房建工程设备安全施工管理方法研究

2023-12-07刘浩

工程机械与维修 2023年6期

刘浩

摘要：为进一步探究房建工程设备的安全施工管理水平提升路径，结合房建工程项目施工的基本需求，以物联网技术为基础，从监控、通信、系统管理等多个角度着手，对面向房建工程的机械设备安全管理信息系统的各个功能模块进行设计。实际应用效果显示，该系统可基本实现各项预期功能，且性能指标较优，具有一定的实用价值。

关键词：房建工程；机械设备；安全管理；设计

0 引言

房建工程的施工建设会使用到大量的机械设备，由于各种机械设备规格和性能参数等方面存在诸多差异，如何对其进行有效的安全管理，一直以来都是管理工作中的难题。针对此类问题，需要从信息系统设计的角度入手，构建面向房建工程的機械设备安全管理系统，以此实现对施工机械设备的安全配置，确保机械设备的正常运行。

1 系统整体架构设计

通过对部分房建工程施工企业的安全管理工作需求进行调研后，可以物联网技术为基础，对房建工程设备安全管理系统进行设计。房建工程设备安全管理系统整体架构如图1所示。

如图1所示，在该系统架构下，各个模块之间的运行均具有较为紧密的联系，各个监测模块所获得的数据均可实时传输至系统中，经由数据综合处理模块处理后，向管理人员予以展示。从理论角度分析可知，该机械设备安全管理系统能够实现机械设备的智能化管理，管理人员可基于多种类型的终端设备，实时查看所需查看的机械设备信息，具有更高的灵活性。

2 系统主要模块设计

2.1 传感器数据感知设计

2.1.1 传感器选型

传感器数据感知设计中，需要对温湿度传感模块和气体监测模块的传感器设备进行选型。传感器选型结果如表1所示。

2.1.2 板卡选型

在选定以上几类传感器后，使用数据采集板卡对传感器数据进行统一采集和读取。本次选用板卡的型号为PCI6616P，该板卡的接口芯片型号为CHPCI，主控芯片则为门阵列布局模式，以实现对模拟量输入和开关量的控制。

2.1.3 工作原理

在该数据采集板卡中，基于A/D转换器来实现对上述3种传感器设备的采集和处理。采集通道则为1MΩ输入阻抗的16路单端或8路双端输入。

在此基础上，根据已有经验和文献资料，设定温度、湿度和粉尘浓度的安全阈值，由系统对数据进行解析后，判断当前环境参数是否存在风险因素，如数据未超过阈值则不发出提醒，反之则通过提示信息的方式进行传输。

2.2 视频监测模块设计

2.2.1 设计方案

本次视频监控模块在开发过程中，采用嵌入式Internet远程监控系统进行设计。具体来看，在设计方案中，主要包括一个基于ARM处理器和Linux操作系统的嵌入式视频监控系统。

在该系统中，以嵌入式Linux和嵌入式微控制器S3C2440为核心平台，通过嵌入式平台中所建立的Web服务器，将其与USB摄像头相连接，建立连接后进行网络视频传输。

2.2.2 摄像机选型

在具体硬件选型上，则选用WAT-902H型摄像机，其最低照度仅为0.0003Lux，可在常规的施工条件的基础上，满足房建工程地下结构施工可能存在的光线照度低等特殊情况下的需要。

2.3 机械设备定位

在房建工程的实际施工过程中，涉及到机械设备的频繁移动，为确保机械设备移动过程中的安全性，本次设计中，通过机械设备定位的方式进行机械设备安全状态监测模块设计。

2.3.1 机械设备定位原理

在定位过程中，应用GIS软件中的坐标转换功能，将原始数据转换为本次所需要的BD-09坐标系框架下的数据；同时分别根据X平移、Y平移、旋转角与比例4个参数进行换算，由此即可将原始数据中的经纬度坐标信息转换为房建工程所需要的坐标信息。

2.3.2 安全状态监测模块设计

机械设备安全状态监测模块整体架构如图2所示。在得到坐标信息后，按照图2的设计架构，对机械设备安全状态监测模块进行设计。

2.3.3 运行流程

基于该架构，本次机械设备安全状态监测模块的运行流程如下：

当确定该状态监测模块终端已安装在机械设备后，超声波收发器对机械设备进行初步定位，并将机械设备返回的信号经由放大电路处理后，传输至ARM9型单片机处理器中。

ARM9型单片机处理器将基于收到的电信号，对机械设备的实际距离与预先设定的危险警戒距离进行对比。当距离小于设定值时，通过LED显示报警电路发出警告信号。同时在监测过程中，通过信息系统终端计算机设备上的GIS软件，实时显示机械设备的位置和坐标信息。

2.4 通信模块设计

为提升通信效率和质量，本次在已有物联网系统的基础上，采用“双向通信系统”对通信模块进行设计。

2.4.1 服务器数据的下发基本原理

具体来看，在设计过程中，首先要确保Socket.IO服务器能够主动向物联网网关实时发出数据，以实现数据的“主动推送”。服务器数据的下发基本原理如图3所示。

如图3所示，当某一设备接入网关上线时，该设备将被赋予一个唯一的识别码Socket_ID。该识别码将被纳入到链表中，以实现服务器主动推送实时数据的功能。如涉及到数据模型的更新，则系统会自动搜寻数据链表和数据库中前端用户注册后产生的GID和devID两种数据，再据此找到对应的Socket下相应的网关和设备，进而完成数据下发。同时，在线网关的ID号也将存入到Redis缓存数据库中。

2.4.2 数据认证设计

在本次设计中，数据的认证采用“两次认证”的方式进行，其具体流程如下：

用户发出认证请求，系统根据用户的密钥进行加密和上传。如用户尚未设置密钥，则由系统产生一个认证随机数。对密钥进行解密进行验证，如验证通过，则返回物理网关设备模型和“认证成功”的信息。

2.5 数据库设计

数据库选用MySQL型数据库，使之与服务器对接，并结合实际工作需要设计数据表2所示。

在此基础上，本次采用AES加密算法进行数据加密设计，以提升数据库信息安全性。该加密算法应用DS420j型储存器。在该算法运行后，所有数据不仅可得到加密处理，数据形式也可实现统一。

2.6 系统权限管理功能

考虑到管理工作的不同需要，本次针对机械设备管理工作中参与的不同工作人员的工作权限，对系统权限进行分级设置。

在实际访问该模块时，通过函数“amection name a me@localhost”实现对不同用户权限的分别设置，以避免出现非法访问的问题。另一方面，为确保所有用户账户的行为做到可追溯，进一步引入capture Message函数，对用户的操作行为进行实时跟踪。

2.7 系统数据信息检索功能

2.7.1 设置核心控制函数

基于数据快速检索的需要，本环节针对设备信息、设备位置等关键信息类型，分别设置相对应的核心控制类函数，在此基础上，进一步设置核心控制函数BaseAction，以实现基础层面的功能。