淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑工程施工安全管理中的應(yīng)用

李寧 馬妍妍 高婷婷

【摘? 要】隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的新技術(shù)投入工程施工中來(lái)，使得施工安全環(huán)境愈加復(fù)雜。傳統(tǒng)的施工安全管理形式面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)復(fù)雜嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，需要新的管理形式。在社會(huì)高度信息化背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在蓬勃發(fā)展，將其引入施工安全管理中恰逢其時(shí)。論文討論了新技術(shù)環(huán)境下施工安全存在的問(wèn)題，并探討了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工安全管理中的應(yīng)用。

【Abstract】With the development of China's social economy and the continuous progress of engineering technology， more and more new technologies are put into engineering construction， which makes the construction safety environment more complex. Traditional form of construction safety management facing serious challenges. New forms of management are needed to cope with complex and severe challenges. In the context of highly informationized society， the technology of internet of things is booming， and it is the right time to introduce it into construction safety management. This paper discusses the problems existing in construction safety under the new technology environment， and discusses the application of internet of things technology in construction safety management.

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);建筑工程;安全管理

【Keywords】internet of things technology; construction projects; safety management

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU714;TP391? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）02-0175-02

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是正處于蓬勃發(fā)展中的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之一，其概念則是基于物品編碼組織EAN.UCC的計(jì)算機(jī)實(shí)踐同麻省理工學(xué)院共同提出，其本質(zhì)是基于互聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸交換系統(tǒng)，即利用各種傳感器，使用通信協(xié)議，將物體的各種信息及周邊環(huán)境信息，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息的交換與傳輸，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化識(shí)別、定位、監(jiān)管、控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)雖仍然是互聯(lián)網(wǎng)，但它又是互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展和延伸，物聯(lián)網(wǎng)將應(yīng)用端擴(kuò)展至物品與物品間，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)。

2 建筑施工安全管理的現(xiàn)狀

建筑施工現(xiàn)場(chǎng)是由人、材料、設(shè)備及半成品構(gòu)成的具有流動(dòng)性的作業(yè)場(chǎng)地，現(xiàn)場(chǎng)的局部無(wú)序性和環(huán)境復(fù)雜性是造成工程事故發(fā)生的原因之一，傳統(tǒng)的安全管理強(qiáng)調(diào)人的主觀能動(dòng)性，期望通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)管理人員的事無(wú)巨細(xì)的管理行為，來(lái)防止安全事故的發(fā)生，其主要障礙是現(xiàn)場(chǎng)信息的不透明和資源配置的不合理，傳統(tǒng)安全管理無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控各種危險(xiǎn)源，在危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)也無(wú)法對(duì)危險(xiǎn)源范圍內(nèi)的作業(yè)人員提出預(yù)警，由于無(wú)法獲取詳盡的現(xiàn)場(chǎng)信息，所以資源的配置不能及時(shí)得到優(yōu)化，難以協(xié)調(diào)安排，安全事故的發(fā)生率很難降低。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工安全管理中的應(yīng)用

基于物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)施工安全管理中勢(shì)在必行。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)中存在的大量不透明信息源，可以利用無(wú)線射頻技術(shù)（RFID）和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）來(lái)獲取，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控場(chǎng)地作業(yè)情況，將電子標(biāo)簽附著在施工場(chǎng)地內(nèi)各類(lèi)物品上，通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)組建一套現(xiàn)場(chǎng)安全管理預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，將收集到的各類(lèi)信息上傳至設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控室的服務(wù)器中，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員、設(shè)備、材料的軌跡監(jiān)控，危險(xiǎn)區(qū)域的危險(xiǎn)信息的收集與預(yù)警。

3.1 安全管理系統(tǒng)的組成

本系統(tǒng)主要由感知層、傳輸層、處理層、應(yīng)用層組成，感知層由電子標(biāo)簽、讀卡器、傳感器（壓力、溫度、濕度、位移等）、監(jiān)視器組成，主要作用是感知識(shí)別物體和采集捕獲信息。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

