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摘要:為確保施工過程的安全可靠,推動綠色化施工的實施,獲取良好的社會經濟效益。提出創新并建設智慧安全工地,物聯網的方式在智慧安全工地建設中運用虛擬現實技術、數字化施工技術、云計算技術與BIM技術等,以此使相應的項目部門在業務管理、業務表單、施工現場動態監控、物資驗收等項目實施信息化,電力工程智慧安全工地確保施工過程的安全可靠性。
關鍵詞:物聯網;云計算技術;火電工程;智慧安全工地
傳統化智慧工地系統主要涵蓋數據顯示層、數據操作層、數據處理層、數據傳輸層、數據采集層5個層次,其中數據處理層主要針對前端數據信號實施處理并儲存處理結果,數據操作層則是在數據處理層中調取處理數據,展現在數據顯示層上。受到目前技術框架與水平的限制,傳統指揮工地中的各項子功能都是獨立化的系統,難以形成統一化的監控平臺,各系統間的智能化服務水平、平臺的開放度、業務橫向貫通程度與數據融合度均有待提升。
1概述
1.1物聯網技術。物聯網(InternetofThings)具備無處不在的末端設備與設施,其包含“內在智能”的視頻監控系統、家庭智能設施、數控系統、工業系統、移動終端與傳感器以及“外在使能”(Enabled),如攜帶無線終端的個人、車輛與張貼RFID的隔離資產(Assets),“智能塵埃”或者“智能化物件或動物”(Mote),將各類無線或有線的長短距離通信網絡發展為大集成應用(GrandIntegration)、互聯互通(M2M)、建立在云計算基礎上的SaaS運營模式[1]。在互聯網、專網與內網共存的形勢下,選用相應的信息安全保管機制,提供可控制、實時化在線監測、定位追溯、領導桌面、決策支持、報表統計、在線升級、安全防范、遠程控制、預案管理、指揮調度、聯動報警、遠程維保(集中展示的CockpitDashboard)等管理服務功能,相應實現更為“環保、安全、節能與高效”的“管、控、營”一體化。
1.2云計算技術。云計算是一類分布式計算,網絡“云”將海量的數據處理程序分解成諸多小程序,再以多部服務器所構建成的系統實施分析處理,將部分小程序反饋的結果返回用戶。
2智慧安全工地國內研究現狀
我國針對智慧工地方面的探索至今仍處在初級時期。依據不完全統計得知,2018年我國智慧工地市場的整體規模即將突破100億,與之前粗放式管理模式相比,已經具有較好的應用與發展。國內專家學者針對智慧工地方面的研究,均集中在推廣實踐和發展趨勢方面。例如毛志兵[2]鄭州奧體智慧中心建設項目,分別從技術與管理兩個層面分析,聯合信息技術與固有管理流程。丁小虎等[3]依照南京市智慧工地試點項目,分別從政策、建設要求與建設效益角度探索,提出相關部門要結合自身角色改善不符合現實的監督機制,制定科學、合理化的評價標準。李霞等[1]在“互聯網+”的基礎上,提出智慧工地發展的舉措。張艷超[4]基于智慧公司應用需求上提出信息化集成平臺要做到輕量化,通過構建統一化標準,且可以接入各類終端的方式提升實用性。呂豪[5]集中分析了幾個典型化應用智慧工地的實例,總結BIM技術針對推動智慧工地發展的重要作用。
3智慧安全工地系統的主要結構
3.1塔式起重機安全監控系統。在建筑施工中運用起重機械,提升施工水平與效率,但會加大施工安全風險概率。為了嚴格管控起重機械確保施工安全,需要合理應用塔式起重機安全監控系統,該系統融合了遠程監控與預防報警功能,詳細記錄塔式起重機各標準參數,并全方位監控塔式起重機的具體運行情況,若出現任何違規行為系統立即會發生警報[6]。
3.2升降機監控系統。升降機監控系統針對升降機來實施遠程化監控,在升降機中安裝讀卡器、傳感器與相關監控裝置,一旦出現無證操作、超高、超速與超載等情況會發出警報,保障升降機的運用更具科學合理化。另外可以通過該系統傳輸升降機的數據到管理部門,使管理人員可以進一步分析并處理相關數據信息,因此,在升降機運用過程中發生的安全問題能夠得到及時解決。
