智慧工地管理系统方案设计与功能实现

摘" 要：探究智慧工地管理系统的设计要点与实现方式，并对其基本功能与运行性能进行测试。该系统采用B/S架构，支持PC端浏览器与手机端APP登录操作。利用分布在工地各场景的摄像机采集现场视频信息，提供AR实景地图、AI视频联网、人员和车辆的出入管理及工地环境监测等多种功能。从测试效果来看，智慧工地管理系统的基本功能可以实现，并且在用户并发数为1 000个时将响应速度控制在50 ms以内，系统延迟较小，优化用户使用体验，满足工地实时监管需要。

关键词：智慧工地管理系统；AR实景地图；AI视频联网；数据库；性能测试

中图分类号：TP311.52" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2095-2945（2025）06-0114-04

Abstract： This paper explores the design points and implementation methods of a smart construction site management system， and tests its basic functions and operational performance. The system adopts a B/S architecture and supports login operations for PC browsers and mobile apps. Utilizing cameras distributed in various scenes of the construction site to collect on-site video information， providing various functions such as AR real-time maps， AI video networking， personnel and vehicle access management， and construction site environmental monitoring. From the test results， it can be seen that the basic functions of the smart construction site management system can be achieved， and the response speed is controlled within 50 ms when the concurrent number of users is 1 000. The system latency is small， optimizing the user experience and meeting the real-time supervision needs of the construction site.

Keywords： smart construction site management system; AR real-life map; AI video networking; database; performance testing

在建筑行业信息化发展背景下，将大数据、物联网、云计算和人工智能等技术应用到工地管理中，构建智慧工地管理系统，在实时获取工地各场景信息的基础上，实现对人员、设备、材料的合理调度，让质量、安全、进度和成本等得到统筹协调，让施工单位的利益最大化。在构建智慧工地管理系统时，除了满足其功能需求外，还要遵循安全性、易用性、可扩展性等设计原则。只有保证数据安全、操作便捷，并且能够根据用户需求进行低成本的功能扩展，才能更好地符合用户的使用需求。

1" 智慧工地管理系统的整体架构

为实现部门之间信息共享、合理利用现有资源，以及满足施工现场各层次人员的服务需求，融合物联网、传感器、大数据和云计算等信息技术设计了智慧工地管理系统。该系统采用B/S（浏览器/服务器）架构，用户可通过Web浏览器登录系统，在权限范围内进行操作；同时提供手机APP客户端，方便工地管理人员随时随地了解工地信息。智慧工地管理系统的整体架构如图1所示。

该系统包含3大数智平台，分别是用于数据集成与数据处理的数据平台，用于管理门禁、摄像机、GPS等设备的物联平台，以及用于算法训练、算法调优的AI平台。在数智平台基础上开发了智慧工地管理平台和移动应用小程序，其中智慧工地管理平台可以提供包括AR实景地图、AI视频联网、大屏展示等在内的多种实用功能。

2" 智慧工地管理系统功能的设计与实现

2.1" 实景地图模块

本文基于AR（增强现实技术）技术设计了智慧工地管理系统的实景地图功能模块，可以在多个工地场景之间进行自由切换，以便于实现对工地现场情况的实时跟踪和动态监管。该模块以TCP/IP网络为媒介连接了前端数据采集设备和终端数据处理设备。数据采集设备包括270°鹰眼摄像机、AR重载云台摄像机以及人脸抓拍机等；采集到的数据经TCP/IP网络上传到平台服务器完成处理，处理结果在客户端上进行可视化呈现[1]。AR实景地图模块的组成结构如图2所示。

为了实现该功能，需要工作人员在施工场地内安装多台摄像机，并且灵活调整摄像机的角度、间隔距离，实现对场景的全方位覆盖。在任意场景中设置普通监控点，并对该监控点添加相应的标签，之后可以在场景中预览该监控点的画面，以及在不同画面之间进行自由切换。AR实景地图模块还提供了“区域统计”功能，可以实时记录某个场景内的进入人数、离开人数等人流量信息，实现了施工场地内人、车的智能化和可视化管控[2]。

2.2" 大屏展示模块

智慧工地管理系统的大屏展示模块核心设备是一块23寸的室内LED显示屏和一块55寸的倾斜式触控屏，可根据后台设置在屏幕上显示文字、数据、图片等内容。其中，23寸显示屏位于门岗处，采用P4全彩显示屏，主要用于展示公司宣传片以及工地安全管理相关视频；55寸显示屏位于人行出入口的通道右侧，采用双基色屏，用于展示人员或车辆出入信息等。

2.3" 人工智能视频联网模块

考虑到工地范围较大、管理内容较多，为提高管理效率、降低管理成本，本文基于大数据和人工智能等技术设计了智慧工地管理系统的AI视频联网模块。设计要点包括3部分。

其一是AI智能识别设计。点位部署是提高AI识别精度的关键，本文综合考虑了工地网络信号强度以及技术成本等因素，最终采取了对移动端硬件无要求、网络无延迟的中心部署模式。基于AI识别技术分析工地现场的图像、视频等信息，从中获取施工现场人员的作业行为、现场施工设备的工况并主动上报，以便于优化设施的调度和预防施工问题的发生[3]。

