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基于物联网技术的大型建筑安全远程监测系统设计李业成

发表时间：2021/7/1 来源：《建筑科技》2021年6月上作者：李业成

[导读] 项目工程通过采用现代物联网分析技术，将现场各个重要数据采集并传输至智慧工地后台，实现对复杂综合项目的现场管理、进度控制、环境监测等目的。通过创新建筑工程管理手段，将复杂冗余的项目工程进行精细化管理，节约大量人力、材料、水、电资源，缩短施工工期，提高施工质量，极大提高了项目施工管理的质量和效率。

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摘要：项目工程通过采用现代物联网分析技术，将现场各个重要数据采集并传输至智慧工地后台，实现对复杂综合项目的现场管理、进度控制、环境监测等目的。通过创新建筑工程管理手段，将复杂冗余的项目工程进行精细化管理，节约大量人力、材料、水、电资源，缩短施工工期，提高施工质量，极大提高了项目施工管理的质量和效率。
关键词：物联网技术；建筑安全；应用
        前言
        大型建筑工程项目的质量、进度、安全和绿色施工管理直接关系到项目成果，如此重要的项目，如何进行好项目的安全质量和进度管理尤为重要。
        1建筑安全管理要点
        1.1工人安全教育管理
        1）实名制人员教育交底。智慧工地管理平台拥有员工实名制认证功能，可以实现工人实名制签到。在工人接受现场安全教育和安全交底时，通过扫描员工人脸，可以实现培训签到并生成安全交底签名手续。2）安全体验馆教育培训。安全教育体验馆可以现场模拟爬梯、安全带应用、墙体倾倒、高处坠落、平衡木及撞击等场景，使员工的教育培训更加身临其境，切实提高员工的安全意识。
        1.2工人违章作业管理
        1）远程视频监控。施工现场视频监控全覆盖，尤其是工地大门、材料库房、施工重点区域等重点场所，确保视频监控覆盖，安保人员定期检查巡视。视频监控数据通过网端传输至智慧工地平台，管理人员可以通过智慧工地后台或登录手机端实时查看现场情况，及时发现和制止现场违章情况，提高作业安全风险管控能力。2）未戴安全帽抓拍及报警。在工地的出入口和施工现场安装视频监控，设置安全帽抓拍告警系统，及时发现未正确佩戴安全帽等违章行为，对于违章情况及时发现并告警管理人员。3）临边洞口声光报警。在施工现场的电梯井口、孔洞、高处边缘等高危易坠区设置声光警报系统，当人员靠近边界时，系统自动感应并发出声光警报，后台给管理人员发送相关信息进行提醒，有效降低现场高空坠落风险。
        1.3安全隐患排查管理和危大工程安全管理
        通过智慧工地平台，监理人员可以将现场质量隐患和问题拍照上传至后台，相关责任人收到后进行问题整改。管理人员对问题或违章等情况全过程审核，并生成整改通知单、考核结果、安全日志等，实现问题缺陷闭环管控，提高缺陷隐患处理效率。在起重机、升降机、卸料平台、高大支模、爬梯等高危设备附近覆盖监控系统，实时监测高危设备运行状态，实现全程监控记录、异常告警，切实提高高危区域的风险管控能力。
        1.4风险源监控管理
        智慧工地平台可以自动记录已经识别的风险源，并且支持打印，可张贴在工地现场。通过扫描智慧平台二维码，查看风险源具体信息，监管人员可以随时查看风险源管控执行情况，并直接将数据形成清单，按照要求上报给政府监管部门。
        2企业级物联网平台设计目标
        企业级物联网平台的建设的目标为提高建筑企业及项目管理的智能化水平，推进建筑业转型升级，达到绿色生产、节本增效的效果，最终实现标准化、信息化、智能化的目标。全企业物联网设备的统一管理和运营，提高运行效率，降低维护成本，并在标准方面逐步走向统一。
        3企业级物联网平台的架构
        3.1适配层
        适配层作为物联网平台的底层系统和基础，需要适配多种网络制式和不同种类协议的物联感知设备，其通过内部置入协议、搭建协议模型或将协议以插件的形式进行适配；协议模型可以从数据感知、运行状态、设备属性和事件四个方面对设备的功能进行总结和定义，从而完成对数据模型的配置。协议模型适配是指平台依据发布的数据模型去自主的产生协议解析代码完成终端设备数据的解析；插件适配则是针对非常用协议，通过插件形式完成平台通用协议的转换，比如SDK插件等。
        3.2设备管理层
        设备管理层是物联网平台的关键部分。设备管理和连接管理可以归纳为设备接入管理。其中，设备连接管理是通过心跳机制等方式实现终端设备和平台间的连接保持以及设备状态的监控，主要包括设备注册、监测、上下行数据监控等功能。

