可穿戴技术在建筑施工人员安全管理中的应用.doc

1、1可穿戴技术在建筑施工人员安全管理中的应用摘要： 通过对可穿戴技术的介绍，将可穿戴设备运用到建筑施工人员安全管理中，建立一套基于可穿戴技术的建筑施工人员生命体征监测系统。利用智能手环实时监测施工人员生命体征，保证施工人员身体及工作状况良好，从根本上避免施工人员因身体状况而引发的安全事故。此方法不仅是实现建筑施工人员全面安全管理的关键途径，同时也是建筑施工人员安全管理发展的新亮点。 Abstract： Through the introduction of wearable technology， wearable devices are used in the safety managemen

2、t of construction personnel to establish a set of vital sign monitoring system for the construction personnel based on the wearable technology. The intelligent bracelet is used to monitor the vital signs in real time， ensure the good body and working conditions of the construction personnel so as to

3、 fundamentally avoid the safety accidents caused by physical conditions of the construction personnel. This method is not only the key to realize the comprehensive security management of the construction personnel， but also a new luminescent spot of the development of the safety management of constr

4、uction personnel. 2?P 键词： 可穿戴技术；施工人员安全管理；人员生命体征 Key words： wearable technology；construction personnel safety management；staff vital signs 中图分类号：F279.23 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）07-0039-03 0 引言 随着经济转型的不断推进， “新经济”模式已经诞生。建筑业作为国家发展的重要支柱产业，要想有所突破，实现利益最大化就必须改革创新。同时，建筑业是一个高风险行业，施工现场人员安全事故的频发对社会经济和人民的生活造

5、成严重不可逆转的影响。因此，在建筑工程项目关心的工期、质量、成本、安全等因素中，注重建筑施工人员安全管理不仅是工程项目本身的诉求，也是保证实现项目目标的必然要求。人是施工人员安全管理中的关键因素，在传统的建筑施工人员安全管理中，却往往忽略了最重要的人的因素，而人员自身的身体状况不仅直接影响到人员安全管理，而且也会影响到整个项目的质量、进度等，因此，对施工人员自身状况进行有效的监测是解决安全事故频发的根本途径。可穿戴技术是现国内外新兴的一门先进的技术，具有广大的发展前景，将可穿戴技术与建筑施工人员安全管理相结合不仅是行业发展的必然趋势，同时也是新的创新点。一种基于可穿戴设备的建筑施工人员安全管理

6、可以从根本上解决施工人员安全隐患，通过监测施工现场每一位施工人员的血压、心率、体温、血氧饱和度以及呼吸频率等生命体征，保证施工人员自身状况良好，避免发生因施工人员身体状况而引起的在安全事故，3有效的减少人员生命安全事故的发生。 1 相关概念与技术 可穿戴技术（Wearable Technology）是一种微型的、穿在身上的计算机系统，是一种新型的人机交互形式，具有可随身携带、易于使用、解放双手、无线数据传输、长时间连续工作等特点1。而智能可穿戴设备则是一种可以穿在身上或贴近身体并能发送和传递信息的计算设备，利用传感器、射频识别、全球定位系统等信息传感设备，接入移动互联网，实现人与物随时随地的信

7、息交流2。目前，可穿戴技术是各大高科技企业争先研究的热点技术之一，其应用主要集中在医疗、军事、工业、消防等重要领域，很少涉足建筑业。可穿戴设备种类繁多，按照不同的分类方式，可以划分出不同类型，最常见的划分方式就是按照应用功能或者佩戴位置进行分类。按应用功能分类主要是人体健康、运动追踪类、综合智能终端类以及智能手机辅助类，按佩戴位置分类只要是手（臂）环类、手表类和眼睛类。 智能可穿戴设备的发展离不开关键技术的支持，这些技术可划分为感知层、个人服务层以及后台服务层等，所涉及的关键技术主要包括语音识别、眼球追踪、骨传感技术、低功耗互联技术等2。感知层是由于人体相关生理参数和运动状态密切相关，因此监测

