基于物联网技术构建智慧工地的协同管理.pdf

第30卷 第12期2023年12月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.12基于物联网技术构建智慧工地的协同管理吉 杰，张为超，方杰杰（淮河能源燃气发电滁州有限责任公司，安徽 天长 239322）摘 要：随着物联网技术快速发展，电力工程施工现场运用的智能设备越来越多。基于物联网技术开发的安全监管平台，可进行各项目建设方之间横向联动和集团内部纵向联动的安全协同管理，平台建设可减少施工现场安全管理人员的数量，符合企业提出的“减员增效”理念。对于有限空间、动火、高处作业和全员协同管理现场等急需解决的难题，提出了较好的解决方案。关键词：智慧工地；物联网技术；协同管理中图分类号：TP399；TU71 文献标志码：ACollaborative Management of Smart Construction Sites Based on Internet of Things TechnologyJi Jie，Zhang Weichao，Fang Jiejie（Huaihe Energy Gas Power Generation Chuzhou Co.,Ltd.,Anhui,Tianchang,239322,China）Abstract：With the rapid development of Internet of Things technology,more and more intelligent devices are being used in pow-er engineering construction sites.A safety supervision platform based on Internet of Things technology can achieve horizontal link-age between project construction parties and vertical linkage within the group for safety collaborative management.The platform construction can reduce the number of safety management personnel on construction sites,in line with the concept of“reducing personnel and increasing efficiency”proposed by enterprises.A good solution has been proposed for the urgent problems of limited space,hot work,high-altitude operations,and collaborative management for everyone.Key words：smart construction site；internet of things；collaborative management收稿日期：2023-10-06作者简介：吉杰（1979-），男，江苏淮安人，本科，高级工程师，从事燃机电厂技术监督管理与科技项目开发等工作。DOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2023.12.025文章编号：1671-1041(2023)12-0109-04随着国内新一轮大规模的电力建设项目的开工，随之而来的建设工地的规模和数量不断增加，加上施工现场分布较广，管理难度较大，基于物联网技术采用智能设备加强对施工现场管理是一种发展趋势1。企业不仅秉承安全、经济和高效的管理理念，也需满足信息化建设要求。智慧工地安全监管平台正是将工程管理和信息化技术相结合的一种管理模式，主要利用物联网技术、智能设备和通讯协议将施工现场安全监管的实时数据传递至管理人员终端设备上，方便管理人员随时随地监控现场安全状况。