基于物联网技术的智慧工地构建分析

2022-03-25李云涛杨海成梁四幺

中国设备工程 2022年6期

李云涛，杨海成，梁四幺

（核工业航测遥感中心，河北石家庄 050000）

物联网技术可运用互联网与传感器将建筑工程内的事物衔接为网络结构，在物联网网络结构基础上实现建筑工地的一体化、智慧化管理，使建筑施工更为规范可控，继而完成智慧工地的构建。智慧工地的实现离不开各类传感装置及互联网，管理人员可通过传感器数据了解建筑工程施工状况，在建筑工地内搭建全面化管理体系，继而实现全方位管理。

1 物联网技术在智慧工地建设中的应用方向

1.1 现场实名管理

依托于物联网技术可在建筑工地内进行智能门禁管理，对建筑施工相关承包商、供应商展开控制，避免无关人员与车辆进入施工现场，排除一切不稳定因素。人作为建筑工程施工期间最关键、最复杂的管理因素，可通过智能门禁管理使对施工人员的实名制管理，将施工人员姓名、性别、年龄、照片、岗位/工种、职务、工号、联系方式及车辆所属单位、车牌号输入到智能门禁系统内，当车辆与员工进场时，在物联网RFID射频识别技术应用下即可完成实名登记，同时还可按月、季、年为单位输出实名管理报表，详细记录智慧工地在特定时间段内的员工数量、员工工时与出勤、车辆类型、所属单位等数据信息，采用柱状图、饼状图的方式输出数据，以此规范建筑工地人员与车辆的出入管理。

1.2 全景视频监控

为实现物联网技术在建筑工程中的全面渗透，构建全面化的智慧工地，应搭建视频监控系统，对工地周界、施工区、现场道路等关键位置安装高清实时监控，一旦建筑工地内发生紧急事件，可通过视频监控了解紧急事件细节，继而及时处理，避免问题持续恶化。三维实景模型为物联网技术在智慧工地中的主要应用体现，可与全面视频监控系统联动衔接，对施工现场进行全面监督监管，控制施工进度及安全、物料，确保建筑工程规范化进行。在实际建筑工程中，可将鹰眼全景摄像机布设在施工现场，并实现监控全覆盖，以此为基础形成鸟瞰图，以此帮助管理人员掌握建筑工地整体态势。全景视频监控为智慧工地建设的主要内容，可用以准确表现建筑工地实际生产情况，实现建筑工地全局回溯、细节盯控、信息增强、全景监看，在球机、枪机联动摄像机应用下实现场景目标锁定与自主追踪，强化现场管理。全景视频监控可巡航工地路径，显示工地现场各区域的关联，并对安全帽未佩戴等情况进行抓拍，在技术帮助下加强建筑工地管控效果。在实际管理期间，可借助算法对监控数据进行归一化处理，借助离查标准化方式计算数据应用价值，计算方式如下：

式中，X为当前数据；min为数据最小值；max为数据最大值，借助式（1）可消除数据变量差异，使所得数据更为准确。

1.3 搭建现场局域网

（1）强化网络安全。为实现智慧工地全方位管控，应搭建现场局域网，对各类智能系统及北斗定位基站进行组网通讯，通过搭建“无线传输+光纤环网”模式的方式，在建筑工地内建立局域网，以此确保数据传输质量，实现无缝漫游，为建筑工程顺利施工奠定基础。现场局域网为智慧工地物联网技术深入应用的结果，为确保物联网技术可切实发挥出其原有作用，应注意强化网络安全，做好安全设计，严格部署网络防火墙，根据建筑工地区域划分情况进行网络安全域划分，展开针对性安全防护。

（2）北斗定位传输。智慧工地分为广域网传输、LTE网络传输两部分，其中广域网传输依托于“L2TP VPN+广域网”方式完成数据封装，进一步应用IPSEC、CHAP加密手段提升数据安全性，而LTE网络传输可实现网络双向鉴权，主要运用隧道技术完成数据保密。物联网在智慧工地中的关键功能之一则为人员、车辆定位，而该功能的实现主要取决于物联网与北斗系统，而上述所提到的广域网传输、LTE网络传输方式具有较强安全性，可对北斗定位数据进行保密，因此在智慧工地构建期间，可运用物联网专网传输最大化提升北斗定位数据的安全性，避免数据在传输期间出现数据外泄的情况。

（3）内外网隔离。现场局域网的构建可在确保专网、内网数据安全的基础上完成内外网数据的高效传播，借助局域网完成内外网隔离，使网络数据更为稳定有序。图1为智慧工地局域网内外网隔离方案，通过数据接口完成数据的转换传输，在广域网专线支持下构建智慧工地专用防火墙，隔绝IP地址，以此完成互联网与智慧工地数据间的有效隔离，同时，应用单向网闸完成数据到内网边界的传输，经内部路由器传输后接入智慧工地服务器，在保障数据安全的同时，实现物联网数据的安全完整输入。

图1 智慧工地局域网内外网隔离方案

2 智慧工地在应用物联网技术的实例分析

2.1 工程概况

某建筑工程总面积约29.8万平方米，其中地上面积为20.5万平方米，主要为办公楼、居民楼、公共设施建筑，地下建筑面积为9.3万平方米，主要建设库房、地下车库、储藏室、设备间等。该工程项目组意识到了前沿技术对建筑领域的影响，在本次建筑施工期间，借助物联网构建智慧工地，以此强化建筑施工现场管理效果。

2.2 物联网智慧工地建设情况

（1）审批信息化。该建筑工程项目将智慧工地落实到各个方面，在实际施工期间，为补充物联网智慧工地管理方式，各项文件均采用线上传方式进行传递，缩短文件审批间隔，在文件传输与审批期间做好信息留痕，以此实现审批信息化，并在此基础上强化不同部门间的业务表单管理，搭建工程项目业务审批平台，继而强化建筑工程文件审批的管理。审批信息化不局限在智慧工地管理系统内，工程项目管理人员可通过企业微信处理文件并审批，将处理、审批完成的文件上传至智慧工地管理系统，下属员工现场查询，并开展工作，极大提高文件审批效率，并可在智慧工地管理系统应用下完成业务流程动态跟踪审批。

（2）质量管控。物联网技术可增强建筑工地智能化水平，应用物联网搭建智慧工地质量问题库，并分级管控，为建筑工程质量控制工作奠定基础。

（3）物料验收。传统化物料验收主要采用人为记录、地磅称重的方式进行，易出现人为失误，不利于工程项目建设。在案例工程中，借助物联网展开物料验收管理，使物料验收过程更为高效智能。验收物料时，完成拍照取证与地磅称重后，将传输至智慧工地服务器，系统完成数据接收后出具验收表单，验收人员将表单打印并签字确认后即可完成物料验收工作。

（4）扬尘噪声监测。建筑施工期间易造成粉尘污染，为降低建筑工程对环境的破坏，案例工程依托于智慧工地物联网搭建了扬尘噪声在线监测系统，辅以喷淋控制系统，在施工期间，将自动化监测PM10、PM2.5、有毒有害气体及噪声，若发现工地范围内扬尘超标，则会自动触发喷淋控制系统，通过雾化喷淋方式进行降尘，若检测到噪声超出标准，则会发挥预警，提醒管理人员加以调控。

（5）机械动态监测。机械动态监测主要是对施工设备的监测，尤其是升降机、塔机等机械设备，将振动传感器、温度传感器等植入机械设备内，若设备运行参数超出标准，或设备操作人员操作不当，则会通过智慧工地管理系统自动发出预警，提醒技术人员技术查看，避免设备故障引发安全事故。