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如何打造一個智慧工地？系統總體思路全在這里了!

2019-06-15
建筑行業是我國國民經濟的重要物質生產部門和支柱產業之一,同時，建筑業也是一個安全事故多發的高危行業。如何加強施工現場安全管理、降低事故發生頻率、杜絕各種違規操作和不文明施工、提高建筑工程質量，是擺在各級政府部門、業界人士和廣大學者面前的一項重要研究課題。

在此背景下，伴隨著技術的不斷發展，信息化手段、移動技術、智能穿戴及工具在工程施工階段的應用不斷提升，智慧工地建設應運而生。

那么如何來打造一個智慧工地呢？下面是系統的總體思路。
 
設計思想
 
通過工地可視化系統為政府、企業、現場工程管理，提供了先進技術手段，通過安裝在建筑施工作業現場的各類傳感裝置，構建智能監控和防范體系，就能有效彌補傳統方法和技術在監管中的缺陷，實現對人、機、料、法、環的全方位實時監控，變被動“監督”為主動“監控”；同時，其也將為安全生產監督管理引入新理念，真正體現“安全第一、預防為主、綜合治理”的安全生產方針。傳統的施工監測、易受人為影響且效率低下。通過引入物聯網技術，可以有效提高建筑施工質量，進而構建智能家居、智能建筑，并最終達到創造智能城市的目標。

 
設計原則
 
企業主體，總體規劃，分步實施；

進行頂層規劃、相關技術標準設計；

政府推進和出臺相應管理制度；

企業與施工現場按照技術標準、管理制度實施

 
 
 

設計依據
 

本方案的安全防范系統建設主要從以下行業規范、標準出發
  1. 《智能建筑設計標準》GB/T50314-2006
     
  2. 《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16-2008
     
  3. 《建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范》GB/T50311-2007
     
  4. 《建筑與建筑群綜合布線系統工程驗收規范》GB/T50312-2007
     
  5. 《視頻安防監控工程設計規范》GB50395-2007
     
  6. 《入侵報警系統工程設計規范》GB50394-2007

     
  7. 《安全防范工程技術規范》GB50395-2007
     
  8. 《出入口控制系統工程設計規范》GB50396-2007
     
  9. 《安全防范工程程序與要求》   （GA/T75-94）
     
  10. 《安全防范系統驗收規則》    （GA308-2001）
     
  11. 《安全防范系統通用圖形符號》   （GA/T74-2000）
     
  12. 《民用閉路電視監視系統工程技術規范》   (GB50198-94)
     
  13. 《視頻安防系統技術要求》    （GB/T367-2001）
     
  14. 《工業電視系統工程設計規范》   （GBJ115-87）
     
  15. 《安全防范系統》（浙江省標準）  （DB33/T334-2001）
     
  16. 起重機械安全規程       （GB6067-85）
     
  17. 起重機試驗規范和程序     （GB5905-86）
     
  18. 起重機電控設備       （JB4315-86）
     
  19. 低壓成套開關設備制造規范    （GB7251-87）
     
  20. 低壓電氣外殼防護等級標準    （GB4912.2-85）
     
  21. 起重機超載保護裝置      （GB12602-90）
     
  22. 起重機設計規范       （GB3811-2005）
     
  23. 塔式起重機(安全裝置規定部分)   （ GB5031-2008）
     
  24. 塔式起重機安全規程（安全裝置規定部分）（GB5144-2006）
     
  25. 《杭州市建設工程塔式起重機安全監控管理系統技術規定》
     
  26. 《杭州市建設工程施工安全質量物聯網管理應用平臺塔機接口要求》
     
  27. 《杭州市建設工程物聯網管理應用平臺工程可視化管理系統技術標準》
     
設計思路
 
對于工地綜合安防管理系統的建設，絕不應該是對各個子系統進行簡單堆砌，而是在滿足各子系統功能的基礎上，尋求內部各子系統之間、與外部其它智能化系統之間的完美結合。系統主要依托于綜合安防管理平臺，來實現對眾多安防子系統的統一管理和控制，通過綜合管理平臺建設后實現統一數據庫、統一管理界面、統一授權、統一權限卡、統一安防管理業務流程等，同時考慮將各安防系統資源作為信息化基礎數據，滿足部分建設單位運營管理的業務需求，輔助業務流程優化。