傳輸層是由無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）和有線網(wǎng)絡(luò)組合而成，主要作用是將感知層獲取的信息傳輸?shù)皆O(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)服務(wù)器上。處理層由服務(wù)器內(nèi)部數(shù)據(jù)分析軟件構(gòu)成，主要作用是將獲取的信息進(jìn)行分類(lèi)處理，用以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。應(yīng)用層由系統(tǒng)客戶(hù)端和室外顯示器、報(bào)警器組成，主要功能是將分析數(shù)據(jù)得到的結(jié)果反饋給系統(tǒng)管理人員，協(xié)助系統(tǒng)人員實(shí)現(xiàn)智能化管理。

3.2 安全管理系統(tǒng)特點(diǎn)

3.2.1 性能優(yōu)異

本系統(tǒng)所采用的傳感器、電子標(biāo)簽都已經(jīng)廣泛應(yīng)用在物流、化工等行業(yè)，性能優(yōu)異，可靠性較高，電子標(biāo)簽有效識(shí)別距離最遠(yuǎn)可達(dá)50m，單臺(tái)讀卡器最多可同時(shí)讀取50個(gè)電子標(biāo)簽，識(shí)別正確率在95%以上，可檢測(cè)到時(shí)速最高在100km/h的運(yùn)動(dòng)物體，誤碼率低于萬(wàn)分之一，性能完全滿(mǎn)足施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)需求。

3.2.2 安全穩(wěn)定

由于施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件復(fù)雜，干擾源較多，系統(tǒng)的安全穩(wěn)定至關(guān)重要，本系統(tǒng)主要室外設(shè)備均具備IPX67級(jí)防水、防塵性能，完全滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)室外環(huán)境應(yīng)用要求，同時(shí)抗干擾能力較強(qiáng)，能應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜干擾環(huán)境。

3.2.3 操作簡(jiǎn)單

本系統(tǒng)客戶(hù)端具有圖形化操作界面，操作友好，學(xué)習(xí)成本較低，便于管理人員快速掌握使用系統(tǒng)。

3.3 安全管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

安全管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能如圖2所示。

3.3.1 考勤管理功能

現(xiàn)場(chǎng)人員身上佩戴電子標(biāo)簽卡，電子標(biāo)簽卡上寫(xiě)入人員信息、所屬部門(mén)、工種，利用設(shè)置在場(chǎng)地入口處的讀卡器，讀取進(jìn)、出場(chǎng)的時(shí)間，數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，形成人員考勤表，管理人員可以隨時(shí)查看各個(gè)人員的考勤信息，輸出各類(lèi)考勤表，同時(shí)可以實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)進(jìn)場(chǎng)勞動(dòng)力數(shù)量，便于編制更新勞動(dòng)力進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃表。

3.3.2 定位管理功能

電子標(biāo)簽卡在現(xiàn)場(chǎng)可以被附近的讀卡器讀到，每個(gè)讀卡器可以同時(shí)讀取多人信息，管理人員可以在系統(tǒng)中隨時(shí)掌握各個(gè)人員的位置信息，監(jiān)控各個(gè)人員在相應(yīng)位置的工作時(shí)間，安全管理人員可以在人員相對(duì)集中的地區(qū)，進(jìn)行更周密的安全管理，及時(shí)調(diào)整安全管理力量的部署，做到對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域的應(yīng)對(duì)自如。

3.3.3 設(shè)備、材料進(jìn)出場(chǎng)監(jiān)控功能

在大型設(shè)備、大宗材料上粘貼電子標(biāo)簽，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備、材料進(jìn)出場(chǎng)的監(jiān)控，當(dāng)設(shè)備、材料入場(chǎng)時(shí)電子標(biāo)簽會(huì)被讀卡器記入并上傳，管理人員可以在系統(tǒng)中查閱設(shè)備進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、使用時(shí)長(zhǎng)、出場(chǎng)記錄，如果設(shè)備是租賃的，租賃費(fèi)用可以被計(jì)算出來(lái)，方便管理人員掌握租賃成本，以此調(diào)整施工進(jìn)度計(jì)劃，如果設(shè)備是自有設(shè)備，可以根據(jù)設(shè)備進(jìn)場(chǎng)監(jiān)控，編制設(shè)備檢修計(jì)劃，防止設(shè)備失修損壞。材料進(jìn)場(chǎng)情況的監(jiān)控可以幫助管理人員，掌握材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、數(shù)量，并與編制的材料計(jì)劃相比對(duì)，根據(jù)比對(duì)情況及時(shí)修正材料計(jì)劃，控制材料使用情況，調(diào)整后續(xù)材料入場(chǎng)時(shí)間、數(shù)量，實(shí)現(xiàn)節(jié)約材料防止浪費(fèi)的目標(biāo)。