1 智慧工地平台建设智慧工地平台建设主要基于物联网技术和智能设备进行各系统开发，开发内容涵盖人车、环境、安全和文件管理。通过该平台可对施工现场进行安全有序的管理，但对狭小空间和高危场所的安全管理、智能设备与平台的快速联动和全员监管现场施工等问题的解决方案还需进一步完善。为了解决上述问题，淮河能源集团结合企业特点，进行深度调研和研究分析后，提出一套可复制性的解决方案。第30卷110 仪器仪表用户 INSTRUMENTATION2 安全监管平台建设2.1 建设背景天然气调峰电厂项目能够有效利用电力和天然气消费错峰效应，实现天然气和电力互为保障的双向调峰，符合国家新能源发展方向，对于缓解区域电力供需矛盾、优化能源结构，将发挥重要作用2。滁州天然气调峰电厂项目于 2021 年 11 月核准前公示，是安徽省首个获得项目代码的天然气调峰电厂项目，已入编滁州市“十四五”规划和2035 年远景目标纲要，并列入安徽省电力供应保障三年行动计划（2022-2024）项目位于滁州天长市石梁镇工业园区，投资 23.7 亿元，建设规模为 2 台 450MW 级 9F 燃气-蒸汽联合循环机组项目，以江苏滨海 LNG 接收站配套的苏皖管线为主要气源，占地面积约 10.15 公顷。图 1 为滁州电厂建成效果图。自 2022 年 5 月 29 日正式开工以来，淮河能源滁州天然气调峰电厂项目部牢固树立“安、快、好、省”总体建设目标，锚定年度各项工程建设任务，大力推荐标准化施工和精细化管理，确保各大节点高效有序完成，保证按时点火投产。淮河能源集团滁州天然气调峰电厂项目作为淮河能源集团乃至安徽省首台燃气调峰电厂项目，既要做好安全文明建设，又要紧跟着集团信息化的建设要求。2.2 建设内容智慧工地安全监管平台经前期调研，按照现有先进的安全监管平台进行建设。基于智慧 5G 互联网络架构下结合企业特点进行了深入开发，如图 2 为滁州电厂智慧工地安全监管平台。该平台建成了五大管理系统、实现了多平台展示功能并开发了第三方检测系统。其中五大管理系统为现有智慧工地的基本配置，满足基本使用要求，包括项目综合管理、视频监控管理、人车管理、文档管理、设备及材料管理等3。为了实现安全高效的管理施工现场，基于图1 滁州电厂效果图Fig.1 Rendering of Chuzhou power plant图2 滁州电厂智慧工地安全监管平台Fig.2 Chuzhou power plant smart construction site safetysupervision platform智慧工地平台着重开发了多平台展示功能和第三方检测系统，其中多平台展示功能主要应对不同的使用场景，第三方检测系统连接各类型的传感器和设备。针对施工现场存在无法全面管理的现象，可对现场管理提供有效补充，达成横纵向协同管理目的4-6。综合管理系统主要展示整个项目相关的详细信息，主要展示项目的基本信息，包括项目的基础信息（如地点、占地和合同起止时间）、工地重大节点、工地环境数据和项目部的管理和施工人员人数信息，对于关键位置的摄像头也会轮番播放，方便管理人员快速熟悉工地的施工现状。视频监控管理系统主要在现场布控视频设备，关键施工位置和出入口已升级为 AI 识别，对人员脸部、越界、未戴安全帽、抽烟等进行识别。视频可通过平台进行一体化展示和云台操作（俯仰角移动、放大缩小等），在平台上可进行视频回放和实时观看，并通过 NVR、磁带机等存储。对监测到的结构化事件（越界、未戴安全帽、抽烟等）及时推送报警，同时支持定时截屏等功能，可记录工地建设期间的变化过程。人车管理系统将建立工地各参建单位的人员名录，登记姓名、身份证、联系电话、工种、属性（管理人员、劳务人员）等情况，上传并记录人脸图像、特殊工种证书等信息，从而生成各单位人员管理台账；支持在线查阅和统计。对管理人员证书或特殊工种证书过期前进行预警通知，建立工地内部车辆名录，登记车牌号、司机、车辆型号、所属单位等基本信息。