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摘要:為確保施工過程的安全可靠,推動(dòng)綠色化施工的實(shí)施,獲取良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。提出創(chuàng)新并建設(shè)智慧安全工地,物聯(lián)網(wǎng)的方式在智慧安全工地建設(shè)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、數(shù)字化施工技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)與BIM技術(shù)等,以此使相應(yīng)的項(xiàng)目部門在業(yè)務(wù)管理、業(yè)務(wù)表單、施工現(xiàn)場動(dòng)態(tài)監(jiān)控、物資驗(yàn)收等項(xiàng)目實(shí)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(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);云計(jì)算技術(shù);火電工程;智慧安全工地
傳統(tǒng)化智慧工地系統(tǒng)主要涵蓋數(shù)據(jù)顯示層、數(shù)據(jù)操作層、數(shù)據(jù)處理層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)采集層5個(gè)層次,其中數(shù)據(jù)處理層主要針對(duì)前端數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)施處理并儲(chǔ)存處理結(jié)果,數(shù)據(jù)操作層則是在數(shù)據(jù)處理層中調(diào)取處理數(shù)據(jù),展現(xiàn)在數(shù)據(jù)顯示層上。受到目前技術(shù)框架與水平的限制,傳統(tǒng)指揮工地中的各項(xiàng)子功能都是獨(dú)立化的系統(tǒng),難以形成統(tǒng)一化的監(jiān)控平臺(tái),各系統(tǒng)間的智能化服務(wù)水平、平臺(tái)的開放度、業(yè)務(wù)橫向貫通程度與數(shù)據(jù)融合度均有待提升。
1概述
1.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)具備無處不在的末端設(shè)備與設(shè)施,其包含“內(nèi)在智能”的視頻監(jiān)控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、數(shù)控系統(tǒng)、工業(yè)系統(tǒng)、移動(dòng)終端與傳感器以及“外在使能”(Enabled),如攜帶無線終端的個(gè)人、車輛與張貼RFID的隔離資產(chǎn)(Assets),“智能塵?!被蛘摺爸悄芑锛騽?dòng)物”(Mote),將各類無線或有線的長短距離通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展為大集成應(yīng)用(GrandIntegration)、互聯(lián)互通(M2M)、建立在云計(jì)算基礎(chǔ)上的SaaS運(yùn)營模式[1]。在互聯(lián)網(wǎng)、專網(wǎng)與內(nèi)網(wǎng)共存的形勢下,選用相應(yīng)的信息安全保管機(jī)制,提供可控制、實(shí)時(shí)化在線監(jiān)測、定位追溯、領(lǐng)導(dǎo)桌面、決策支持、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、在線升級(jí)、安全防范、遠(yuǎn)程控制、預(yù)案管理、指揮調(diào)度、聯(lián)動(dòng)報(bào)警、遠(yuǎn)程維保(集中展示的CockpitDashboard)等管理服務(wù)功能,相應(yīng)實(shí)現(xiàn)更為“環(huán)保、安全、節(jié)能與高效”的“管、控、營”一體化。
1.2云計(jì)算技術(shù)。云計(jì)算是一類分布式計(jì)算,網(wǎng)絡(luò)“云”將海量的數(shù)據(jù)處理程序分解成諸多小程序,再以多部服務(wù)器所構(gòu)建成的系統(tǒng)實(shí)施分析處理,將部分小程序反饋的結(jié)果返回用戶。
2智慧安全工地國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國針對(duì)智慧工地方面的探索至今仍處在初級(jí)時(shí)期。依據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)得知,2018年我國智慧工地市場的整體規(guī)模即將突破100億,與之前粗放式管理模式相比,已經(jīng)具有較好的應(yīng)用與發(fā)展。國內(nèi)專家學(xué)者針對(duì)智慧工地方面的研究,均集中在推廣實(shí)踐和發(fā)展趨勢方面。例如毛志兵[2]鄭州奧體智慧中心建設(shè)項(xiàng)目,分別從技術(shù)與管理兩個(gè)層面分析,聯(lián)合信息技術(shù)與固有管理流程。丁小虎等[3]依照南京市智慧工地試點(diǎn)項(xiàng)目,分別從政策、建設(shè)要求與建設(shè)效益角度探索,提出相關(guān)部門要結(jié)合自身角色改善不符合現(xiàn)實(shí)的監(jiān)督機(jī)制,制定科學(xué)、合理化的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。李霞等[1]在“互聯(lián)網(wǎng)+”的基礎(chǔ)上,提出智慧工地發(fā)展的舉措。張艷超[4]基于智慧公司應(yīng)用需求上提出信息化集成平臺(tái)要做到輕量化,通過構(gòu)建統(tǒng)一化標(biāo)準(zhǔn),且可以接入各類終端的方式提升實(shí)用性。呂豪[5]集中分析了幾個(gè)典型化應(yīng)用智慧工地的實(shí)例,總結(jié)BIM技術(shù)針對(duì)推動(dòng)智慧工地發(fā)展的重要作用。