其二是存储设计。该模块需要处理海量的数据信息，因此对存储设备要求较为严格。采用存储容量为120 G的存储硬盘，视频码流为2 Mbps，链路并发视频带宽为100 bit。考虑到智慧工地管理系统运行中数据流量存在波动，为了防止信道堵塞、减小网络延迟，在设计带宽时预留20%的冗余空间，因此最终带宽为120 bit。

其三是视频监控设计。监控设备采集现场视频画面后进行AI分析，因此视频监控设备的选型以及安装位置的确定至关重要。本文在设计AI智能视频联网模块时在工地的门卫处、门口与过道处，以及生活区、工作区等重要位置均设置了不同类型的视频采集设备，产品名称与安全位置见表1。

2.4" 数据库模块

在智慧工地管理系统设计中，对数据库提出2项基本要求：其一是支持数据的分类存储，为后续的数据查找、调用提供便利，通过缩短数据查找用时达到提高系统响应速度的效果；其二是保证数据存储安全，防止数据接收、保存、调用等过程中发生数据丢失、泄露、损坏等情况。综上，本文选择了MySQL10.2分布式数据库。对于需要存储到数据库的前端数据，能够根据数据来源、数据类型自动完成分类，并存储到对应的数据表中[4]。该数据库提供了生产管理表、劳务信息表、系统管理信息表和巡检综合管理表等多种数据表。这里以系统管理信息表为例，其组成见表2。

3" 智慧工地管理系统的测试

3.1" 系统软硬件配置

为验证智慧工地管理系统的功能与性能搭建了测试平台，该平台的软件和硬件部署情况见表3。

3.2" 测试内容及结果

测试内容主要包括2方面，即基本功能测试和运行性能测试。

如上文所述，本文设计的智慧工地管理系统可实现功能包括AR实景地图、大屏显示、AI视频联网等。这里选择AR实景地图功能进行测试，运行智慧工地管理系统后，在登录界面输入用户名与密码，提交验证并通过后跳转至系统主界面，从主界面上选择“AR实景地图”，跳转至相应的子页面。在当前页面上可以实时呈现施工场地的AR实景地图，鼠标点击某个场景后可以展示该场景的详细数据，包括施工进度、设备配置、物料计划等。鼠标双击该场景可以添加检测设备标签，随时查看设备检测数据，实现了信息一张图[5]。

系统运行的稳定性和响应的及时性也是判断智慧工地管理系统应用效果的重要指标，为此对该系统进行了负载测试验证其性能。使用Jmeter自动化测试工具，模拟不同用户同时访问智慧工地管理机系统，检测不同用户并发数下系统的响应时间。通过Jmeter设置测试参数，将测试时间设定为10 ms，每1 ms获取1次数据；分别模拟同时登陆用户数为100、200、300、600和1 000个时的系统响应用时。为了消除误差，每个用户数下的实验重复进行5次，记录最长和最短响应时间，并计算平均响应时间，结果见表4。

由表4数据可知，当用户并发数为1 000个时，智慧工地管理系统最长响应时间为44.3 ms，最短响应时间为11.8 ms，平均响应时间为28.1 ms，说明系统响应速度较快，较好地满足了日常使用需求。

4" 结束语

工地管理不仅决定了工程的施工进度、建设质量，而且对材料利用、设备调度、作业安全等各个方面也产生了直接影响。紧跟建筑业信息化发展趋势，把大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术应用到工地管理中构建智慧工地管理系统，可以实现对工地各场景的动态监控，并且利用AR技术将现场画面在客户端浏览器或者移动端屏幕上进行全景呈现，为管理人员加强施工监督、合理配置资源提供了支持，对加快工程监督和提升工程质量有积极帮助，对节约工期和降低成本也有良好效果，实现了经济效益和社会效益的统筹兼顾，具有推广应用价值。

参考文献：

[1] 陆飞澎，李伯鸣，王燕灵.基于云边协同专用设备的智慧工地管理系统关键技术研究[J].中国建设信息化，2023（6）：74-77.

[2] 杜洋，马成玉，惠敏.智慧工地管理系统对建筑机械设备安全管理的影响研究[J].产品可靠性报告，2023（11）：39-40.

[3] 刘冈.智慧工地系统在场馆类建设项目安全管理中的应用分析[J].居业，2023（12）：136-138.

[4] 许立杨.智慧工地系统在地铁施工现场安全管理中的应用研究[J].现代城市轨道交通，2024（6）：171-172.

[5] 余瑞亮，吕汉忠，杜成华，等.5G智慧工地管理系统在光源里棚户区改造项目中的应用[J].建设科技，2023（3）：49-52.

作者简介：娄杨剑（1988-），男，工程师。研究方向为电气工程。