基于工地可視化云平臺，前端子系統可接入子系統包括（不限于）以下系統：
  • 一卡通管理系統
     
  • 人臉識別系統
     
  • 定位系統
     
  • 遠程視頻監控系統
     
  • 實名制考勤系統
     
  • 塔吊限位防碰撞及吊鉤可視化系統
     
  • 周界報警系統
     
  • 施工電梯安全監控系統
     
  • 外墻吊籃監控系統
     
  • 高支模檢測系統
     
  • 基坑支護
     
  • 水電能效管理系統
     
  • VR教育等
除此之外，平臺支持通過標準接口（如OPC等）或通過SDK接入第三方設備進行聯動。

 

 
 
平臺是典型的SaaS（軟件即服務）應用軟件平臺，通過Internet提供軟件，將應用軟件統一部署在平臺上，根據實際需求，通過互聯網定購所需的應用軟件服務，并通過互聯網獲得云平臺提供的服務。對于建筑行業來說，采用云平臺有著極大的優勢，避免了建筑企業繁瑣的購買、安裝、調試基礎設施行為，同時也幫企業節省了大量的日常維護費用。
 
 
 
項目建設概要
 



系統設計概要
 
該系統的建設以項目現場應用為基礎，能夠實現橫向的各參與方（如業主、監理、咨詢公司）的協同管理，縱向與集團公司層面進行信息互通，同時提供標準化的接口協議，可實現數據對第三方平臺的對接分發。

基于我們現有的功能及項目需求，其前期可搭建的系統架構圖如下，后期可按照項目的實際需求進行升級優化，從而實現所提出的圍繞項目的全生命周期建立一個支撐現場管理、互聯協同、智能決策、知識共享的一整套項目現場管理的信息化系統。
 
 

當前項目平臺的功能圍繞人員管理、設備管理、質量安全監管、綠色施工、進度管理及多方協同管理展開，實現對工地現場人員、設備、環境、流程全要素的信息化，并通過GIS的形式進行展示，實現可視化、智能化的管理。在接入數據的基礎上實現動態展示、分析預警、并按照工地的組織結構權限進行劃分和設定，實現數據的有效監管。項目部可通過桌面應用、大屏、APP及觸摸屏來查詢數據，實現隨時隨地的管理。
 
系統建設目標

本項目通過物聯網等信息技術有效提升建筑工程安全管理水平，達到以下目標：

全天候的管理監控

為企業的管理者提供365*24小時的人員安全、設備安全、施工進度、綠色施工等監管及服務，全方位的了解工地的施工情況。

全方位的協同監管

建立多部門協同管理的監管系統，實現全方位協同監管，提高工作的效率，做到過程可查詢、結果可分析。

全流程的安全監督

采用在線執法，遠程取證，動態預警等方式實現對建筑工地全方位的安全監督。

全方位的數據分析

包括自動處理現場的實時數據，共享各種類型的數據為管理提供及時、準確的信息。
 
系統方案說明
 
智慧工地管理平臺是一整套軟件、硬件結合的系統化產品，通過硬件設備的監控及數據采集、平臺的統計及分析的閉環流程，建立基于施工過程管理，建立互聯協同、安全監控體系，并通過對所采集的數據進行挖掘和析，提供預測和預案，實現對工地的可視化和智能化管理。
 
智慧工地集成平臺
 
“智慧工地平臺”是以現場實際施工及管理經驗為依托，針對工地現場痛點，組織研發攻關出能夠在工地落地實施的模塊化、一體化綜合管理平臺。為施工單位、租賃企業、設備生產廠家、建設部門提供了完整的智能管理和服務。
 
