在工程建设领域,安全与质量是永恒的主题。传统的监理隐患排查工作,往往依赖于监理人员的现场巡查、经验判断和事后整改,呈现出“被动响应、点状检查、滞后处理”的特点。这种方式虽然在一定程度上保障了工程安全,但随着工程规模日益庞大、结构日趋复杂、施工环境多变,其局限性也愈发明显:检查覆盖面有限、问题发现不及时、整改闭环难追踪、风险预警能力弱。因此,将传统被动检查转变为主动预防与智能预警的系统性工程,已成为现代工程监理转型升级的核心亮点与必然趋势。这一转变不仅是技术的革新,更是管理理念、工作流程和风险防控体系的全面重塑。

一、 从“被动检查”到“主动预防”:理念与流程的重构

传统监理检查如同“消防队”,哪里出现隐患就扑向哪里。而主动预防则要求监理工作前移,成为“风险分析师”和“流程设计师”,在隐患萌芽之前就将其识别并消除。

1. 风险前置识别与分级管控

主动预防的核心在于建立基于风险的分级管控体系。监理工作不再是对所有环节平均用力,而是将资源集中在高风险区域和关键工序上。

  • 风险识别清单化:在项目启动阶段,监理团队需联合设计、施工、业主方,依据工程特点、地质条件、环境因素、施工工艺等,编制《项目专项风险识别清单》。例如,对于深基坑工程,清单需明确列出“支护结构变形”、“地下水位突变”、“周边建筑物沉降”等风险点。
  • 风险评估与分级:对识别出的风险点,采用LEC法(作业条件危险性评价法)或类似方法进行评估,确定风险等级(如重大、较大、一般、低风险)。例如,一个位于城市核心区的超高层建筑,其“塔吊倾覆”风险因影响范围大、后果严重,可被评定为重大风险。
  • 制定针对性预防措施:针对不同等级风险,制定差异化的预防措施。对于重大风险,需编制专项方案,并组织专家论证。例如,针对“塔吊倾覆”风险,预防措施包括:严格审查塔吊安装拆卸方案、检查基础承载力、监测塔吊垂直度、设置风速预警阈值等。

2. 流程再造与标准前置

将质量与安全标准融入施工流程的每一个环节,实现“过程控制”而非“结果检验”。

  • 工序交接标准化:建立严格的工序交接制度。例如,钢筋绑扎完成后,监理需在“钢筋隐蔽工程验收记录”上签字确认后,方可进行下一道工序(如模板安装)。这确保了前道工序的质量达标,避免了问题累积。
  • 材料设备进场预控:将材料检验从“事后抽检”变为“进场前预控”。要求施工单位在材料进场前提交样品、合格证、检测报告,监理进行审核并封样。例如,对于防水卷材,不仅要看检测报告,还需现场取样送检,合格后方可使用。
  • 技术交底深度参与:监理应深度参与施工前的技术交底,确保施工班组清晰理解设计意图、质量标准和安全要点。例如,在混凝土浇筑前,监理需确认施工方已对振捣工进行交底,明确了振捣时间、间距和防止漏振、过振的措施。

案例说明:某大型商业综合体项目,监理团队在基坑开挖前,通过风险评估识别出“临近地铁隧道保护”为重大风险。他们没有等到开挖后监测数据超标再处理,而是主动采取了以下预防措施:

  1. 方案预控:审查并优化了基坑支护方案,增加了对地铁隧道的专项保护措施(如采用隔离桩、分块开挖)。
  2. 监测预控:在开挖前一周,就在地铁隧道内布设了自动化监测点,设定预警值(如位移累计达10mm即预警)。
  3. 过程预控:要求开挖过程严格遵循“分层、分段、对称、平衡”原则,并安排专人实时查看监测数据。 结果,在整个开挖过程中,隧道位移始终控制在5mm以内,远低于预警值,成功避免了可能发生的重大安全事故。这就是主动预防的价值——将风险化解在发生之前。

二、 从“人工巡查”到“智能预警”:技术赋能与数据驱动

智能预警是主动预防的技术支撑,它利用物联网、大数据、人工智能等技术,实现对隐患的实时感知、自动分析和提前预警,极大提升了排查的效率和精准度。

1. 物联网(IoT)实时监测网络

在关键部位和危险源部署传感器,构建“感知神经网络”,实现7x24小时不间断监测。

  • 结构安全监测:在深基坑、高支模、大跨度结构等关键部位,安装应变计、位移计、倾角仪、沉降观测点等传感器。数据通过无线网络(如4G/5G、LoRa)实时传输至云平台。

