深圳市妈湾跨海通道工程安全风险管控平台

·2022智慧城市先锋榜·入围案例

李保军  金典琦  黎莉

深圳市交通公用设施建设中心

深圳市城市公共安全技术研究院有限公司

深圳城安软通科技集团有限公司

妈湾跨海通道工程位于前海妈湾片区及宝安大铲湾港区，路线全长8.05km，其中前海段2.5km，海域段1.1km，大铲湾段4.45km。盾构段有2.06km，采用两台直径超过15.5m的超大盾构相向掘进，是目前国内最大直径水下盾构工程。妈湾项目地质条件复杂，海底隧道经过两条断裂带，基坑开挖周边环境多为危险化学品使用储存场所，并行开挖处有一高压燃气管线，总体来说滨海大道项目施工难度大，施工风险较高，需要采取切实有效的手段进行管控。为积极落实重点、大型工程项目建设，加强安全风险管理，主动应对严峻的安全生产形势，有效规避或控制工程特殊技术风险，不断提升工程安全风险管理水平，保障项目安全、顺利进行，在妈湾跨海通道（月亮湾大道-沿江高速）工程项目（以下简称“妈湾项目”）建设阶段开发了工程安全风险管控平台。

建设工程安全监管一直是国内外研究的焦点，但是众多工程安全监管智能化的应用仍然未能准确落地。近几年来，由深圳安委办发布的《关于实施遏制重特大事故工作指南构建安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制的意见》（安委办〔2016〕10号）、《标本兼治遏制重特大事故工作指南》（安委办〔2016〕3号）、《关于实施遏制重特大事故工作指南全面加强安全生产源头管控和安全准入工作的指导意见》（安委办〔2017〕10号）等文件均强调加强重点、大型工程项目建设安全监管工作的重要性，提出科技强安，对于大型基础建设项目，特别是地质情况复杂的地下工程施工安全管理，应动态设计、信息化施工，加强地质提前预报及监测预警。

1、总体思路

妈湾项目安全风险管控平台该项目以科学性、系统性、适用性、拓展性为宗旨，打通行业监管部门、建设单位、项目各参建方数据孤岛，融合各方安全管理相关实时数据，定制化开发建设服务于妈湾项目的安全风险管控平台（以下简称“管控平台”），平台以“1+1+N”即1个智慧大脑-1张风险地图-N个应用中心,涵盖了“工程风险事件思维导图”智慧大脑，“风险动态管控”一张图，“驾驶舱总览”、“监测管理”、“鹰眼系统”、“人员管理”、“AI视频监控”、“BIM应用”、“盾构监测预警”、“疫情防控”等N个应用中心，采集、整理、对比、分析多源数据，通过各个应用互联互通，实现对妈湾工程安全风险的动态、精准管控。

2、主要技术成果

2.1驾驶舱总览

驾驶舱承载了项目安全风险的关键信息，对工程安全风险整体态势进行管控。驾驶舱分别展示项目风险等级、盾构机信息、进度管理、关键人员履职、安全教育管理、视频监控预警、AI安全行为预警、疫情防控和风险一张图关键信息。分别接入了监测设备实时数据、产值周报、实名制信息、视频数据和AI实时判定数据。通过多维度、多源数据实时监测，实时反馈，做到对风险事件、现场安全状态实时把握。

图1 驾驶舱

2.2风险动态管控一张图

风险一张图上以GIS+倾斜摄影为承载体，在承载体的基础上搭载了InSAR技术、重大风险源标识等相关技术，点对点管控项目关键风险，如周边填海体沉降、项目关键不良地质，周边风险源实时变化等，通过平台图层设置功能，实现地上或地下、整体或局部的精准管控，除此之外还可以利用平台的功能，标记潜在的风险源，对现场施工人员进行安全交底，不仅可以对整体的风险有清晰的把握，更可以对具体的风险点提前预防。

以详细的风险预评估为基础数据库，预置计算风险系数核心算法，通过底层数据如隐患情况、监测数据、管理动作的信息转化，可对动态变化的工程情况进行实时风险评估，并对重大风险事件进行预警，可为风险管控提供一定的辅助决策作用。

图2 风险一张图

图 3工程风险事件动态一览表

2.3监测管理

平台采用GIS+倾斜摄影+CAD+三维地质+BIM模型为承载体，利用一张图来直观呈现工程相关的多种数据源：监测点数据及预警、风险源分类分级数据、沿线三维地质模型、隧道BIM模型、工程进度等多种数据综合展示，同时该图可进行地质模型显隐、隧道漫游、模型剖切、虚拟钻孔等功能，实现随时随地查看三维地质模型、隧道内外地质情况、模拟钻孔的地质情况等，便于工程人员掌握地质情况。

图4安全监测预警一张图

图5监测点数据、预警机风险事件提示示意图

图6 三维地质模型剖切展示

图7 隧道地质模型漫游、三维地质钻孔模拟展示

2.4人员管理

人员管理模块整合现场出入闸机、实名制与分账制信息、三级教育资料，系统、全面地展示妈湾项目施工各方人员的情况，结合基本信息、三级教育信息、闸机进出场履职信息、特种作业证件信息、两制课程参与信息、单位信息统计等人员管理关键参数，统计性地展示人员管理方向的安全风险，提升项目管理水平，保证项目顺利安全进行。

