智慧工地解決方案

一、前言

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

二、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。

2.1、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

2.2、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。

2.3、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

《智能建筑設計標準》GB/T50314-2006

《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16-2008

《建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范》GB/T50311-2007

《建筑與建筑群綜合布線系統工程驗收規范》GB/T50312-2007

《視頻安防監控工程設計規范》GB50395-2007

《入侵報警系統工程設計規范》GB50394-2007

《安全防范工程技術規范》GB50395-2007

《出入口控制系統工程設計規范》GB50396-2007

《安全防范工程程序與要求》（GA/T75-94）

《安全防范系統驗收規則》（GA308-2001）

《安全防范系統通用圖形符號》（GA/T74-2000）

《民用閉路電視監視系統工程技術規范》(GB50198-94)

《視頻安防系統技術要求》（GB/T367-2001）

《工業電視系統工程設計規范》（GBJ115-87）

《安全防范系統》（浙江省標準）（DB33/T334-2001）

起重機械安全規程（GB6067-85）

起重機試驗規范和程序（GB5905-86）

起重機電控設備（JB4315-86）

低壓成套開關設備制造規范（GB7251-87）

低壓電氣外殼防護等級標準（GB4912.2-85）

起重機超載保護裝置 （GB12602-90）

起重機設計規范（GB3811-2005）

塔式起重機(安全裝置規定部分)（GB5031-2008）

塔式起重機安全規程（安全裝置規定部分）（GB5144-2006）

2.4、總體設計架構圖

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。

2.5、系統應用場景

2.6、系統技術架構

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。

三、系統組成

系統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。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信息及時上傳給綜合管理平臺。系統同時結合工地可視化遠程管理系統、塔式起重機安全監控管理系統、建設工程結構安全實時監測系統等系統對工地監測信息的采集，實現工地的實時監督管理，最終有效提升政府部門科學管理水平。

?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

?塔吊限位防撞及吊鉤可視化系統

?施工環境監測

?周界報價系統

?施工電梯安全監控系統

?外墻吊籃監控系統

?水電能效管理系統

?VR教育等

3.1、項目監管

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。

3.2、勞務實名制

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、指紋或人臉識別等操作。

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。

3.3、塔機運行監測

塔機安全監控系統對塔機進行實時監控，真正做到預防為主，以避免事故發生。及時直觀顯示塔機各項工作狀態，為塔機司機提供全面的安全信息。塔機作業全程記錄，方便診斷塔機運行狀態。智能生成各種數據統計分析報表，便于監督和管理。

 

1) 安全保護預警功能：

本裝置可實現塔機多種安全限制器的預警功能，如起重力矩限制預警、起 重量限制預警、起升高度限制預警、幅度限制預警、回轉限制預警、單機/多機防碰撞預警等。如幅度運行達到預設限制位置時，系統將發出預警信。再如多個塔機運行至預設防碰撞區域時，系統將發出多機防碰撞報警信號。預警功能提醒塔機司機操作當前有風險，需要謹慎操作，達到預防事故發生的目的。

 

2) 實時顯示功能

塔機工作的關鍵參數，系統以約100毫秒為采樣周期實時采集塔機的工作參數，在屏幕實時顯示力矩、額定重量、實際重量、吊鉤高度、吊鉤幅度、風速、回轉、傾角。所有運行狀態數據化展現出來，并且通過FLASH動畫直觀模擬現場的塔機，以供操作人員參考達到安全合理的操作塔機，改變以往經驗操作等習慣，避免超載與誤操作。

 

3) 數據云存儲功能：

系統主機不但自帶存儲功能，可將相關運行數據存儲指主機內，而且整合GPRS模塊，可通過3G/4G網絡傳輸至遠程監控云平臺，實現遠端云存儲，便于后期事故追溯。在塔機運行過程中，本系統將以約100毫秒為采樣周期實時采集 塔機的工作參數，主要參數包括吊重、幅度、高度、回轉角度、力矩、力矩百分百、風速、前傾角、狀態等，并將塔機運行全過程數據留存至數據平臺服務。

 

 