3智慧安全工地系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)
3.1塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)。在建筑施工中運(yùn)用起重機(jī)械,提升施工水平與效率,但會(huì)加大施工安全風(fēng)險(xiǎn)概率。為了嚴(yán)格管控起重機(jī)械確保施工安全,需要合理應(yīng)用塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)融合了遠(yuǎn)程監(jiān)控與預(yù)防報(bào)警功能,詳細(xì)記錄塔式起重機(jī)各標(biāo)準(zhǔn)參數(shù),并全方位監(jiān)控塔式起重機(jī)的具體運(yùn)行情況,若出現(xiàn)任何違規(guī)行為系統(tǒng)立即會(huì)發(fā)生警報(bào)[6]。
3.2升降機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。升降機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)升降機(jī)來實(shí)施遠(yuǎn)程化監(jiān)控,在升降機(jī)中安裝讀卡器、傳感器與相關(guān)監(jiān)控裝置,一旦出現(xiàn)無證操作、超高、超速與超載等情況會(huì)發(fā)出警報(bào),保障升降機(jī)的運(yùn)用更具科學(xué)合理化。另外可以通過該系統(tǒng)傳輸升降機(jī)的數(shù)據(jù)到管理部門,使管理人員可以進(jìn)一步分析并處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息,因此,在升降機(jī)運(yùn)用過程中發(fā)生的安全問題能夠得到及時(shí)解決。
3.3深基坑監(jiān)測系統(tǒng)。深基坑檢測系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)管理、實(shí)時(shí)化監(jiān)控、基坑分布、監(jiān)測管理與機(jī)構(gòu)管理等功能,其中監(jiān)測儀器所采集的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境實(shí)時(shí)化傳輸?shù)街腔郯踩さ仄脚_(tái),數(shù)據(jù)分析與傳輸速率要始終保持相同,需要盡快將監(jiān)測結(jié)果反饋相應(yīng)的管理人員,由其進(jìn)行預(yù)判,觀察深基坑施工是否會(huì)發(fā)生隱患,在危險(xiǎn)來臨時(shí),及時(shí)向現(xiàn)場工作人員發(fā)出預(yù)警。
4火電工程智慧安全工地的人臉識(shí)別技術(shù)
數(shù)字工地指揮安全監(jiān)控平臺(tái)上人臉應(yīng)用識(shí)別系統(tǒng),可以分為人臉識(shí)別設(shè)備和數(shù)字工地指揮安全監(jiān)控平臺(tái)兩部分。其中人臉識(shí)別設(shè)備可用于人臉識(shí)別和數(shù)據(jù)采集,以網(wǎng)絡(luò)的形式傳輸這部分?jǐn)?shù)據(jù),在平臺(tái)上將人臉識(shí)別庫與匹配初始人員信息的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用相互關(guān)聯(lián),使其能夠識(shí)別特種設(shè)備、統(tǒng)計(jì)考勤、開關(guān)閘機(jī)與匹配安全帽等。該系統(tǒng)同時(shí)也具備報(bào)表輸出功能,促進(jìn)工地統(tǒng)計(jì),使管理工作變得愈發(fā)便捷化。
4.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。聯(lián)合人臉識(shí)別系統(tǒng)與數(shù)字工地指揮平臺(tái),構(gòu)建系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì),其具體情況如圖1所示。