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设备信息则包括设备列表、远程升级、命令下发、实时调试等功能。设备协同管理的主要功能有设备交互、解析和发现等组成。
        3.3数据层
        通过对终端物联设备的采样数据的数据收集、数据存储、数据转发等实现对数据的管理和应用，主要包含数据源管理、数据ETL、元数据管理、数据存储和数据转发等较为通用的数据功能。
        3.4服务层
        通过对于海量前端数据的汇聚，由平台提供统一的服务能力，包括开发使能、能力开放、数据开放等服务，为平台的运维人员、管理人员、开发人员和企业决策人员赋能。开发使能是指为了帮助应用的快速研发和部署，为开发者提供丰富的开发接口和组件。能力开放服务是指为了便于用户进行行业个性化定制，为用户提供视频、图像、图片、消息推送等综合性的服务。数据开放服务则是针对于数据共享，通过提供多种形式的数据共享方式，为各类平台的对接提供数据支撑。AI服务和边缘计算则是针对于特定的智能化需求场景，通过数据分析、算法定制和场景预测模型等功能，为用户提供个性化服务。
        3.5门户层
        针对平台的用户类型，为企业决策者、业务管理员和开发人员提供三种不同的门户，其中决策者门户主要为数据分析和可视化展示；业务管理员门户为其提供设备状态管理、应用管理、数据管理等功能；开发者门户则是为其提供设备创建、设备调试、协议配置、数据引擎规则等功能。
        3.6运维保障体系
        通过监控接入的设备状态、网络状态和服务进程等信息，对报警、事件、通知等进行及时处置，从而实现平台信息、资产、状态、流程等的可管可控，保证平台的稳定运行。运维保障功能主要包括账号管理、资产管理、运行信息分析、巡检、报警信息、工单处理等。
        3.7运营保障体系
        运营保障体系主要包括系统建设和保障体制创建。通过用户管理、终端产品管理、流量管理、服务信息目录、运营信息分析等功能，从而实现运营业务的高质量展开。
        3.8安全保障体系
        安全保障体系主要包括安全系统的构建和安全策略的建立。物联网平台非常重要且具备一定的特殊性，因此，需要满足计算机信息系统安全保护三级要求。
        4企业级物联网平台中的关键技术
        4.1连接管理
        为多制式网络连接的终端设备提供稳定、可靠、安全的连接，实现各种类型物联网感知设备的快速接入和动态管理，为海量物联网设备的接入提供足够的支撑。
        4.2网络管理
        网络管理是指能够屏蔽不同数据承载网络的差异性，通过软件配置在逻辑上实现一张物联网对多种业务的承载，能够自动化的实现网络资源的编排和控制，适应当前5G网络的发展趋势，实现各种网络制式的统一管理。
        4.3设备管理
        设备管理是指对于物联感知设备的全寿命周期的管理，包括设备管理、设备接入管理、设备配置、在线调试、状态信息和固件升级等功能。
        4.4运营管理
        运营管理实现平台各模块运营的自动化管理，当运行中出现问题或异常时，能够及时发现，从而保证平台的安全可靠的运行。
        结束语
        物联网平台的建设是物联网技术应用的前提，是智慧工地、智能建造的基础，对于建筑业工业化、智能化转型升级具有重要意义，只有建设、利用好物联网平台，才能起到建筑业大数据汇集的作用，从而实现建筑大数据的智能分析和利用，为建筑业各项智能应用提供数据支撑，最终实现智能建造的落地生根。
参考文献：
[1]徐勇.物联网平台探讨[J].邮电设计技术，2011（7）：19-24.
[2]腾云程.炼化企业物联网平台建设方案探讨.[J]炼油与化工，2015（6）：52-55