基础设施工程建设安全智能管控理论与实践

　　本书基于金沙江下游梯级水电站的安全智能化管理实践，系统梳理了工程建设安全管理的变革与启示，提出智能化闭环安全管理理论，以“人-机-环-管”四要素为基础，“事前源头管理、事中过程管理、事后结果管理”三阶段为主线，“全面感知、真实分析、实时控制、持续优化”闭环控制为核心，研究工程建设各类安全风险“感知、识别、判断、推送、整改、闭合、改进”的智能化管控体系。围绕“危险源辨识、风险评价和分级管控，准入与轨迹、隐患排查治理，安全效果评价”等重点环节，研发安全隐患排查治理系统Wesafety，做好“事前、事中、事后”三阶段安全隐患风险管控，在人员、车辆、缆机、环境等安全管理中进行了成功的验证。

　　樊启祥，教授级高工，水利水电工程专家。2018年1月底前任中国三峡集团副总经理，现任中国华能集团副总经理。长期在大型水电工程建设一线从事技术和管理工作。获授权发明专利20余项，发表论文90余篇，获国家科技进步二等奖4项、省部级与行业级科技奖励30余项。入选国家“百千万人才工程”、国家突出贡献中青年专家，享受国务院政府特殊津贴。获中国管理年度价值人物（2019）、第十二届光华工程科技奖、中华国际科学交流基金会第三届杰出工程师奖、中国电力科学技术杰出贡献奖（2017）、首届中国大坝杰出工程师奖（2016）。