4.2系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)。(1)基礎(chǔ)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(shí)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)班組、崗位與工種等為人員配置相應(yīng)的權(quán)限,其中為相同人員匹配不同權(quán)限最為重要,在最大限度上確保全部人員信息錄入系統(tǒng)。②配置安全帽:系統(tǒng)針對(duì)安全帽實(shí)施編號(hào),為其提供安全帽顏色和持有人的相關(guān)重要信息。(2)人帽合一管理。針對(duì)安全帽標(biāo)號(hào)、對(duì)應(yīng)照片與工人的身份證等數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化,并將其導(dǎo)入系統(tǒng)中,并應(yīng)用RFID電子標(biāo)簽,確保工人、身份證與安全帽逐一對(duì)應(yīng),即實(shí)現(xiàn)人帽合一。系統(tǒng)要同時(shí)兼具人員、安全帽兩者的綁定和解綁作用,具備查詢歷史數(shù)據(jù)的作用,以便查找并驗(yàn)證人帽合一的相應(yīng)人員與時(shí)間[7]。(3)閘機(jī)管理。在閘機(jī)上安裝識(shí)別設(shè)備,調(diào)節(jié)識(shí)別頻率與設(shè)備等參數(shù),針對(duì)出入的工人進(jìn)行人臉識(shí)別,并與閘機(jī)開關(guān)聯(lián)動(dòng),通過在接口上將有關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)字工地指揮安全監(jiān)控平臺(tái),實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的工人進(jìn)出場管理。系統(tǒng)為每一個(gè)閘機(jī)標(biāo)志進(jìn)行編號(hào),并將每一個(gè)閘機(jī)開啟時(shí)間記錄在案,且具有數(shù)據(jù)查詢功能,可以依照具體的時(shí)間段來查詢每一個(gè)閘機(jī)的進(jìn)出量。
5基于物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)的火電工程智慧安全工地研究
5.1基于物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算技術(shù)的智慧工地總體框架體系。(1)在施工現(xiàn)場中,通過各個(gè)移動(dòng)設(shè)備、傳感器等,在物聯(lián)網(wǎng)終端實(shí)時(shí)化感知各個(gè)監(jiān)督管理要素所處的環(huán)境,以數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)管理人員能夠運(yùn)用信息的需求,以便施工現(xiàn)場進(jìn)行協(xié)同化管理。(2)企業(yè)可以借助監(jiān)督管理平臺(tái)實(shí)施業(yè)務(wù)管理,運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘?qū)嵤┙?jīng)營分析與輔助決策。(3)行業(yè)主管部門運(yùn)用數(shù)據(jù),針對(duì)建筑有關(guān)企業(yè)實(shí)施持續(xù)性監(jiān)督與改善。與較為傳統(tǒng)化的施工方式相比,顯著提高了施工現(xiàn)場、企業(yè)與相關(guān)部門的管理水平,確保質(zhì)量安全等建設(shè)達(dá)標(biāo),從根本上推動(dòng)建筑業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展道路。
5.2基于物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算技術(shù)的智慧工地安全管控體系。該結(jié)構(gòu)是建立在物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的基礎(chǔ)上,針對(duì)施工現(xiàn)場監(jiān)督管理要素采集數(shù)據(jù),該采集終端關(guān)鍵在移動(dòng)終端、視頻攝像頭、身份識(shí)別裝置、讀卡器、RFID芯片、GPS定位裝置、傳感網(wǎng)絡(luò)和傳感器等;再運(yùn)用傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)采集儀將施工現(xiàn)場人、機(jī)、料、環(huán)等監(jiān)督管理數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理層,進(jìn)一步完善安全監(jiān)督管理數(shù)據(jù)庫,根據(jù)分析預(yù)警數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得知,其可以有效避免安全風(fēng)險(xiǎn);將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和GIS、BIM等數(shù)據(jù)集成展現(xiàn)出更為高效化的智慧工地協(xié)同化管理,其主要涵蓋環(huán)境能耗監(jiān)測、危險(xiǎn)源監(jiān)測、人機(jī)料監(jiān)管、視頻監(jiān)控與自動(dòng)化監(jiān)測等模塊,同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端、固定終端與大屏等諸多平臺(tái)分發(fā)與輕量化的展示。在整個(gè)安全監(jiān)督管理體系結(jié)構(gòu)中涵蓋了多平臺(tái)應(yīng)用、系統(tǒng)總體功能、協(xié)同管理、數(shù)據(jù)資源庫與數(shù)據(jù)采集5大部分。
作者:張尚峰 單位:中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司
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