8、用户的生理参数，并且知道人员处在何种运动状态下，可以区分人体是由于剧烈运动引起的生理异常或者疾病引起的病理性生理异常，对准确判断用户的身体健康有重要的意义2；个人服务层包括各个模块，对不同的分类器执行不同的算法，将结果列入历史运动状态中进行判断；后台服务层则是对系统4采集到的数据进行分析和处理。 目前，可穿戴技术已经进入到高速发展时期，各种可穿戴设备层出不穷，其便捷性和智能性成为我们监测施工人员生命体征的首选。因此，基于可穿戴技术原理，结合建筑施工人员安全管理的特点，采用可穿戴设备来实时监测施工人员基本生命体征，建立以智能手环为基础的监测系统，优化传统人员安全管理系统，有效减少因人员身体状况而

9、引发的安全事故，保证每一位施工人员身体健康，一旦身体异常能够及时救治。2 基于可穿戴技术的施工人员生命体征监测系统 2.1 系统说明 结合建筑工程施工人员现场作业的特点，基于可穿戴技术的施工人员生命体征监测系统是利用可穿戴设备对现场施工人员的血压、心率、体温、血氧饱和度以及呼吸频率等生命体征进行实时监测，保证每个现场的施工人员身体及工作状态良好，如果人员感到身体不适或者发生意外，可以及时通过智能手环发出预警或进行报警的智能监测系统，大大减少因施工人员身体状况或突发意外而引起的人员安全事故。此外，系统还将采集到的人员生命体征信息进行存储和分析，并绘制动态体征图，便于企业合理的安排施工人员进行体检

10、、就医或培训，确保所有施工人员身体状况良好，有个好的工作状态，这样不仅提高了工作效率，而且也从根本上减少了人员伤亡事故的发生。整个系统主要流程如图 1 所示。 2.2 系统组成 该系统主要由数据采集、数据传输以及数据处理三大部分组成5。 5数据采集是通过智能手环中的各类传感器自动对建筑施工人员的血压、心率、体温、血氧饱和度以及呼吸频率等生命体征进行动态监测，其中，血压检测采用无创袖套间接方式3，心电检测采用三电极胸部检测方法3，体温测量则采用美国 DALLAS 公司生产的高精度集成温度传感器 DS16243，血氧饱和度检测采用指端脉搏光电检测法，呼吸检测选用阻抗法，这样医学先进的检测方法的模块

11、组合应用大大简化了传统的测量模式，实现了管理人员对施工人员的动态监测和智能管理。 数据传输主要包括两部分，一是将智能手环中通过传感器采集到的人员生命体征信息传输到管理平台的数据库，二是智能手环之间的通讯信息传输。在整个施工现场内的数据传输是以无线局域网（WiFi）方式实现，而智能手环之间的通讯是通过蓝牙实现，以在远离施工现场或者WiFi 信号弱的地方进行作业时则以全球定位系统（GPS）和第四代（4G）无线通信方式实现1。 数据分析处理是将系统中通过传感器采集到的数据与设定值进行对比分析，一旦发生异常就会向管理人员和该施工人员发出预警，使施工人员能够得到及时的救助。 2.3 系统运作方式 建筑施

12、工人员生命体征监测系统是基于可穿戴技术，实现人员生命体征实时监测的智能系统，本文的中的可穿戴设备主要是指智能手环，它是在传统的电子手表的基础上安装 APP 软件、WiFi模块、全球移动通讯系统（Global System for Mobile Communication，GSM） 、GPS 模块、温度传感器、脉搏传感器、蓝牙、麦克风、扬声器、报警按钮、中央处理器（Central Processing 6Unit，CPU） 、锂电池等1。 建筑施工人员生命体征监测系统的工作方式：首先，使用智能手环上专用 APP 设置施工人员姓名和工号，使得工人、工号以及智能手环一一对应；其次，温度传感器和脉搏传

