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導入智慧化系統 工安全面升級
 

【作者: 王明德】   2019年06月24日 星期一

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工安事件一直是勞工與業主揮之不去的惡夢,媒體每隔一段時間就有令人心驚的傷亡事故報導,而這還只是情節較大者,那些傷亡數字不大,沒登上電視、報紙的事件,加總起來則更為驚人。根據勞委會統計,台灣每小時有2.3名勞工在營造施工現場發生墜落、感電等各類型職業傷害,每天有68位勞工因此受傷或殘廢,有1.8位因此身亡,從這些數據可以看出,勞工安全已經成為該產業最急欲解決的問題之一。


工安管制遇困境 自動化展現管理特色

勞委會的報告指出,台灣最容易發生工安事件產業包括營造、石化、煉油、鋼鐵、化工等,這些產業都有勞力密集的特性,再加上作業現場重工設備多、環境也較惡劣(高空、高溫、有毒氣體多),只要稍有疏失就容易發生事故,且一發生便會對人體帶來重大的傷害。



圖1 :  建築產業智慧化可分兩部分,一種是被各工業電腦廠商視為新興應用的智慧建築,另一種則是在建築過程中,利用感測器與無線技術來提升工安。(source: Peace of Mind Technologies)
圖1 : 建築產業智慧化可分兩部分,一種是被各工業電腦廠商視為新興應用的智慧建築,另一種則是在建築過程中,利用感測器與無線技術來提升工安。(source: Peace of Mind Technologies)

就發生機率來看,營造業的職業災害發生比例居所有產業之冠,台灣每年平均發生的450件重大事故中,營造業約佔有一半,其中又以人員墜落佔最大宗,至於其他產業則以鍋爐爆炸、吸入過多有毒物體等,所佔比例最大,這些發生機率偏高的事故,一直以來也多為企業防範的重點,不過都以傳統的人工加上紙本作為管理手段,例如要進入鍋爐間時由管理人員派遣,並於管制文件上寫下進入時間與人數,這種被動式管理,常常會因人員習慣不佳而產生遺漏疏失,因此使用主動偵測、紀錄的自動化設備,將可大幅提升管理效率。


工安智慧化系統與農業應用相同,都是以無線感測技術為基礎,不過農業應用目標為環境自動化調節與控制,建築業則是以危險管理為主,工安智慧化系統是在建物上架設感測元件,再利用無線技術傳輸至後端系統,由管理系統進行風險控管,因此系統可分為三大技術,包括感測技術、無線技術、後端系統等。


在無線技術方面,所應用的技術包括無線區域網路、RFID、Zigbee等,應用範圍則包括門禁、資產追蹤、物料管理、車輛管制、人員追蹤等,而其中會牽涉到工安層面則為門禁與人員追蹤,其實仔細觀察可以發現,這二者也都是針對人員動態進行管理。



圖2 : 為防止墜落,營造業者都會要求高空施工人員必須在身上掛好安全繩索。(source: Builder Magazine)
圖2 : 為防止墜落,營造業者都會要求高空施工人員必須在身上掛好安全繩索。(source: Builder Magazine)

無線技術在工安領域的門禁管理應用,必須以RFID為主,透過讀取器與標籤的運作,確認作業場所的人員身分,與一般辦公室的門禁卡作用相同,至於人員追蹤,則是在作業現場遍佈讀取器,透過讀取器取得該區域的標籤訊號,來追蹤、確認作業人員的分布,除了防止工安事故發生外,還可以藉此來掌握人力資源,進行工作調度,提升作業效率。


建置感測網路 確保勞工作業安全

就導入效益評估,目前發生機率最高的營造業人員墜落,無疑應該是無線技術在工安領域的應用首選,不過在實際作業中,要利用無線技術來進行這類事故預防並不容易。


為防止墜落,營造業者都會要求高空施工人員必須在身上掛好安全繩索,而事故會發生不外乎人員沒綁繩索或者繩索本身有問題等二種原因,要解決人員沒綁的問題,可能的方式是在繩索上建置讀取器,當人員要進入高空施工時,必須先在入口被讀取資料,進入工地後,如果繩索上的讀取器沒有讀到與入口處相同的資料,就代表該員沒繫繩索,系統便會發出訊息告知監工人員,強制施工者繫上。