3.3深基坑監測系統。深基坑檢測系統主要包括系統管理、實時化監控、基坑分布、監測管理與機構管理等功能,其中監測儀器所采集的數據通過無線網絡環境實時化傳輸到智慧安全工地平臺,數據分析與傳輸速率要始終保持相同,需要盡快將監測結果反饋相應的管理人員,由其進行預判,觀察深基坑施工是否會發生隱患,在危險來臨時,及時向現場工作人員發出預警。
4火電工程智慧安全工地的人臉識別技術
數字工地指揮安全監控平臺上人臉應用識別系統,可以分為人臉識別設備和數字工地指揮安全監控平臺兩部分。其中人臉識別設備可用于人臉識別和數據采集,以網絡的形式傳輸這部分數據,在平臺上將人臉識別庫與匹配初始人員信息的數據庫應用相互關聯,使其能夠識別特種設備、統計考勤、開關閘機與匹配安全帽等。該系統同時也具備報表輸出功能,促進工地統計,使管理工作變得愈發便捷化。
4.1系統架構設計。聯合人臉識別系統與數字工地指揮平臺,構建系統架構設計,其具體情況如圖1所示。
4.2系統功能模塊設計。(1)基礎配置。①配置人員:人員信息錄入界面,主要涵蓋錄入讀卡器和上傳照片功能,同時系統會根據班組、崗位與工種等為人員配置相應的權限,其中為相同人員匹配不同權限最為重要,在最大限度上確保全部人員信息錄入系統。②配置安全帽:系統針對安全帽實施編號,為其提供安全帽顏色和持有人的相關重要信息。(2)人帽合一管理。針對安全帽標號、對應照片與工人的身份證等數據進行初始化,并將其導入系統中,并應用RFID電子標簽,確保工人、身份證與安全帽逐一對應,即實現人帽合一。系統要同時兼具人員、安全帽兩者的綁定和解綁作用,具備查詢歷史數據的作用,以便查找并驗證人帽合一的相應人員與時間[7]。(3)閘機管理。在閘機上安裝識別設備,調節識別頻率與設備等參數,針對出入的工人進行人臉識別,并與閘機開關聯動,通過在接口上將有關數據傳輸到數字工地指揮安全監控平臺,實現相應的工人進出場管理。系統為每一個閘機標志進行編號,并將每一個閘機開啟時間記錄在案,且具有數據查詢功能,可以依照具體的時間段來查詢每一個閘機的進出量。
5基于物聯網和云計算技術的火電工程智慧安全工地研究
5.1基于物聯網與云計算技術的智慧工地總體框架體系。(1)在施工現場中,通過各個移動設備、傳感器等,在物聯網終端實時化感知各個監督管理要素所處的環境,以數據傳輸和數據處理實現管理人員能夠運用信息的需求,以便施工現場進行協同化管理。(2)企業可以借助監督管理平臺實施業務管理,運用數據挖掘實施經營分析與輔助決策。(3)行業主管部門運用數據,針對建筑有關企業實施持續性監督與改善。與較為傳統化的施工方式相比,顯著提高了施工現場、企業與相關部門的管理水平,確保質量安全等建設達標,從根本上推動建筑業走向可持續發展道路。
5.2基于物聯網與云計算技術的智慧工地安全管控體系。該結構是建立在物聯網終端設備的基礎上,針對施工現場監督管理要素采集數據,該采集終端關鍵在移動終端、視頻攝像頭、身份識別裝置、讀卡器、RFID芯片、GPS定位裝置、傳感網絡和傳感器等;再運用傳輸協議、數據接口、數據采集儀將施工現場人、機、料、環等監督管理數據傳輸到數據處理層,進一步完善安全監督管理數據庫,根據分析預警數據統計得知,其可以有效避免安全風險;將物聯網數據和GIS、BIM等數據集成展現出更為高效化的智慧工地協同化管理,其主要涵蓋環境能耗監測、危險源監測、人機料監管、視頻監控與自動化監測等模塊,同時可以實現移動終端、固定終端與大屏等諸多平臺分發與輕量化的展示。在整個安全監督管理體系結構中涵蓋了多平臺應用、系統總體功能、協同管理、數據資源庫與數據采集5大部分。
作者:張尚峰 單位:中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司