13、感器等会对施工人员的血压、心率、体温、血氧饱和度以及呼吸频率等生命体征进行采集和监测；再次，将采集到的人员生命体征信息进行判断和存储；最后，当系统判断出某施工人员身体状况出现异常时，及时发出预警并通知管理人员到场进行处理；当施工人员自己发觉身体异常时，可以自助拨打电话进行救助，紧急时可以进行手动报警。 此外，智能手环上通过蓝牙进行通讯的功能将各个施工人员联系起来，一旦一人发出警报，离他最近的施工人员也会收到讯号，及时赶往救援，为管理人员以及医护人员争取更多时间，减少施工人员因无法及时救援而发生的安全事故。系统具体运作方式如图 2 所示。 3 施工人员生命体征监测系统的应用 3.1 项目简介 本

14、文所研究的项目案例是西安某高端住宅，位于西安市高新区的核心区域，项目总建筑面积约为 57 万平方米，地上建筑面积约 45 万平方米，地下建筑面积约 11 万平方米，其中包含住宅 13 栋、公寓 5 栋、商业 6 栋、幼儿园 1 栋、地下车库及其他配套设施建筑，容积率为 5.69，绿地率为 32%，工程项目总造价约 60 亿元，是目前西高新区域内少有的中高端项目，建成后将成为西高新的一个地标性建筑。该项目由某实业开发，某工程局总承包、所建建筑主要是框架-剪力墙结构和剪力墙结构。项目的施工现场及效果图如图 3 所示。 73.2 系统应用 目前可穿戴技术在建筑行业中的应用主要是安全管理方面，据项目工

15、程部不完全统计，项目共有作业班组 20 余组，其中包括木工组、钢筋组、架子工组、油漆工组等，每组 6 到 8 人，在正常工作时间内平均有 150 个施工人员在同时工作。结合系统特点及成本约束，针对该项目，从开工即对项目配置 150 个智能手环循环运用，建立施工人员生命体征信息档案库，并设置了一个三人组的安全管理办公室，将采集来每个施工人员的生命体征信息进行存储和分析，以便对施工人员的生命体征进行有效的?时监控。每个施工人员在拿到智能手环的时候需要一键重置个人信息，输入自己的姓名、工种和编号，便于监测和记录每一位施工人员工作中的生命体征。 这种基于可穿戴技术的施工人员生命体征监测系统主要用于本项

16、目施工的劳务人员，如木工、架子工等，通过智能手环上的各种传感器采集施工人员的血压、心率、体温、血氧饱和度以及呼吸频率等生命体征信息，将采集的信息传输至安全管理平台进行存储和判断，系统平台及时作出反馈，保证施工人员身体状况良好且能够进行正常的施工作业。 基于可穿戴技术的施工人员生命体征监测系统极大的优化了传统的施工人员安全管理，提高了建筑工程生产的效率。通过实时对施工人员生命体征进行有效的监测，系统及时发出预警，排除施工人员人身的潜在安全隐患，避免意外事故的发生，而自助报警则可以保证施工人员能够得到及时的救助，为生命赢得时间，保障了施工人员生命财产的安全。3.3 应用效果 据国家住建部统计，20

17、16 年上半年，全国共发生房屋8市政工程生产安全事故 263 起、死亡 296 人，比去年同期事故起数增加57 起、死亡人数增加 38 人，详见图 4，同比分别上升 27.67%和14.73%。2016 年上半年，全国有 30 个地区发生房屋市政工程生产安全事故，其中有 12 个地区的死亡人数同比上升6。 在严峻的建筑生产安全的背景下，该总承包单位安全管理的历史统计资料表明：当项目总建筑面积小于等于 10 万平方米，发生生产安全事故小于等于 5 起，伤亡人数小于等于 1 人；总建筑面积大于 10 万平方米且小于 30 万平方米，发生安全生产事故大于 5 起且小于等于 8 起，伤亡人数小于等于