第1 章　安全管理概述                     1
1.1　工程安全管理发展历程                  1
1.1.1　工程安全管理发展                 1
1.1.2　水电工程安全管理发展               4
1.2　水电工程安全管理特点与挑战               5
1.2.1　特点                       5
1.2.2　挑战                       7
1.3　安全智能化管理发展必要性与趋势             9
1.3.1　必要性                      9
1.3.2　趋势                       11
第2 章　安全管理变革与启示                 14
2.1　安全管理理论                      14
2.1.1　事故致因理论                   14
2.1.2　现代管理理论                   17
2.1.3　系统管理理论                   18
2.1.4　数据分析理论                   18
2.2　安全管理方法                      19
2.2.1　基于知识驱动的安全管理方法            19
2.2.2　基于模型驱动的安全管理方法            20
2.2.3　基于数据驱动的安全管理方法            21
2.2.4　基于混合驱动的安全管理方法            22
基础设施工程建设安全智能管控理论与实践
VI
2.3　安全管理变革                      22
2.3.1　经验式的安全管理                 22
2.3.2　制度化的安全管理                 23
2.3.3　风险预控的安全管理                23
2.3.4　大数据化的安全管理                24
2.4　安全管理变革的启示                   24
2.4.1　理论创新是安全智能化的前提            24
2.4.2　提高安全意识是管理的核心             25
2.4.3　风险评价与隐患排查是安全的支柱          26
2.4.4　创新性技术的发展是变革的支撑           26
2.4.5　内涵式安全文化是发展的结果            27
第３章　智能安全闭环管理理论                28
3.1　工程安全事故发生机制                  28
3.1.1　安全事故发生特征                 28
3.1.2　安全隐患发生特征                 29
3.1.3　安全事故原因分析                 31
3.1.4　安全事故发生机制                 34
3.2　工程安全管控人本模型                  35
3.2.1　意识与理念——安全管理之大脑           35
3.2.2　过程管理——安全管理之躯干            36
3.2.3　风险管控与隐患排查——安全管理之左膀右臂     36
3.2.4　科技兴安与安全文化——安全管理之支柱       37
3.3　智能安全闭环控制管理理论                38
目 录
VII
目 录
3.3.1　闭环控制基本概念                 38
3.3.2　智能安全闭环控制                 38
3.3.3　安全闭环控制算法                 40
3.3.4　安全闭环控制实践                 43
第4 章　智能安全管控体系                  48
4.1　管控体系内涵与特征                   48
4.1.1　内涵                       48
4.1.2　特征                       52
4.2　管控框架与体系                     53
4.2.1　框架                       53
4.2.2　体系                       53
4.3　管控编码                        56
4.3.1　事故隐患分类编码                 56
4.3.2　事故隐患描述编码                 58
4.4　管控关键支撑技术                    62
4.4.1　智能识别                     62
4.4.2　BIM 模型                     63
4.4.3　定位技术                     63
4.4.4　拓展现实                     64
4.4.5　物联网与人工智能                 65
4.4.6　区块链与云计算                  66
4.4.7　生物识别与社交媒体                66
4.4.8　知识获取与表达                  67
基础设施工程建设安全智能管控理论与实践
VIII
第5 章　人员安全智能管理                  69
5.1　管理难点及要素                     69
5.1.1　管理难点                     69
5.1.2　闭环管理参数                   70
5.2　管理方法                        72
5.2.1　多场景施工人员安全定位              72
5.2.2　人员定位技术及模式                73
5.2.3　人员安全行为分析算法               74
5.2.4　人员安全数据学习                 78
5.3　人员定位智能管理系统                  82
5.3.1　背景目标                     82
5.3.2　系统组成                     82
5.3.3　系统架构                     83
5.3.4　主要功能                     84
5.4　应用效果                        86
第6 章　车辆安全智能管理                  87
6.1　管理难点及要素                     87
6.1.1　管理难点                     87
6.1.2　闭环管理参数                   88
6.2　管理技术与方法                     90
6.2.1　车辆定位技术                   90
6.2.2　智能终端联网技术                 92
6.2.3　土石方平衡调用技术                93
目 录
IX
6.2.4　智能交通调度技术                 96
6.3　车辆安全智能管理系统                  98
6.3.1　背景目标                     98
6.3.2　系统组成                     98
6.3.3　系统架构                    100
6.3.4　主要功能                    100
6.4　应用效果                       105
第7 章　缆机安全智能管理                  107
7.1　管理难点及要素                    107
7.1.1　管理难点                    107
7.1.2　闭环管理参数                  109
7.2　管理技术与方法                    110
7.2.1　缆机防碰撞技术                 110
7.2.2　司机防疲劳技术                 114
7.2.3　极端天气缆机预警控制方法            115
7.2.4　缆机混凝土吊运方法               117
7.3　管理系统                       119
7.3.1　背景目标                    119
7.3.2　系统组成                    119
7.3.3　系统架构                    120
7.3.4　主要功能                    121
7.4　应用效果                       123
基础设施工程建设安全智能管控理论与实践
X
第8 章　环境安全智能管理                  126
8.1　管理难点及要素                    126
8.1.1　管理难点                    126
8.1.2　闭环管理参数                  129
8.2　泥石流安全风险管控                  129
8.2.1　管理技术与方法                 129
8.2.2　管理系统                    129
8.2.3　应用效果                    132
8.3　围岩变形支护预警及管理                133
8.3.1　管理技术与方法                 133
8.3.2　管理系统                    134
8.3.3　应用效果                    138
8.4　地下洞室通风管控                   139
8.4.1　管理技术与方法                 139
8.4.2　通风效果                    145
8.5　液氨监控预警                     147
8.5.1　管理技术与方法                 147
8.5.2　管理系统                    148
8.5.3　应用效果                    150
第9 章　安全隐患排查系统与数据学习             151
9.1　微安全管理理论与系统                 151
9.1.1　微安全管理理论                 151
9.1.2　Wesafety 系统研发及架构             152
目 录
XI
9.1.3　Wesafety 系统功能                154
9.2　水电施工安全动态评价体系               158
9.2.1　工程安全管理层次分析法             158
9.2.2　水电工程隐患分层模型              159
9.2.3　层次分析法构造对比矩阵             162
9.2.4　权重确定                    163
9.3　基于隐患数据协作关系分析               164
9.3.1　个体协作网络                  164
9.3.2　单位协作网络                  165
9.4　基于CNN 的典型安全隐患数据学习           170
9.4.1　CNN 学习与挖掘方法               170
9.4.2　白鹤滩典型隐患学习分析             174
9.5　应用效果                       177
9.5.1　安全隐患上报—整改情况             177
9.5.2　参建单位行为及行为人分析            178
9.5.3　现场安全管理效果                181
第10 章　智能安全管理文化                  182
10.1　智能安全文化背景与特点                182
10.2　内涵式文化新理念                   183
10.2.1　构建原则                   184
10.2.2　文化特性                   185
10.2.3　文化指标                   186
10.2.4　文化内容                   187
基础设施工程建设安全智能管控理论与实践
XII
10.3　文化创建途径                     187
10.3.1　环境分析                   188
10.3.2　冲突识别                   190
10.3.3　矛盾解决                   192
10.4　智能安全管理文化内容                 192
10.4.1　理念文化层                  193
10.4.2　行为文化层                  194
10.4.3　视觉文化层                  197
第11 章　思考与展望                     199
11.1　思考                         199
11.1.1　敬安——主动安全意识与内涵式安全文化     200
11.1.2　智安——智能安全闭环控制管理理论       201
11.1.3　本安——本质安全管理模式           201
11.1.4　数智——数据支撑智慧决策           202
11.1.5　数能——数据赋能业务流程           203
11.1.6　数值——数据创造管理价值           204
11.2　展望                         204
11.2.1　基于数据的安全智能大模型管理是大趋势     204
11.2.2　知识驱动与虚实结合是新方向          206
11.2.3　智能机器设备和人机协同安全管控是加速器    207
11.2.4　工程全生命周期的智能安全管控是常态      207
11.2.5　规范的安全管理数据隐私保护与治理是基石    208
参考文献                          209