智能安全帽在高速公路特长隧道建设中的应用

智能安全帽在高速公路特长隧道建设中的应用

伍盛恩

中交四公局第二工程有限公司 北京 101149

Application of Intelligent Safety Helmet in the Construction of Super Long Tunnel on Expressway

WU Sheng-en

(CCCC Fourth Public Bureau Second Engineering Co. Ltd., Beijing 101149, China)

【摘要】智能安全帽是信息技术与安全帽结合的一个硬件，通过安全帽上的摄像头、语音、定位等模块实现公司、项目部后台与前方安全帽佩戴人员的沟通，实现远程指挥、检查、监督，在高速公路建设运用后取得良好效果。但是在高速公路特长隧道应用时出现因无网络信号无法实现智能安全帽功能的现象，因此将特长隧道标准化建设人员定位系统、无线路由器、电力猫等结合起来，能够为智能安全帽提供良好的网络信号，从而实现其功能。

【Abstract】Smart helmet is a combination of information technology and hard hat. Through the camera, voice, positioning and other modules on the hard hat, the company and the project department can communicate with the person wearing the helmet in front of the background of the company and the project, to achieve remote command, inspection and supervision. Good results have been achieved after the construction and use of expressway. However, in the application of super long tunnel on expressway, the phenomenon that the function of the smart helmet cannot be realized due to the absence of network signals, therefore, combining the standardization of the positioning system for super long tunnel, wireless routers, and power cats can provide a good network for smart helmet signal to achieve its function.

【关键词】智能安全帽；高速公路；特长隧道

【Keywords】smart helmet; expressways; super long tunnel

【中图分类号】U412 【文献标志码】A

1 智能安全帽

智能安全帽是在安全帽的基础上，高度集成了摄像头、语音、通讯主板等模块，具有高清视频采集、语音通讯、对讲、本地视频存储、照明、GPS+北斗实时定位等功能，在保证个人安全的同时实现远程侦护、对讲、指挥、定位、监督等功能。

2 智能安全帽的特点

第一，可以实现远程指导，后台专家通过回传的视频，通过语音对讲，指导一线工作人员进行高精操作。

第二，通话清晰，后台指挥与现场人员实时对讲，指挥人员处理事件，提升事件处理时效。

第三，可视化指挥实时语音和视频，有助于、项目部掌控全局，全面掌握作业过程。

第四，远程巡查，联网登录管理平台，可随时随地查看现场情况，掌握一切现场生产管理工作。

第五，一键对讲，领导实时掌握人员位置及工作区域，便于指挥人员调配及时处理突发事件。

3 智能安全帽功能实现的基本条件

必须有充足的电力，安全帽自带了一个电池，经过长期使用实践证明使用时间可长达1周。必须有网络信号才能实现实时数据交流，网络实现有两种方式：一是在安全帽内插入4G卡，可根据高速公路所在区域安装移动、联通、电信等网络信号强的SIM卡；二是利用手机、无线路由器等分享网络，智能安全帽实现与管理后台的连接，实时传输数据^[1]。

4 高速公路特长隧道建设的特点

4.1 施工难度大

由于在山区进行施工，沿线地形起伏大，受场地条件限制，施工用水、用电困难；线路纵向便道贯通性差，运输条件不好，人员及材料进场难度大；陡坡段桥梁墩柱、梁板结构形式多样化，施工组织难度大；山区通讯条件差，4G信号弱或者根本就没有4G信号，遇突发事件时，信息传递不及时，施工协调难度大。

4.2 桥隧比例高

贵州山区地形复杂，跨深沟、越高岭路段多，在线路展布时，往往桥梁及隧道等结构物布设较多，整体桥隧比例高，工程规模大，作者所在的仁遵高速3、7、8 合同段都有3000米以上的特长隧道。

4.3 不良地质及特殊性岩土发育，工程地质条件复杂

贵州山区地质条件复杂，山区高速公路常见的不良地质现象及特殊性岩土有：滑坡、泥石流、危岩、崩塌、岩溶、采空区、地震及地震液化、涎流冰、湿陷性黄土、软土、膨胀性岩土、红黏土等。

4.4 施工人员流动大，质量、安全、职业健康管理难度大

隧道施工进入洞身施工后，施工人员流动性大，专业化、产业化人员少，施工人员技能水平、安全、质量意识参差不齐，项目部质量、安全、职业健康管理难度大。

4.5 新技术、新工艺应用多

早期的常规施工技术在地形复杂的山区显得有些落后，往往不能有效地解决实际问题，达不到质量要求及目前提倡的环保、智能要求。因此，山区高速公路上采用新技术、新工艺进行针对性设计、个性化处理越来越多，如高边坡的监测预警系统、洞内监控、人员定位、安全体验等。

5 智能安全帽在工程管理上主要应用

第一，安全帽佩戴技术员可打开拍录功能拍照，并实时上传到管理平台。当网络信号差或无网络信号时自动保存到安全帽内存卡，有信号后自动上传数据到管理平台。

第二，公司授权项目部登录后台管理系统，可以实现无声侦护，实时查看安全帽佩戴人员开到的画面。如果打开语音对讲功能可打开红色激光提示当前后台看到的画面中心点，同时后台人员可指导佩戴人员行动，为佩戴人员提供技术、管理等方面的支持。智能安全的使用，公司、项目部可随时对现场施工质量、安全文明施工、环境保护进指导、检查、监督。

6 智能安全帽在高速公路特长隧道建设中运用的缺陷

由于高速公路所处的地区网络信号覆盖较差，特别是特长隧道洞内完全没有4G网络信号。公司、项目部无法实时对洞内施工进行指导、监督、侦护。只能等有信号后查看智能安全帽自动上传佩戴人员拍摄的照片、视频等，再分析问题、处理问题。因此，特长隧道中使用智能安全帽在时效性上大打折扣。

7 时效性解决措施

7.1 人员定位系统提供网络信号

为确保隧道施工人员安全，给应急抢险提供准确的人员身份信息和位置信息，人员定位特别是精准定位在隧道施工中得到广泛应用。洞内施工由于网络信号缺失，人员定位系统特别是精准定位难以实现，因此洞内可建立网络基站，基站发出信号，使人员定位得以实现。

7.2 网线加无线路由器提供信号

在隧道开挖、支护的同时，将七类网线和无线路由器同时规划、同时布设施工、同时使用，为智能安全帽、洞内人员手机等设备提供网络信号。网线使用过程中容易出现网线破损和信号衰减等问题，在前期使用效果较好，后期需增设信号增强设备。为避免网线受损中断信号的情况，可将网线埋设到初支、二衬中，也可布设到排水系统中。同时，路由器电源需选择防爆型，避免在瓦斯隧道中出现安全隐患^[2]。

7.3 通过电力猫提供网络信号

电力猫即“电力线通讯调制解调器”，是通过电力线进行宽带上网的Modem的俗称。使用220V电力线和插座组建成网络，来连接PC、ADSL modem、机顶盒、音频设备、监控设备以及其他的智能电气设备等来传输数据、语音和视频。它具有即插即用的特点，能通过普通220V电力线传输网络IP数字信号。洞内临时用电中照明用电线可作为电力猫网络用电力线，为电力猫提供电源的同时提供“网线”的功能，最终为安全帽提供网络信号。

【参考文献】

【1】杨登杰,钟伦珑,兰二斌,等.基于北斗的智能安全帽系统的设计[J].工业控制计算机,2019(07):15-17.

【2】李育冰,胡闯.基于远程监控技术的智能安全帽研究及应用[J].电气化铁道,2019(03):94-96.