    • 示例代码(数据模拟与阈值判断)

      # 模拟从传感器读取的基坑支护桩水平位移数据
      import random
      import time
      
      # 设定预警阈值(单位:毫米)
      WARNING_THRESHOLD = 15  # 预警值
      ALARM_THRESHOLD = 25    # 报警值
      
      
      def read_sensor_data(sensor_id):
          """模拟读取传感器数据,实际中通过API调用硬件接口"""
          # 模拟数据在0-30mm之间波动
          displacement = random.uniform(0, 30)
          return {
              'sensor_id': sensor_id,
              'timestamp': time.time(),
              'displacement': round(displacement, 2)
          }
      
      
      def monitor_and_alert(data):
          """监测数据并触发预警"""
          displacement = data['displacement']
          if displacement >= ALARM_THRESHOLD:
              print(f"【严重报警】传感器 {data['sensor_id']} 位移值 {displacement}mm 超过报警值 {ALARM_THRESHOLD}mm!")
              # 实际中会触发短信、APP推送、声光报警等
          elif displacement >= WARNING_THRESHOLD:
              print(f"【预警提示】传感器 {data['sensor_id']} 位移值 {displacement}mm 超过预警值 {WARNING_THRESHOLD}mm。")
          else:
              print(f"【正常】传感器 {data['sensor_id']} 位移值 {displacement}mm 正常。")
      
      # 模拟持续监测
      while True:
          sensor_data = read_sensor_data('Pile-01')
          monitor_and_alert(sensor_data)
          time.sleep(5)  # 每5秒读取一次
      

      这段代码模拟了一个基坑位移监测场景。实际系统中,数据来自真实传感器,预警规则更复杂(如考虑变化速率),并能自动通知相关责任人。

  • 环境安全监测:在施工现场部署扬尘噪声监测仪、温湿度传感器、风速仪等。当扬尘浓度超标时,系统可自动联动喷淋系统进行降尘;当风速超过6级时,自动预警塔吊停止作业。

2. 视频智能分析与AI识别

利用施工现场的摄像头,结合计算机视觉技术,自动识别不安全行为和状态。

  • 人员行为识别:通过AI算法识别未佩戴安全帽、未系安全带、违规进入危险区域(如基坑边缘、吊装区域)等行为。

    • 技术实现思路

      1. 数据采集与标注:收集大量施工现场图片/视频,标注出“安全帽”、“安全带”、“危险区域”等目标。
      2. 模型训练:使用目标检测算法(如YOLOv5、Faster R-CNN)训练模型,使其能准确识别目标。
      3. 部署与推理:将训练好的模型部署到边缘计算设备或云端,对实时视频流进行分析。
      # 伪代码示例:使用预训练模型进行安全帽检测(概念性展示)
      import cv2
      from some_ai_library import load_model, detect_objects
      
      # 1. 加载训练好的安全帽检测模型
      model = load_model('hardhat_detection_model.pth')
      
      # 2. 打开摄像头或视频流
      cap = cv2.VideoCapture(0)  # 或视频文件路径
      
      
      while cap.isOpened():
          ret, frame = cap.read()
          if not ret:
              break
      
      
          # 3. 使用模型进行目标检测
          detections = detect_objects(model, frame)
      
      
          # 4. 遍历检测结果,绘制边界框和标签
          for det in detections:
              if det['class'] == 'person' and det['confidence'] > 0.8:
                  # 检查是否佩戴安全帽
                  if not has_hardhat(det):  # 假设有函数判断是否戴帽
                      # 在图像上绘制红色框并标注“未戴安全帽”
                      cv2.rectangle(frame, (det['x1'], det['y1']), (det['x2'], det['y2']), (0, 0, 255), 2)
                      cv2.putText(frame, 'NO HARDHAT', (det['x1'], det['y1']-10), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, (0,0,255), 2)
                      # 触发报警逻辑
                      trigger_alert('未佩戴安全帽', det['location'])
      
      
          # 显示结果
          cv2.imshow('Safety Monitoring', frame)
          if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
              break
      
      
      cap.release()
      cv2.destroyAllWindows()
      