3.4、施工升降機安全監控管理

施工現場使用的升降機包括有建筑施工升降機、物料提升機、鋼絲繩式貨梯等，這些升降機在使用過程中存在以下安全隱患：

◎超載危險；

◎超速危險；

◎超人數危險；

◎超運行限位（上下限位、極限限位）危險；

◎吊籠門關閉不嚴運行危險；

◎升降機導軌架安裝不平順危險。

各種安全隱患均會對造成升降機運行安全造成極大的危險。

施工升降機安全監控管理系統具有樓層呼叫、安全監測、自動平層等功能，能夠有效升降機運行過程中的超載、超人數、超速度（防墜）、高度限位、門鎖檢測、傾斜等危險，從而保證建筑機械的長期運行。

系統由智能控制器、呼叫器以及遠程管理平臺等三部分構成，如下圖所示：

?系統功能特點：

?超載報警

?沖頂報警

?黑匣子記錄

 

3.5、綠色施工（環境監測）

在線揚塵/環保/氣象站/隧道監測系統隨著近年來在工程項目越來越多，分布范圍越來越廣，通過建立在線監測系統，就可對所處環境狀況進行全天24小時的實時跟蹤監控，系統對回傳數據進行快速處理、對超過預定的數值進行實時報警，及時自動發送短信告知相關的負責人做相應整治工作。

本系統由數據采集器、傳感器、視頻監控系統（選配）、無線傳輸系統、后臺數據處理系統及信息監控管理平臺。監測子站集成了大氣PM1.0、PM2.5、PM10 監測、環境溫濕度及風速風向監測、噪聲監測、視頻監控（選配）等多種功能；數據平臺是一個互聯網架構的網絡化平臺，具有對各子站的監控功能以及對數據 的報警處理、記錄、查詢、統計、報表輸出等多種功能。該系統還可與各種污染治理裝置聯動，以達到自動控制的目的。

 

?系統功能特點：

（1）滿足野外作業需求，具有防風、防雨、防塵等功能，滿足IP65防護等級。

（2）采集設定：可自由設定采集時間間隔，并可1分鐘-24小時采集間隔任意設定，閥值設定超過告警值實時傳送。

（3）采集器：支持DC9～28V輸入，電源具有防反接、抗脈沖群、防雷、防靜電 等保護措施。

（5）顯示方式：手機客戶端、微信、云系統數據實時顯示和LED屏顯示，方便現場分析展現數據。

（6）擴展性能：支持多種尺寸LED顯示屏等的即插即用實時顯示數據。系統采 用模塊化設計，方便功能擴展、屏蔽或接入其他傳感器。

（8）終端軟件實時查看，曲線展現，告警數據統計分析。

（9）通訊方式：采集器同時支持以太網、4G無線傳輸方式，可將數據信息傳輸 至指定的云平臺。

（10）數據規約：為了方便數據采集后和第三方對接，實現Modbus RTU，OPC，等規范接口。

（11）異常報警：監測數據超過設定上限，采集模塊會發送報警信息分別以短信、云系統和微信推送的形式。

（12）GPS功能：通過GPS可知道設備具體的地理位置（經度，緯度）（可選項）。

 

 

3.6、能耗監測

3.7、視頻可視化

工地可視化遠程監控管理系統能夠實現工地現場的遠程預覽、遠程云控制球機轉動、遠程接收現場報警、遠程與現場進行語音對話指揮等功能。采用政府部門、企業、施工現場三級聯動架構，有效實現視頻數據共享，并提供建筑公司管理系統對接接口，方便進行二次開發。通過企業平臺，可以促使企業更好地對工地進行安全質量監管，落實企業責任主體。同時可以方便企業進行自我監管，實時掌握工地現場信息，減少管理成本。

 

?系統組成

如圖所示，建筑工地視頻監控系統架構由三部分組成：前端施工現場、傳輸 網絡、監控中心。

監控中心配置視頻綜合平臺解碼設備，建設液晶拼接大屏幕電視墻，實現對前端視頻信號的實時查看和突發事件的指揮、控制、調度。

 

?功能描述

工地前端系統：負責現場圖像采集、錄像存儲、報警接收和發送、傳感器數 據采集和網絡傳輸。

傳輸網絡：工地和監控中心之間專線和互聯網兩種方式可選；工地現場使用網橋AP無線傳輸。

監控中心：系統的核心所在，是執行日常監控、系統管理、應急指揮的場所。

 

?系統特點

綜合監控，全面集成

高清監控，提升價值

易于擴展，復用便捷 

專業軟件，管控一體

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