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导入智慧化系统 工安全面升级
 

【作者: 王明德】2019年06月24日 星期一

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工安事件一直是劳工与业主挥之不去的恶梦,媒体每隔一段时间就有令人心惊的伤亡事故报导,而这还只是情节较大者,那些伤亡数字不大,没登上电视、报纸的事件,加总起来则更为惊人。根据劳委会统计,台湾每小时有2.3名劳工在营造施工现场发生坠落、感电等各类型职业伤害,每天有68位劳工因此受伤或残废,有1.8位因此身亡,从这些数据可以看出,劳工安全已经成为该产业最急欲解决的问题之一。


工安管制遇困境 自动化展现管理特色

劳委会的报告指出,台湾最容易发生工安事件产业包括营造、石化、炼油、钢铁、化工等,这些产业都有劳力密集的特性,再加上作业现场重工设备多、环境也较恶劣(高空、高温、有毒气体多),只要稍有疏失就容易发生事故,且一发生便会对人体带来重大的伤害。



图1 :  建筑产业智慧化可分两部分,一种是被各工业电脑厂商视为新兴应用的智慧建筑,另一种则是在建筑过程中,利用感测器与无线技术来提升工安。(source: Peace of Mind Technologies)
图1 : 建筑产业智慧化可分两部分,一种是被各工业电脑厂商视为新兴应用的智慧建筑,另一种则是在建筑过程中,利用感测器与无线技术来提升工安。(source: Peace of Mind Technologies)

就发生机率来看,营造业的职业灾害发生比例居所有产业之冠,台湾每年平均发生的450件重大事故中,营造业约占有一半,其中又以人员坠落占最大宗,至於其他产业则以锅炉爆炸、吸入过多有毒物体等,所占比例最大,这些发生机率偏高的事故,一直以来也多为企业防范的重点,不过都以传统的人工加上纸本作为管理手段,例如要进入锅炉间时由管理人员派遣,并於管制文件上写下进入时间与人数,这种被动式管理,常常会因人员习惯不隹而产生遗漏疏失,因此使用主动侦测、纪录的自动化设备,将可大幅提升管理效率。


工安智慧化系统与农业应用相同,都是以无线感测技术为基础,不过农业应用目标为环境自动化调节与控制,建筑业则是以危险管理为主,工安智慧化系统是在建物上架设感测元件,再利用无线技术传输至後端系统,由管理系统进行风险控管,因此系统可分为三大技术,包括感测技术、无线技术、後端系统等。


在无线技术方面,所应用的技术包括无线区域网路、RFID、Zigbee等,应用范围则包括门禁、资产追踪、物料管理、车辆管制、人员追踪等,而其中会牵涉到工安层面则为门禁与人员追踪,其实仔细观察可以发现,这二者也都是针对人员动态进行管理。



图2 : 为防止坠落,营造业者都会要求高空施工人员必须在身上挂好安全绳索。(source: Builder Magazine)
图2 : 为防止坠落,营造业者都会要求高空施工人员必须在身上挂好安全绳索。(source: Builder Magazine)

无线技术在工安领域的门禁管理应用,必须以RFID为主,透过读取器与标签的运作,确认作业场所的人员身分,与一般办公室的门禁卡作用相同,至於人员追踪,则是在作业现场遍布读取器,透过读取器取得该区域的标签讯号,来追踪、确认作业人员的分布,除了防止工安事故发生外,还可以藉此来掌握人力资源,进行工作调度,提升作业效率。


建置感测网路 确保劳工作业安全

就导入效益评估,目前发生机率最高的营造业人员坠落,无疑应该是无线技术在工安领域的应用首选,不过在实际作业中,要利用无线技术来进行这类事故预防并不容易。


为防止坠落,营造业者都会要求高空施工人员必须在身上挂好安全绳索,而事故会发生不外??人员没绑绳索或者绳索本身有问题等二种原因,要解决人员没绑的问题,可能的方式是在绳索上建置读取器,当人员要进入高空施工时,必须先在入囗被读取资料,进入工地後,如果绳索上的读取器没有读到与入囗处相同的资料,就代表该员没系绳索,系统便会发出讯息告知监工人员,强制施工者系上。