 
 
系統總體架構
 
基于政府職能部門出臺的相關建筑工程質量安全監督管理制度要求，運用物聯網綜合應用技術建設安全質量管理平臺。
 
系統將構建覆蓋省市、縣區、工程現場三級聯動的建筑工地安全智能綜合管理系統：
 
按照權限設置，分級管理的原則，企業、工程項目部、監理部門、政府監管部門等共享資源，可以查看自己權限范圍內的信息。

針對海量數據，系統采用云計算的核心思想，將大量用網絡連接的計算資源統一管理和調度，構成一個計算資源池向用戶按需服務
 
 
 
 
系統拓撲圖
 
項目建設采用先進的物聯網技術，主要由信息采集層、網絡接入層、網絡傳輸層、信息存儲與處理層組成。如圖2所示。將移動執法終端、施工升降機、塔式起重機作業產生的動態情況、工地周圍的視頻數據、混凝土攪拌車超載超速、實名制考勤信息及時上傳給綜合管理平臺。綜合管理平臺對各子系統進行融合，進行報警聯動等處理。各級管理部門可以及時準確了解工地現場的狀況，將有效提高項目管理和現場管理的效率。

 
智慧工地APP
 
主頁

其為各個子系統核心數據的集中展示，可查看設備、環境、人員、質量安全等各個方面的數據，方便管理人員快速瀏覽及掌握整個項目運轉情況；
 
人員

其為勞務人員的施工及考勤統計，查看每個勞務工人的考勤記錄及異常提醒，并可進行在線遠程溝通。
 
監測

前端接入各種監控設備并對所采集的數據統計分析，幫助項目管理人員更有效的把控工地安全、質量、環境等。
 
工作

主要聚焦于流程的電子化，實現隨時隨地發起，過程可跟蹤，結果可查詢，有效提高施工的效率；

 
權限管理及多級保護功能
 

系統支持用戶管理、角色管理、權限管理等。
 
  • 用戶管理
可對系統用戶的基本信息、單位信息等進行管理。
  • 角色管理
系統需根據單位的類型、用戶職位等進行角色劃分。
  • 權限管理
系統需根據用戶的情況賦予不同的角色，進而進行嚴格的權限管理，查看不同的數據及執行不同的操作。
 
接口要求
　
系統基于GIS+IoT平臺，支持面向其他系統的對接。

 
智慧工地應用內容


 

智慧工地平臺集成項目工地的人員管理、安全施工、智慧辦公、綠色施工、進度管理等數據，通過智慧工地平臺去配置所同步用戶的組織結構及職能權限，實現視頻監控、特種設備監控、揚塵噪聲監控及實名制系統的帳號的統一管理與分配；實現信息有效觸達、問題及時跟進、工地有序管理，打造安全可靠的工地。
 
同時提供智慧展廳的概念，項目方可通過搭建智慧展廳，形象的系統化的展示工地的信息化應用程度，便于跟領導及同行進行講解介紹。
 
人員管理
 
人員管理是對勞務及項目人員身份、行為的全方位管控，涵蓋了實名認證、考勤進出、現場施工、安全教育等多個維度，通過對現場人員的行為及特征分析，從而幫助項目管理人員更好的管理和了解工地狀態。
 
