高原高寒地区局域网环境下智慧工地应用探索

赵 昕，陈昌黎，成 蕾

（中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650000）

在高原高寒地区进行工程项目施工的过程中，工程项目所处地区由于位置、海拔和气候的特殊性，具有地质条件复杂、自然环境恶劣、有效施工周期短这几个难点和特点，施工过程工地的管理对信息化、数字化提出了更高要求，尤其是研究和解决工程建设管理中遇到的问题和困难，形成统一有效的应用，以及如何提高工程施工管理效率等方面，都有很多需要深入研究的地方。本文通过研究并系统总结工程建设与管理经验，研究探索局域网环境下的智慧工地应用，发挥现代信息技术的数字化优势，提升工程项目建设的管理水平、管理质量。本文引入局域网环境架构，尽可能降低高原高寒地区智慧工地建设门槛，着力高原高寒地区的特殊地理位置和气候环境等难点，立足安全工地、绿色工地、质量工地、和谐工地，融合特种设备监控、瓦斯粉尘等监测和劳务管理等方面的需求，探索和研究高原高寒地区局域网环境下的智慧工地应用，利用高科技手段促进工程施工项目管理的创新与发展，构建智能、高效、绿色、精益的施工现场管理一体化智慧工地应用，深度融合“互联网+”和建筑工程，对建筑工地进行全方位的实时监管，形成工地现场管理信息化解决方案。

1.关键技术

要建立一套适应高原高寒工地建设的智慧工地应用，畅通稳定的局域网和实时精确的物联网是应用探索和系统架设的基础，必不可少、缺一不可。

1.1 局域网

局域网的架设，一方面可以保证网络的环境安全和专用性，另一方面降低了高原高寒地区网络拓扑的架设成本，是智慧工地实现的基础。在高原高寒地区局域网环境下，对数据的保密性、系统架构和器材选配的合理性等都有很高的要求，如果全部架设有线局域网，则施工难度增大、维护成本高、结构不灵活；而如果全部采用无线，则施工成本高、投资费用高。因此，采用有线和无线灵活搭配架设，才能合理满足智慧工地的需要。架设灵活的局域网结构，在实际应用过程中，满足施工、监控管理的需要，便于日常维护，应用场景丰富。

为满足智慧工地应用的需要，局域网内进行光纤独立部署，并搭配无线网桥丰富局域网结构，实现项目部、工地现场等多个使用场景的网络覆盖，提高智慧工地局域网的灵活性和独立性，解除网络应用的空间限制。

1.2 物联网

在高原高寒地区，机械、建筑等数据变化的感知尤为重要，更是形成智慧工地应用必不可少的基础，物联网设备的集成是智慧工地的数据仓库建设的必需条件，实时和精确的数据才能驱动智慧工地，多方面、全方位的数据辅助智慧工地发挥信息化和数字化管理功能。要感知智慧工地的数据变化，集成环境监测、人员定位、视频监控等系统所包含的传感器、感应设备等物联网信息传感设备，实时采集智慧工地所需要监控、连接、互动的设备和系统数据，包含声、光、热、电、力、粉尘、生物等信息，在局域网环境下形成互联互通的设备信息网络，实现智慧工地现场物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

2.核心应用研究

高原高寒地区局域网环境下智慧工地应用主要包括安全工地、绿色工地、质量工地、和谐工地这四个方面的应用，涵盖人、物、料、机等多方面的可视化监测和智能化管理，实现智慧工地工程管理的信息化、数字化，建立互联协同、科学管理的施工信息绿色生态。

2.1 安全工地

在安全工地这一应用模块中，涵盖特种设备监控、智能安全帽、VR安全培训和视频监控。特种设备监控主要针对塔吊、升降机进行监测和管控，包括倾斜角、风速、幅度、高度、回转、视频监控数据、载重重量、运行速度、当前高度、机门开闭，在智慧工地应用中进行集成和可视化，大型机械设备塔吊存在倾斜、单机碰撞、多机碰撞等隐患，通过特种设备监控可以实时监控塔吊的工作状态，出现报警信息时，会实时推送至项目相关责任人的手机上。智能安全帽安装人员卡片，通过定位基站感应进行人员定位，通过定位基站上传到智慧工地平台，以地图的形式实时显示施工人员的位置情况、分布情况，对施工人员进行跟踪管理、快速人员检索、人员信息、人员运动轨迹、突发事情求助、高危区域警告等。为人员的突发情况提供依据，减轻工作人员管理的工作量，减少人力成本投入，提高管理效率和工作效率，推动人员管理制度化、规范化、实时化，为智慧工地智能管控奠定基础。VR安全培训以VR的沉浸式体验，进行安全培训，让培训人员通过虚拟现实技术进行安全教育培训，在真实、可操作的培训方案中有针对地进行岗前培训、安全教育，提前熟悉工作环境和工艺步骤，更从容有效地面对各种情况。视频监控实时将各监控点的情况在智慧工地应用平台中进行可视化和识别预警，并将监控数据实时存储、可回放、可检索、可查询，有效进行监管，为智慧工地和安全施工保驾护航。