该名录与车辆进入管理模块进行联动管理。对某些特种车辆，工地上安装 GPS 装置，接入安全平台后可以根据需要查询车辆当前位置和历史轨迹。鉴于工地现场施工人员聚集度高，工地安装体温测量、人脸识别、指纹识别等功能集成的出入闸机。网络安全平台将接入人员进入数据，实现统计进场人员体温信息，设置体温正常范围，对不正常体温的人员报警提醒，并支持统计人员信息，详细描述总人数、终端在线人数、离线人数、超时人数、最早进场人员信息、最早离场时间吉 杰基于物联网技术构建智慧工地的协同管理第12期111信息、最晚离场人员信息、最晚进场时间信息等。此外，工地上也部分安装了智能闸道、车牌识别摄像头等，对所有进出车辆的车牌、进入时间、离开时间进行管理记录。平台可随时查看人车出入管理记录，并可通过查询进行记录检索。在此基础上，开发车辆进入预约功能，被拜访单位管理员提前发出来访申请，相关管理人员登记来访车辆信息，车牌识别摄像头智能识别登记车辆车牌与智能道闸联动，放行车辆，未登记车辆需登记后方可进入。文档管理系统建立相关图纸的目录，登记类型、版本等基础信息，用户可获取图纸最新的版本动态。在后期可与 MIS 系统贯穿情况下，提供图纸的对比查看、调阅等。对于涉及到基建期的资料流转，可通过文档管理系统，由施工单位提交，通过总包单位、监理审核后，最终再由业主审核，对于参与资料审核的相关人员可对资料进行批注，是否同意或者拒绝流转资料，对于通过流转的资料，相关人员可以通过电子签名进行签名。设备及材料管理系统对设备进行分类，主要分为施工设备和安装设备。1）施工设备（装载机、挖掘机、塔吊、施工电梯等）管理：登记设备的类型、名称、型号、年检信息、操作人员信息、所属单位、所属项目、进场时间、二维码标识等基本信息。实现施工设备（装载机、挖掘机、塔吊、施工电梯等）的设备资质证书上传、查看和下载，并支持证书过期预警信息推送；项目地图上标注施工设备点位，同步在相应位置上加载基础信息，形成检修记录，并对告警信息进行推送。2）安装类设备（冷却塔、锅炉等）管理：登记设备的类型、名称、型号、所属厂家、安装位置，实现安装设备的设备资质证书上传、查看和下载，并支持证书过期预警信息推送；支持安装设备的状态跟踪，包括生产中、运输中、已到场等实时状态跟踪，支持安装设备在生产中的过程监造信息管理；支持安装设备的运输信息跟踪，支持地图标记设备点位，显示运输人、联系电话、订单合同等运输信息。3）材料信息管理类：通过移动端采集并管理大宗材料（钢筋、水泥等）的名称、型号、批号、数量、进场日期、所属厂家等信息，并支持实时状态变化（运输中）；实现材料的出厂合格证明、进场检验信息、检测报告等资料上传、查看和下载；工地配置了安保巡逻制度进行管理。管理人员提供巡逻路径、巡逻任务和巡检信息模块，辅助保安人员根据管理人员每天按计划时间巡逻上报信息。多平台展示是为了针对不同的使用环境，主要分为大屏、PC 端和移动端。如图 3 所示，大屏安放在安全平台监控室内、办公区和现场入口处，轮番展示各大模块或播放宣传视频；PC 端用于管施人员电脑登陆进行个人事务管理，管理员可通过移动端进行视频巡查和文件审批，移动端主要用于管施人员进行实时管理现场。第三方检测系统主要针对复杂、隐蔽和高危工程，将图 4 中专业传感器和设备布置在对应位置，受控点位的数图3 多平台展示Fig.3 Multi platform display图4 第三方检测设备Fig.4 Third party detection equipment第30卷112 仪器仪表用户 INSTRUMENTATION据接入安全监管平台，达到实时监测和管理。传感器和智能设备进行阈值预置，一旦发生阈值越界、临界情况即通过明显手段进行告警。3 安全监管平台协同管理功能开发淮河能源集团源于煤炭产业的百年国企，尤其重视人员安全性。为保证人员本质安全，源于煤炭的智能设备经二次开发后，基于 5G 互联网技术与安全监管平台有效结合，应用于施工现场后提高了工地的管理效率，解决了施工现场全面协同管理等问题，使精细化管理成为可能。该方案具备可复制性，也为安全监管平台的开发应用提供一套思路。