3.3.4 危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)功能

在各主要危險(xiǎn)源布置大量傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)源的監(jiān)測(cè)，如在高大模板區(qū)域布置大量的電子標(biāo)簽和傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域模板和腳手架的應(yīng)力監(jiān)測(cè)，在出現(xiàn)應(yīng)力超過(guò)預(yù)設(shè)值后發(fā)出警報(bào)，同樣在基坑邊緣布置傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑周邊環(huán)境變化的檢測(cè)，出現(xiàn)超過(guò)限值的變化時(shí)，提示管理人員及時(shí)處理相應(yīng)的危險(xiǎn)區(qū)域，通過(guò)各種傳感器對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)區(qū)域的不間斷監(jiān)測(cè)，將施工現(xiàn)場(chǎng)由信息不透明的黑箱變成能隨時(shí)感知各類(lèi)信息的白盒，將檢測(cè)到危險(xiǎn)源的實(shí)時(shí)變化及時(shí)傳遞至監(jiān)控室，直接幫助現(xiàn)場(chǎng)安全管理人員及時(shí)調(diào)整資源配置、更改施工方案消除危險(xiǎn)于萌芽狀態(tài)，防止危險(xiǎn)源進(jìn)一步惡化，造成安全事故。

3.3.5 警報(bào)功能

警報(bào)功能是基于實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境的檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)的功能，在場(chǎng)地入口處設(shè)置的讀卡器，在無(wú)卡人員強(qiáng)行進(jìn)入場(chǎng)地內(nèi)時(shí)會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒入口處安保人員及時(shí)了解情況，設(shè)置在場(chǎng)區(qū)內(nèi)的傳感器在危險(xiǎn)源發(fā)生變化時(shí)，發(fā)出安全警報(bào)，及時(shí)提醒處于危險(xiǎn)源環(huán)境中的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員，立刻離開(kāi)危險(xiǎn)環(huán)境，在無(wú)法及時(shí)處理危險(xiǎn)源的狀況下，避免出現(xiàn)人員傷亡，最大限度減少事故造成的損害。同時(shí)該功能還可以將不同作業(yè)區(qū)域設(shè)為警戒區(qū)，當(dāng)不屬于該作業(yè)區(qū)的人員進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，對(duì)該人員發(fā)出警報(bào)，并確定該人員身份，要求其立即離開(kāi)該作業(yè)區(qū)，從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了作業(yè)區(qū)間的人員區(qū)隔。

4 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在不斷發(fā)展，我們可以應(yīng)用到施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)也越來(lái)越多，本文提出的系統(tǒng)是一個(gè)比較初級(jí)的現(xiàn)場(chǎng)安全管理系統(tǒng)，系統(tǒng)功能不完備，還存在大量的局限性，需要在將來(lái)進(jìn)行不斷的擴(kuò)展改進(jìn)，現(xiàn)階段的布置成本相對(duì)較高，但是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)安全管理中是必然的趨勢(shì)，這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)大量的傳感器的布置極大地消除現(xiàn)場(chǎng)信息盲區(qū)，對(duì)實(shí)現(xiàn)安全透明施工意義重大，同時(shí)大量有效的信息的獲取，也極大地幫助了管理人員實(shí)現(xiàn)資源合理調(diào)配，降低了施工成本，當(dāng)然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅可以應(yīng)用在施工安全管理上，在施工過(guò)程的各個(gè)階段都可以得到廣泛應(yīng)用，希望能在不久的將來(lái)看到工程施工全流程的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用成果。

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