2.2 绿色工地

在绿色工地这一应用模块中，涵盖环境监测和能耗管理。

环境监测中，针对瓦斯、粉尘、噪声等指标进行实时监测，可有效防止在施工过程中，有害气体超限、粉尘噪声超标等带来的危害。针对浓度报警、欠压报警、超限报警、故障报警等指标，集成多种报警方式，可包含声光报警、振动报警、显示屏视觉报警等，记录并形成校准日志、维修日志、故障解决对策、传感器寿命到期提醒等应用。

能耗管理针对施工现场的能耗进行计量、监测与管理，是智慧工地实现节能减排的基础，通过物联网技术的运用对水、电等各种能耗进行精细计量、实时监测、动态管控，形成监管日志，达成工程项目智慧工地能耗精细化管理的目标，有助于绿色工地的建设和长期保持。

2.3 质量工地

在质量工地这一应用模块中，涵盖混凝土浇筑温控、碾压监测、拌合站质量检测、梁场智能管理和实验室试验数据管理。

混凝土浇筑温控监管帮助智慧工地严格实施混凝土温度控制，保证建筑结构的安全和正常使用，加强防止由于温度原因导致混凝土裂缝的措施建设。在智慧工地应用系统中将混凝土浇筑温度变化数据可视化，形成趋势报告和预测分析，形成日志可追溯、可查询，尤其是高原高寒地区，质量监控工作更是重中之重。

碾压监测通过安装通讯模块、显示模块、GPS定位模块等，针对土石料碾压施工、混凝土碾压施工等进行压实度、碾压层厚、碾压遍数和振动频次进行监控，从而实现智慧工地碾压质量关键指标的全面评价，实现碾压填筑施工过程的全方位数字化监控、动态分析与评价。

拌合站质量检测针对拌合站全生产过程的质量进行监测和管理，形成可追溯、可查询的档案记录，将质量检查人员和质量检查作业在智慧工地应用系统进行数字化挂钩和信息化管理，把配料计量、试块制作、混凝土搅拌等各环节的质量信息进行数字化管理和应用，形成可视化记录，对原材料、人员设备和生成过程形成过程冬天控制。

梁场智能管理这一应用针对预制混凝土梁的工厂的材料、设备进行监控和管理，包括地磅数据、智能出库、库存管理、铲车管理、压浆管理、张拉管理、预制梁养护情况等进行实时监测管理，形成可视化数据，在智慧工地应用中进行集成和分析应用。

实验室试验数据管理有助于工地实验室的标准化和数字化建设，通过采集实验室实验仪器数据，如压力试验机数据、万能材料试验机数据，并将实验数据、曲线、报告等及时上传到智慧工地应用系统，对水泥、混凝土和钢筋的质量起到动态监控的作用。

2.4 和谐工地

在和谐工地这一应用模块中，涵盖劳务实名制、工地智能广播和智慧工地大屏。

劳务实名制通过闸机、考勤机、手机和安全帽等设备的实名制覆盖，实现对工地人员实名制管理，在智慧工地应用系统中实时显示人员的进出情况、对收集到的工人数据按照工种、班组、进退场趋势等信息进行统计分析。

工地智能广播实现批量管理控制多个广播终端，根据不同的需求，按照时间、区域等进行个性化的广播任务定制和实现，通过分控软件对多台设备进行音量调节、设备电源开关管理等操作，减少人工工作量。

智慧工地大屏以“一张图”的形式将智慧工地的监控数据进行汇聚，形成统一风格的多数据可视化界面，将海量数据以可视化的方式自由布局、实时更新，帮助工地管理快速响应、灵活拓展，实现多维数据的统一、有效和易读展示，提升智慧工地管理平台的交互性和操作性。

3.结语

本文针对高原高寒地区局域网环境下智慧工地应用的应用和建设，进行关键技术研究和初步的应用范围探索，推动高原高寒地区工程建设管理精细化、信息化、绿色化、工业化，提高工地建设管理人员的信息化管理水平。融合局域网和物联网技术进行智慧工地应用研究和建设，针对高原高寒地区的建筑工地进行全方位的实时监管，推进数字化信息化管理方式的建设和转变，助力在高原高寒地区艰难施工条件下，提升工程建设质量、提高工程管理水平，形成实用、适用的工地现场智慧管理的信息化解决方案。