这种作法看似可行,不过建置上还是有一定的困难,首先,这是个类似感测网路的架构,入囗读取器读到资讯後,必须在同时间将讯息传送到所有绳索上读取器,才能在人员未系带绳索时,得知并通知管理人员,而在工地范围辽阔与现场环境复杂的双重考量下,不太可能以有线方式连接这些读取器,因此必须以无线规格架构,这不但在成本上是一大负担,无线传输的稳定度也会影响系统运作;另外,读取器建置在绳索上,因摆荡晃动导致读取器产生撞击损坏的机率极高,维修成本将会因而高涨。


虽然人身无价,安全无法从投资报酬率层面来考量,不过这种系统的架构难度与成本均高,因此系统整合业者目前仍未采用此类预防性作法,而以事後快速补救方式进行,也就是区域性人员追踪管制。


这种作法即是以读取器架构成感测网路,每一读取器负责纪录限定区域内的所有标签(即为人员),在营造工地中,如果某一区域发生事故,即可立即得知事故人数与详细资料,在抢救时可作为资讯判断。


感测网路定位的技术选择

目前感测网路定位有三种技术,依精确度高低为三角定位技术(Triangulation location technique)、场域分析技术(Scene analysis location technique)、相邻场域分析技术(Proximity location technique),三角定位技术需要二个以上的读取器来进行定位判断,虽然最为精确,不过成本也相对较高,相邻场域分析技术成本低且架构简单,但精确度偏低,目前采用者多为医疗机构,而居於这二者之中的场域分析技术,因成本与精确度都可接受,成为目前工安领域的主要定位技术。


除了以感测网路进行人员追踪外,无线技术在工安的另一应用「门禁管制」,也可用物联网技术。此技术目前较具体的作法,是危险区域的标示与管理,例如在石化业的密闭油池中,里面的油气足以产生致命危险,以往的安全措施都只是在管制文件上注明进入的人员与时间,这种被动式管理一旦有疏失,就会对人员带来巨大伤害。


在这方面导入的作法,是在危险区域入囗处建置读取器,用以自动纪录进入人员资料;另一方面,这套系统的读取器还具有警示功能,IT人员可在读取器上设定时间,一旦作业人员进入太久没有出来,系统会发出警报通知管理人员,探察是否有意外发生,藉此管控现场安全,另外也可藉由机器本身建置的感测器,来自动侦测危险并通知後端系统,这就是物联网的基本作法,这种作法也属於工安智慧化的一环。


建筑工安系统很难完全商业化(Commercialize),应用模式难以复制,因此架构都必须采客制化设计,在工安领域中也有同样的情形,就环境特性来说,无线技术的频段选择将会是工安应用系统最大的挑战。


以租赁方式 进行初步建置


工安事故发生比例最高的产业包括营造、石化、炼油、钢铁、化工等,这些产业都会有众多金属重工设备,而另一方面,要利用读取器感测网路来进行人员追踪,读取距离必须达到一定长度,综合这二个特性,可以得出,工安所架构的无线系统,必须不怕金属干扰且具有一定的讯息收发距离。



图3 : 工安领域的门禁管理应用必须以RFID确认作业场所的人员身分。(source: RFID Bloggy'n Tips)
图3 : 工安领域的门禁管理应用必须以RFID确认作业场所的人员身分。(source: RFID Bloggy'n Tips)

除了干扰问题外,硬体规格也会有所不同,不过这必须视使用环境而决定,在建筑工地等户外地区,所处环境较为恶劣,读取器的强固性必须更高标准,否则将会影响稳定性,至於户内使用,差异之处仅在於内部系统设计,外观规格则与一般相同,不过就整体来看,工安领域所使用的系统不仅与其他应用大不相同,各企业也会因面临问题有别而产生不同需求,在建置时必须针对本身特性进行客制化。


不过由於客制化成本仍高,对中小型建筑业者而言,负担颇为沉重,对此系统厂商可发展出租赁商业模式,以租赁方式导入系统,计价方式则依标签与读取器数量、软体功能方式而有所不同,租赁的好处除了价格较低外,还可让建商在对自动化工安系统未熟悉之下,进行先导试用,成效满意後再迳行建构自有系统,对供需双方而言,都会是较隹的模式。


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