控系统通常只是录制视频图像，只能用作事后取证，没有充分发挥监控的实时性和主动性。

（2）实现方法和功能描述

智能视频监控是利用计算机视觉技术对视频信号进行处理、分析和理解，在不需要人为干预的情况下，通过对序列图像自动分析对监控场景中的变化进行定位、识别和跟踪，并在此基础上分析和判断目标的行为，能在异常情况发生时及时发出警报或提供有用信息，有效地协助安全人员处理危机，并最大限度地降低误报和漏报现象。

最新监控技术可以实现无人看守监控；能实时跟踪、判别监控对象，自动分析图像，并在异常事件发生时瞬间能与固定电话、手机连接，以声光、短信、拨叫电话等方式预警，实现及时提示、上报。同时对险情或异常事件拍照和录像，以便调看和处理，为管理者及时决策、正确行动提供支持。

2.3 人员定位及区域准入

（1）安全诉求

传统方式现场作业人员的实际位置无法实时掌握，围挡和临边防护很难完全规避工人进入危险区域以及与其工作无关区域：

a. 无法对工作人员的工作轨迹实时监控；

b. 很难对施工现场内各类人员进行分类、分区域管理；

c. 很难判定非特定作业工种进入特定作业区域的危险性；

d. 很难及时准确判定人员的受困位置；

e. 很难确定、通知遇险人员撤退路线。

（2）实现方法和功能描述

人员定位也称基于位置的信息服务，在地铁建设中，位置服务的主要目标是：你是谁（身份识别和认证），你在哪里（空间信息），你是否安全（危险区电子围栏）。

区域准入的核心工作是定位技术和虚拟电子围栏技术。

通过定位标签、基站、电子围栏等实现以下功能：

a. 身份识别和认证

身份识别和认证相当于知道了一个点，就知道这个点是什么或者这个点和什么东西相关。

b. 自我空间定位

自我定位就是通过定位器等设备等获取我的位置。

c. 电子围栏

①虚拟电子围栏：将施工现场划分为危险区和准入区，危险区禁止人员进入，准入区只准许特定工种进入。

②区域人数统计：可以任意设置和管理相关施工区域，自动进行区域人数统计，使管理人员可以方便的知道特定区域的工作人数以及相关人员明细。

③超时人员查询：使用多种报警机制，可以根据施工的实际工作情况设定额定工作时间。

d. 跟踪功能

可以实时跟踪到人员的当前作业位置，当天作业途经的地点和时间，在各位置的滞留时间，并可对其运行轨迹在分布图上进行形象直观的回放。事故发生时，可以迅速确定相关人员的数量、最近出现位置和时间，为事故抢险提供可靠依据。事故抢险过程中，指挥人员可以在第一时间知道抢险人员与被困人当前所在位置，为事故的抢险赢得宝贵时间。事故发生后可实现：

①实时跟踪：对当前经过基站的人员进行实时显示，可以知道当前指定时间内处于活动状态的人员，直观形象的展示出人员的实时流动状况。

②活动轨迹：可对人员任意时间的活动轨迹进行查询。

③位置查询：可对指定人员当前位置进行查询。

e. 突发事件服务

当出现特殊情况时向相关机构发送带求救的个人位置信息。

2.4 通知与预警

（1）安全诉求

传统标志主要是通过视觉主动提醒来使操作人员避免不安全行为，一般安设在操作现场，传统安全标志很难实现主动提醒：

a. 提醒方式不科学，无电子化管理；

b. 提醒结果无法监督和保障；

c. 现场发生异常时，无法直接快速的对现场作业进行提醒；

d. 难以对历史记录进行追溯和审核；

e. 难以实现预测性提醒，进而对具有潜在问题的人或状况制定特殊的应对策略。

（2）实现方法和功能描述

智能安全提醒采用平台提醒、定位标签提醒、智能广播等实现文字、设备、语音的智能提醒。

在检测到不安全信息时，第一时间进行声、光及无线报警，并同时把报警信息和位置信息以无线传递的方式传递给现场配戴标签的一线作业、监管人员。

定位标签提醒、智能广播发出报警信息后，现场人员根据收到的语音播报提示和声、光、振动报警信息来判断现场报警位置及信息，提前采取安全避让和抢救措施，达到全方位共享报警信息的预警互联，也可有效避免因盲目施救造成的二次伤亡。

结 论

基于物联网的地铁建设人员管理研究，着力解决当前工地现场中人因管理的突出问题--通过智能化安全教育培训，解决劳务人员培训效能低下的痛点；通过行为识别，可及时排查事故隐患；通过定位及虚拟围栏的智能判定与提示，有效改善了有限空间施工交叉作业的轨迹碰撞问题。结合物联网RFID数据采集技术、超带宽技术、Wi-Fi及GPRS等通信网络将数据采集仪、定位基站、监控主机、摄像头、各类传感器及伺服控制器等与服务主机相连接，实现了人员安全教育培训、定位追踪、行为识别、区域准入、通知预警等功能，对作业人员实现自动化实时监管，及时发现遗漏异常行为，提高应急响应速度和事件的处置速度，变被动式管理为主动式智能化管理；同时将施工现场数据资源进行整合，建立各个单项功能间的协同互联机制，可以有效提高工地现场的生产效率、管理效率和决策能力等，实现工地的数字化、精细化、智慧化管理，最终实现让施工现场更安全，建筑品质更可控，让工人的权益更有保障的“多赢”目标。

参考文献：

[1] 城市地铁2019年度统计和分析报告.中国城市地铁协会信息第2期

[2] 海月.基于人因工程的施工人员安全教育系统研究[D].兰州交通大学.2017

[3] 曾浩.工程施工智能安全帽系统研究[D].哈尔滨工业大学.2017