图8 人员管理模块示意图

2.5盾构信息管理

该模块可实时采集盾构机运行参数，即时呈现关键数据、报警信息：刀盘扭矩和转速、总推力、泥水仓压力、地质超前探、姿态监控、盾尾密封，可以对出渣情况、注浆情况以及开挖面稳定情况进行监控，全方位监控盾构机状态。针对地下大直径盾构施工的复杂特性，结合一环一研判的施工安全管理要求，系统通过预警阈值参数可配置功能，实现每环掘进参数的参数异常风险提示，及时发现参数异常变化并开展风险研判，指导现场施工掘进参数配置，降低施工风险。通过掘进历史参数总结分析，可实时反映盾构超挖、欠挖等施工风险，既可以为盾构施工提供数据依据，也能够预防发生重大风险事件。

图9 盾构机信息示意图

图10 盾构机预警示意图

2.6疫情防控

为应对当前疫情严峻形势，妈湾大道项目人员密集，流动性强，项目人员约2000人左右，疫情防控工作要求高，为了确保施工人员生命健康安全，保证项目在严峻的疫情防控形势下正常运转，系统平台专门开发了防疫模块应用，集成统计了各个工区的核酸检测和疫苗接种情况，并做成统计图表，整体统计疫情防控情况。将防疫模块集成到小程序中，通过手机现场扫描人脸，即可识别出核酸和疫苗相关信息，以及本月出勤情况，做到随时随地、精准定向疫情防控，确保现场防疫安全。

图11 防疫模块示意图

2.7鹰眼管理

通过接入项目鹰眼摄像头数据，以高点视频为基础、增强现实技术为核心，结合前端多维感知设备和业务系统数据，将项目范围内的人、车、事、物等细节信息进行全方位全时段监控。结合AI识别功能，实现管控区域的电子围栏，以及违规行为自动抓拍等功能。通过快速定位和及时处理，增强了指挥调度的及时性，保障安全生产。

图10 视频监控-鹰眼摄像头展示

图11 鹰眼系统模块示意图

妈湾大道项目安全风险管控平台自上线以来，共接入12类4442个监测点，累计录入人员信息三千余人，接入视频93路，接入两台盾构机，获取24类关键参数，识别681件风险事件，对重大风险事件进行了预警几预先管控，极大降低了施工过程中的安全风险，提升了工程监管精细化水平和工作效率。

1、综合研判多源动态信息，辅助开展安全管控与决策

充分利用信息化手段，依托风险评估算法模型，适时获取现场动态信息，掌握施工的时程变化状态，通过数据相关分析及综合判断，有效识别安全风险征兆和程度，根据反馈程序和规定，提示、预测施工安全风险，提出处置措施建议，及时发出预警报警信息，参与应急处置过程，以降低工程安全风险，保障了施工顺利安全，提升整体风险防控水平。

应用案例针对复杂地质情况下大直径盾构掘进施工安全管理工作，在盾构穿越上软下硬地层、断裂带、重要建构筑物的过程中，安全风险管控平台综合了多源、立体安全信息，包括地表沉降、地下水位、建筑物沉降、建筑物倾斜等地面环境信息，盾构机推力、泥水仓压力、贯入度、注浆量等盾构机施工参数，InSAR卫星影像等区域沉降趋势信息、盾构隧道结构收敛等形变信息，应用预警模型及时发布风险提示与安全状态，协助开展信息化施工，截止目前系统平台发布黄色预警5次、橙色预警7次，参建各单位均积极应对，采取措施及时消警，确保了风险可控，无安全事故发生。

2、大幅提升工程监管精细化水平

通过对工程全方位、一体化、全过程、实时监管，对各种监测指标超标、违法行为和安全风险自动发送警报，为科学管理提供服务与保障，全面提升施工监管工作效率，为有效遏制建设工地现场“人”和“物”的不安全行为。

妈湾大道安全风险管控平台坚持立足实际，形成了一系列先进性研究成果，主要先进性如下：

1、信息化开展重大建设工程动态风险评估，创新实现动态设计、信息化施工。通过平台对工程及周边进行静态和动态安全风险评估；平台实时采集施工单位监测和第三方监测的自动化监测数据，定时采集人工监测数据，利用大数据神经网络深度学习算法分析监测数据、巡检报告、隐患记录，评估安全状态和风险等级，通过监测数据报警引发风险事件的报警，再通过风险事件相关联的所有风险源、监测点进行动态管理分析，精准确定风险源和监测点的位置和状态，为安全管控提供辅助决策支持。

2、基于多元模型数字资产，打造重大建设工程安全风险动态管控平台，充分融合BIM、GIS、三维地质模型、CAD图纸等多源数据，精准定位重大风险源、安全监测点位，结合数值建模仿真、大数据、云计算、AI人工智能、边缘计算、数据直连等前沿科技，构建施工质量安全数据获取、汇集、统计、分析预警的数字孪生信息化平台，应用智能感知设备数据解析技术、视频AI识别技术、InSAR卫星影像解析技术、地质结构数字化技术等新技术，对多个模型的数据信息进行结构化应用，将施工现场在虚拟空间中完成映射，打通施工、监理等参建各方的安全监测数据壁垒，结合妈湾大道工程特殊的地质条件与建设全过程安全管理要求，构建施工安全状态评估与风险预警模型，实现对质量安全管理、重大风险工况的实时监控预警，支撑项目安全风险管控辅助实施决策。