 
人員通道考勤管理（含勞務實名制）
 
勞務實名制采用高頻/超高頻射頻卡或生物識別技術實現對施工人員、監管人員的信息采集、統計、對其資質信息進行甄別，便于規范工地從業人員的考勤與行為管理。
 
  • 借助人員二代身份證讀卡設備、IC卡、人臉等終端及管理平臺實現人員實名制登記；
     
  • 借助門禁設備終端及管理平臺實現人員出入記錄獲取及統計；
     
  • 借助安全教育終端及管理平臺實現人員安全教育信息錄入及統計；
     
 實名登記設備
 
實名制登記實現工地人員個人信息的采集，發卡人員通過身份證閱讀器獲取申請人身份信息，并配置出入權限，完成發卡操作。

為了便于安全管理，可依據角色分配不同的權限：
  • 項目管理部人員：可以在辦公區、施工區、生活區出入
     
  • 建筑工人：可在施工區、生活區出入。
     
身份證閱讀器
 
二代證閱讀器又稱第二代身份證閱讀與核驗設備， 是第二代身份證閱讀和核驗的專用設備。它采用國際上先進的TypeB非接觸IC卡閱讀技術，配以公安部授權的專用身份證安全控制模 （SAM），以無線傳輸方式與第二代居民身份證內的專用芯片進行安全認證后，將芯片內的個人信息資料讀出，將此信息上傳至計算機，并完成解碼、顯示、存儲、查詢和自動錄入等功能。
 
 
用戶身份識別方案

IC卡方案

主要功能就是讀取IC卡種卡號并顯示到平臺上，平臺用于跟所錄入的人員進行綁定，每個勞務工人一張IC卡。
 
 
高速人臉識別方案

針對人流量大的工地，其識別效率為30幀/秒，準確率達到99%，針對移動和靜止的人員均能檢測和識別，支持多人同時監測，勞務工人可小跑進入工地，有效的保證了進出的效率。該系統支持黑名單功能，針對設為黑名單的工人可禁止其進入工地。
 
 
同時針對勞務工人是否佩戴安全帽、周界入侵提醒、滯留徘徊、遺留物進行設定。

 門禁設備

門禁考勤可通過以刷卡方式來強化管理工地現場務工人員的出入和考勤，做到總包單位管理者能實時掌握現場實際人數以及人員進出和出勤情況。
 
通過在工地大門口設置閘機（閘機主要有三輥閘、翼閘、擺閘等類型），對施工現場進行封閉管理（刷卡通過確認后大門將自動打開，反之則無法進入工地現場）。
 
全高轉閘（如下圖）通道因其設計合理可靠，噪聲小，運行平穩，使用壽命長，進出方便等特點在出入口門禁控制中應用廣泛。
  • 具有統一、標準的對外電氣接口，可與各種讀寫設備相掛接，便于系統集成；
     
  • 具有自動復位功能。
     

硬件功能
  1. 現場管理
     
對施工現場實行封閉式管理，勞務人員必須使用刷卡進行身份驗證，才能打開通道閘機進入施工現場。
 
  1. 攝像抓拍
     
對于進出工地刷卡時，攝像頭會進行刷卡人員的抓拍，可進行資料的存檔。
 
  1. 駐場統計
     
建筑從業人員進入現場時，門口的大屏幕上顯示刷卡人的基本信息及該卡錄入平臺時的勞務工人信息，便于門衛進行身份比對校驗。

同時，屏幕上可顯示工地進場人數和駐場的統計人數，平臺與屏幕信息同步。
 
  1. 實時上傳數據
     
對于人員的考勤記錄會實時的上傳到平臺，平臺會對考勤數據進行統計和分析；

 
平臺功能
  • 管理平臺提供人員基本信息修改、工地人員花名冊查看功能。
     
  • 登錄平臺后，根據相應權限可對相應工地的勞務人員進行人員基本信息修改、工地人員花名冊信息查看。
     
  • 管理平臺提供工地人員考勤情況的查詢、匯總、分析功能，主要根據門禁系統同步過來的考勤刷卡信息，對考勤刷卡信息進行分析、匯總、展現。
     
  • 針對勞務工人超過規定時間未出工地、民工超齡進行判斷，當出現異常則進行應用消息提醒。
     
設備管理
項目工地的設備安全監控核心在于通過物聯網的技術提高對作業過程的管控，針對異常或違章情況進行實時的告知，提高作業人員對設備的掌控力度，配合工地現場的管理制度，建立起安全施工流程體系，保障施工作業安全，防范于未然。