18、2 人；总建筑面积大于 30 万平方米且小于等于 60 万平方米，发生安全生产事故大于 8 起且小于等于 10 起，伤亡人数小于等于 3 人；?建筑面积大于60 万平方米且小于等于 90 万平方米，发生安全生产事故大于 10 起且小于等于 12 起，伤亡人数小于等于 4 人；总建筑面积大于 90 万平方米且小于等于 120 万平方米时，发生安全生产事故大于 12 起且小于等于 15起，伤亡人数小于等于 5 人；总建筑面积大于 120 万平方米时，预估发生安全事故不少于 15 起，伤亡人数不少于 5 人，该总承包单位无承包总建筑面积大于 120 万平方米的项目的安全管理历史资料，此部分相关统计数

19、据尚不完善，仅做参考。 此项目是该承包单位首次应用基于可穿戴技术的施工人员生命监测系统，自项目 2014 年 7 月开工至 2015 年 9 月，安置区的 H1 到 H5 号楼顺利封顶，总建筑面积约 10 万平方米，期间未发生任何人员伤亡的重大安全事故。项目开发区于 2015 年 3 月开工，A1 到 A13 号楼，共计 13 幢楼，总建筑面积约 46 万平方米。开发区施工期间，截止 2016 年底，累9计发生安全事故 3 起，未有人员伤亡。从承包单位角度看，系统初期的应用效果很理想，不仅大大减少了安全事故的发生，实现了零伤亡，而且打破了承包单位安全管理历史统计资料的记录，同时也创造了该企业甚

20、至建筑业新的安全管理记录。 4 结语 本文将可穿戴技术引入建筑施工人员安全管理之中，运用可穿戴设备，提出了一套基于可穿戴技术的施工人员生命体征监测系统，并论述了该系统应用的原理技术和运作方式。将可穿戴技术与建筑工程相结合是行业发展的新方向，在建筑工程领域有非常广阔的发展前景。可穿戴技术在建筑施工人员安全管理中的应用大大优化了传统施工人员全面安全管理，从根本上解决了人员安全管理中因人员自身的因素造成的安全隐患，将建筑工程施工人员安全管理提升到更高层次的科学化、智能化管理水平，实现了建筑施工人员安全管理质的飞跃。 尽管如此，可穿戴技术在我国的发展仍然处于初级阶段，其可穿戴设备相应的产业链、商业模式

21、都还没有成型，主要存在：多为智能手机“配件” ，独立性不强；功能尚不完善，专属应用较少；以数据为中心，用户体验差；电池技术亟待升级；费用昂贵，渗透率低等一系列问题，要广泛的将可穿戴技术应用到建筑施工人员安全管理中还有很长的路要走，但随着信息技术的不断发展，这些问题会迎刃而解，建筑施工人员安全管理系统也将更加先进，更加完善。 参考文献： 1郭雨松，于振，赵炜妹.基于可穿戴技术的电力作业安全监护平10台研究J.电力信息通信技术，2015：13（1）. 2谢俊祥，张琳.智能可穿戴智能设备及其应用J.中国医疗器械信息，2015（3）. 3林金朝.可穿戴式生命体征监护设备的研制J.传感技术学报，2009：22（5）. 4白玉新.可穿戴设备J.2014-05-11. 5徐蕾，陈敏亚.可穿戴医疗设备在医疗监测体系中的应用J.中国数字医学，2015：10（5）. 6住建部.住建部通报 2016 上半年工程安全事故情况，共 263 起死亡 296 人Z.住建部，2016-08-02. 7郭琪，杨勇强.可穿戴智能设备发展浅谈J.经济生活文摘，2013（3）：539-540. 8刘思言.可穿戴智能设备市场和技术发展研究J.现代电信科技，2014（06）：20-24.