      注意:以上为概念性伪代码,实际应用需要复杂的模型训练和工程部署。但其核心逻辑清晰:通过AI自动识别违规行为,替代人工盯屏。

  • 设备状态识别:识别塔吊吊物超载、吊臂碰撞风险、施工电梯门未关闭等。

3. 大数据分析与风险预测

将物联网数据、视频分析结果、人工检查记录、历史事故数据等整合到统一平台,利用大数据分析和机器学习模型,进行风险预测。

  • 风险热力图:基于历史数据和实时数据,生成施工现场的“风险热力图”,直观展示不同区域、不同时段的风险等级,指导监理人员进行重点巡查。
  • 趋势预测:通过分析结构监测数据的变化趋势,预测未来一段时间内可能发生的问题。例如,通过分析基坑位移数据的加速度,预测是否可能发生坍塌。
  • 关联分析:分析不同风险因素之间的关联性。例如,分析发现“夜间施工”与“高处坠落事故”存在强关联,从而建议加强夜间照明和安全监护。

三、 系统性工程:构建闭环管理与协同平台

将主动预防与智能预警整合为一个系统性工程,需要构建一个集“感知、分析、预警、处置、反馈”于一体的闭环管理平台,并实现多方协同。

1. 闭环管理流程

  1. 智能感知:通过IoT、视频、人工巡检APP等多渠道采集数据。
  2. 自动分析:平台利用规则引擎和AI模型,对数据进行分析,识别隐患(如位移超限、违规行为)。
  3. 分级预警:根据隐患等级,自动触发不同级别的预警(如APP推送、短信、电话、现场广播)。
  4. 任务派发:系统自动生成整改任务,派发给指定的责任人(如施工班组长、安全员),并设定整改时限。
  5. 现场处置:责任人接收任务,现场处理隐患,并通过APP上传整改前后的照片、视频等证据。
  6. 验证闭环:监理人员或系统自动验证整改效果(如复查监测数据、审核上传证据),确认隐患消除后关闭任务。
  7. 数据分析:所有过程数据沉淀到平台,用于后续分析,优化风险模型和管理策略。

2. 协同平台架构

一个典型的智能监理平台可能包括以下模块:

  • 数据中台:汇聚所有来源的数据(IoT、视频、BIM、文档、人工录入)。
  • AI中台:提供模型训练、部署和推理服务,支撑视频分析、风险预测等。
  • 业务中台:封装隐患排查、整改跟踪、风险评估、报表统计等核心业务逻辑。
  • 应用层:面向不同角色(总监、专业监理、施工方、业主)的PC端和移动端应用。
  • 集成接口:与BIM系统、项目管理系统、政府监管平台等对接。

案例说明:某智慧工地平台实现了上述闭环。一次,系统通过视频AI发现某工人在未系安全带的情况下进行高处作业。平台立即:

  1. 向该工人所在区域的安全员手机APP推送报警信息,并附带现场截图。
  2. 同时,向监理工程师项目经理发送通知。
  3. 安全员收到后,立即赶往现场制止,并通过APP记录处理过程。
  4. 整改完成后,安全员上传整改照片,监理工程师在APP上确认,任务关闭。
  5. 该事件数据被记录,用于分析该区域、该班组的高风险行为频率,为后续针对性培训提供依据。

四、 实施挑战与未来展望

挑战

  1. 初期投入成本高:传感器、摄像头、平台开发等需要较大投资。
  2. 数据质量与标准:多源数据格式不一,需要统一标准才能有效整合。
  3. 人员技能转型:传统监理人员需要学习使用新工具、理解数据报告,从“检查员”转变为“数据分析师”。
  4. 制度与流程适配:现有监理规范和合同条款可能需要更新,以适应智能化工作模式。

未来展望

  1. 数字孪生深度融合:将BIM模型与实时监测数据结合,构建工地的“数字孪生体”,实现更直观的模拟、预测和决策。
  2. AI模型持续进化:随着数据积累,AI识别的准确率和风险预测的精度将不断提高。
  3. 自动化处置:对于某些简单隐患(如扬尘超标),系统可直接联动设备(如开启喷淋)进行自动处置。
  4. 行业标准统一:随着技术成熟,行业将形成统一的智能监理数据标准和接口规范。

结论

将监理隐患排查从传统被动检查转变为主动预防与智能预警的系统性工程,是工程监理领域的一次深刻革命。它通过风险前置识别、流程标准再造实现了从“事后救火”到“事前防火”的主动预防;通过物联网实时监测、AI视频分析、大数据预测实现了从“人工巡查”到“智能预警”的技术飞跃;最终通过闭环管理平台和多方协同,将所有环节整合为一个高效、精准、可追溯的风险防控体系。尽管面临成本、标准和人员转型等挑战,但其带来的安全效益、质量提升和管理效率的飞跃是毋庸置疑的。这不仅是技术的应用,更是工程管理理念的升级,是构建未来“智慧工地”和“韧性工程”的基石。