3.1 随手拍实现全员安全管理为了更好维护现场的施工安全，安全平台开发的随手拍功能面向全体管施人员。随手拍功能，无论作为管理者还是施工者，观察到违章现象，立即采用智能设备记录，并通过 app 上传安全平台系统。系统将违章警告信息展现在大屏上，同时通知现场施工管理人员，由施工管理人员赶往施工现场后，按照要求对违章施工进行整改，再重新上传该处正确施工行为图片，方可解除大屏警报信息，还有奖罚措施等。随手拍功能应用于施工现场，提高施工现场的管理效率和安全性，间接提高施工质量，也提高了管施人员管理现场的积极性。3.2 智能安全帽保证纵向联动管理管理人员需定期巡视施工现场，跟踪施工进度，发现并纠正现场存在的施工问题和安全隐患，因时间和地理位置限制，部分集团公司和现场管理人员无法巡视现场。为便于集团公司和施工现场管理人员更好熟悉施工现场，通过值班管理人员头戴智能安全帽巡视现场，安全监管平台传输实时画面，实现集团从上到下的纵向联动管理。智能安全帽安装有 5G 传输模块、高清摄像头、对讲机、定位装置、AI 分析传感器，可跟踪人员实时位置，将实时画面传至安全监管平台，通过对讲机与平台值班管理人员实时交流现场情况，设计出较优巡检路线，AI 传感器可识别未佩戴安全帽等违章行为，并将违章信息传送至安全监管平台，通过短信和多平台发送至管理人员处进行整改。智能安全帽改变传统现场监控依靠人力，为现场的管施人员提供了有力的技术性支持。3.3 共享监控设备开发各建设方横向协同管理建设期施工现场需各建设方参与管理，各建设方之间可资源共享，实现各建设方之间的协同管理，达成横向联合治理的目的，提高了管理效率，降低了投入成本。由于建设期各建设方为了更好管理施工现场和保护信息安全，在重要施工点建设一套视频监控系统，造成施工现场不仅布线杂乱，还容易引发着火等安全事故。为了避免重复投资，建设一套监控设备，通过二次开发将视频信号源分成多个，通过技术手段安全传输到各建设方管理系统，各建设方具备观看的权限，申请后可操作监控设备的权限，实现各建设方之间的横向联动管理现场。3.4 布控球实现特殊点位场所管理通过移动布控球监督施工现场，可对于施工时间长，位置需变动且空间狭小的施工点进行安全监控，解决了传统固定点位摄像头无法对施工现场安全的管理问题。该移动布控球具备本地储存、5G 网络传输、探照灯、语音对讲和危险气体检测等功能，开发后可与安全监管平台进行联动，提供高清和流畅监控视频，可通过平台远程控制变焦和转向，实时显示具体位置坐标，可与施工现场人员进行语音对讲，对于光线较暗的施工点自动开启补光模式，安放在有危险气体施工的施工位置，可实时检测危险气体浓度和辐射源，超过预警阀值时进行警报。对于施工现场违反施工现象，移动布控球会将违章信息传送到安全监管平台，值班管理人员可通过语音功能告知施工人员，并实时进行整改。移动布控球重在监控固定施工点，主要解决了传统监控无法监控的难题，移动布控球和安全监管平台的联动，做到了全方位无死角的施工现场管理。4 小结随着物联网技术的不断发展，运用到施工现场的智能设备数量日益增多，施工现场的管理将不断完善，尤其是智能设备与安全监控平台的协同使用，提高了施工现场的施工效率和安全性，降低了全由人工监管的错误率。但现在施工现场的噪声和扬尘问题的解决方案仍然不太完善，下一步可对此类问题分析研究。参考文献：徐岩军,李伟,牛建辉,等.陕建集团智慧工地标准建设研究J.陶瓷,2023(03):182-184.王家东.燃气轮机发电厂的运行优化及天然气调峰J.科技与创新,2014(21):5-6.甄龙,徐辉,陶李,等.电厂“智慧工地”的建设与应用J.电力勘测设计,2020(S1):188-193.郑玮,马良.企业信息化建设与ERP的实施J.信息记录材料,2023(02):64-66.许士民,于鹏飞,安庆,等.建筑领域全员协同安全管理模式研究J.建材与装饰,2015(45):191-193.孙敏.IDM智能设备管理系统深入研发与应用J.中国仪器仪表,2022(07):64-69.123456