這種作法看似可行,不過建置上還是有一定的困難,首先,這是個類似感測網路的架構,入口讀取器讀到資訊後,必須在同時間將訊息傳送到所有繩索上讀取器,才能在人員未繫帶繩索時,得知並通知管理人員,而在工地範圍遼闊與現場環境複雜的雙重考量下,不太可能以有線方式連接這些讀取器,因此必須以無線規格架構,這不但在成本上是一大負擔,無線傳輸的穩定度也會影響系統運作;另外,讀取器建置在繩索上,因擺盪晃動導致讀取器產生撞擊損壞的機率極高,維修成本將會因而高漲。


雖然人身無價,安全無法從投資報酬率層面來考量,不過這種系統的架構難度與成本均高,因此系統整合業者目前仍未採用此類預防性作法,而以事後快速補救方式進行,也就是區域性人員追蹤管制。


這種作法即是以讀取器架構成感測網路,每一讀取器負責紀錄限定區域內的所有標籤(即為人員),在營造工地中,如果某一區域發生事故,即可立即得知事故人數與詳細資料,在搶救時可作為資訊判斷。


感測網路定位的技術選擇

目前感測網路定位有三種技術,依精確度高低為三角定位技術(Triangulation location technique)、場域分析技術(Scene analysis location technique)、相鄰場域分析技術(Proximity location technique),三角定位技術需要二個以上的讀取器來進行定位判斷,雖然最為精確,不過成本也相對較高,相鄰場域分析技術成本低且架構簡單,但精確度偏低,目前採用者多為醫療機構,而居於這二者之中的場域分析技術,因成本與精確度都可接受,成為目前工安領域的主要定位技術。


除了以感測網路進行人員追蹤外,無線技術在工安的另一應用「門禁管制」,也可用物聯網技術。此技術目前較具體的作法,是危險區域的標示與管理,例如在石化業的密閉油池中,裡面的油氣足以產生致命危險,以往的安全措施都只是在管制文件上註明進入的人員與時間,這種被動式管理一旦有疏失,就會對人員帶來巨大傷害。


在這方面導入的作法,是在危險區域入口處建置讀取器,用以自動紀錄進入人員資料;另一方面,這套系統的讀取器還具有警示功能,IT人員可在讀取器上設定時間,一旦作業人員進入太久沒有出來,系統會發出警報通知管理人員,探察是否有意外發生,藉此管控現場安全,另外也可藉由機器本身建置的感測器,來自動偵測危險並通知後端系統,這就是物聯網的基本作法,這種作法也屬於工安智慧化的一環。


建築工安系統很難完全商業化(Commercialize),應用模式難以複製,因此架構都必須採客製化設計,在工安領域中也有同樣的情形,就環境特性來說,無線技術的頻段選擇將會是工安應用系統最大的挑戰。


以租賃方式 進行初步建置


工安事故發生比例最高的產業包括營造、石化、煉油、鋼鐵、化工等,這些產業都會有眾多金屬重工設備,而另一方面,要利用讀取器感測網路來進行人員追蹤,讀取距離必須達到一定長度,綜合這二個特性,可以得出,工安所架構的無線系統,必須不怕金屬干擾且具有一定的訊息收發距離。



圖3 : 工安領域的門禁管理應用必須以RFID確認作業場所的人員身分。(source: RFID Bloggy'n Tips)
圖3 : 工安領域的門禁管理應用必須以RFID確認作業場所的人員身分。(source: RFID Bloggy'n Tips)

除了干擾問題外,硬體規格也會有所不同,不過這必須視使用環境而決定,在建築工地等戶外地區,所處環境較為惡劣,讀取器的強固性必須更高標準,否則將會影響穩定性,至於戶內使用,差異之處僅在於內部系統設計,外觀規格則與一般相同,不過就整體來看,工安領域所使用的系統不僅與其他應用大不相同,各企業也會因面臨問題有別而產生不同需求,在建置時必須針對本身特性進行客製化。


不過由於客製化成本仍高,對中小型建築業者而言,負擔頗為沉重,對此系統廠商可發展出租賃商業模式,以租賃方式導入系統,計價方式則依標籤與讀取器數量、軟體功能方式而有所不同,租賃的好處除了價格較低外,還可讓建商在對自動化工安系統未熟悉之下,進行先導試用,成效滿意後再逕行建構自有系統,對供需雙方而言,都會是較佳的模式。


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