物联网技术电力工程智慧安全研究

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摘要：为确保施工过程的安全可靠，推动绿色化施工的实施，获取良好的社会经济效益。提出创新并建设智慧安全工地，物联网的方式在智慧安全工地建设中运用虚拟现实技术、数字化施工技术、云计算技术与BIM技术等，以此使相应的项目部门在业务管理、业务表单、施工现场动态监控、物资验收等项目实施信息化，电力工程智慧安全工地确保施工过程的安全可靠性。

关键词：物联网；云计算技术；火电工程；智慧安全工地

传统化智慧工地系统主要涵盖数据显示层、数据操作层、数据处理层、数据传输层、数据采集层5个层次，其中数据处理层主要针对前端数据信号实施处理并储存处理结果，数据操作层则是在数据处理层中调取处理数据，展现在数据显示层上。受到目前技术框架与水平的限制，传统指挥工地中的各项子功能都是独立化的系统，难以形成统一化的监控平台，各系统间的智能化服务水平、平台的开放度、业务横向贯通程度与数据融合度均有待提升。

1概述

1.1物联网技术。物联网（InternetofThings）具备无处不在的末端设备与设施，其包含“内在智能”的视频监控系统、家庭智能设施、数控系统、工业系统、移动终端与传感器以及“外在使能”（Enabled），如携带无线终端的个人、车辆与张贴RFID的隔离资产（Assets），“智能尘埃”或者“智能化物件或动物”（Mote），将各类无线或有线的长短距离通信网络发展为大集成应用（GrandIntegration）、互联互通（M2M）、建立在云计算基础上的SaaS运营模式[1]。在互联网、专网与内网共存的形势下，选用相应的信息安全保管机制，提供可控制、实时化在线监测、定位追溯、领导桌面、决策支持、报表统计、在线升级、安全防范、远程控制、预案管理、指挥调度、联动报警、远程维保（集中展示的CockpitDashboard）等管理服务功能，相应实现更为“环保、安全、节能与高效”的“管、控、营”一体化。

1.2云计算技术。云计算是一类分布式计算，网络“云”将海量的数据处理程序分解成诸多小程序，再以多部服务器所构建成的系统实施分析处理，将部分小程序反馈的结果返回用户。

2智慧安全工地国内研究现状

我国针对智慧工地方面的探索至今仍处在初级时期。依据不完全统计得知，2018年我国智慧工地市场的整体规模即将突破100亿，与之前粗放式管理模式相比，已经具有较好的应用与发展。国内专家学者针对智慧工地方面的研究，均集中在推广实践和发展趋势方面。例如毛志兵[2]郑州奥体智慧中心建设项目，分别从技术与管理两个层面分析，联合信息技术与固有管理流程。丁小虎等[3]依照南京市智慧工地试点项目，分别从政策、建设要求与建设效益角度探索，提出相关部门要结合自身角色改善不符合现实的监督机制，制定科学、合理化的评价标准。李霞等[1]在“互联网+”的基础上，提出智慧工地发展的举措。张艳超[4]基于智慧公司应用需求上提出信息化集成平台要做到轻量化，通过构建统一化标准，且可以接入各类终端的方式提升实用性。吕豪[5]集中分析了几个典型化应用智慧工地的实例，总结BIM技术针对推动智慧工地发展的重要作用。

3智慧安全工地系统的主要结构

3.1塔式起重机安全监控系统。在建筑施工中运用起重机械，提升施工水平与效率，但会加大施工安全风险概率。为了严格管控起重机械确保施工安全，需要合理应用塔式起重机安全监控系统，该系统融合了远程监控与预防报警功能，详细记录塔式起重机各标准参数，并全方位监控塔式起重机的具体运行情况，若出现任何违规行为系统立即会发生警报[6]。

3.2升降机监控系统。升降机监控系统针对升降机来实施远程化监控，在升降机中安装读卡器、传感器与相关监控装置，一旦出现无证操作、超高、超速与超载等情况会发出警报，保障升降机的运用更具科学合理化。另外可以通过该系统传输升降机的数据到管理部门，使管理人员可以进一步分析并处理相关数据信息，因此，在升降机运用过程中发生的安全问题能够得到及时解决。

3.3深基坑监测系统。深基坑检测系统主要包括系统管理、实时化监控、基坑分布、监测管理与机构管理等功能，其中监测仪器所采集的数据通过无线网络环境实时化传输到智慧安全工地平台，数据分析与传输速率要始终保持相同，需要尽快将监测结果反馈相应的管理人员，由其进行预判，观察深基坑施工是否会发生隐患，在危险来临时，及时向现场工作人员发出预警。

4火电工程智慧安全工地的人脸识别技术

数字工地指挥安全监控平台上人脸应用识别系统，可以分为人脸识别设备和数字工地指挥安全监控平台两部分。其中人脸识别设备可用于人脸识别和数据采集，以网络的形式传输这部分数据，在平台上将人脸识别库与匹配初始人员信息的数据库应用相互关联，使其能够识别特种设备、统计考勤、开关闸机与匹配安全帽等。该系统同时也具备报表输出功能，促进工地统计，使管理工作变得愈发便捷化。

4.1系统架构设计。联合人脸识别系统与数字工地指挥平台，构建系统架构设计，其具体情况如图1所示。

4.2系统功能模块设计。（1）基础配置。①配置人员：人员信息录入界面，主要涵盖录入读卡器和上传照片功能，同时系统会根据班组、岗位与工种等为人员配置相应的权限，其中为相同人员匹配不同权限最为重要，在最大限度上确保全部人员信息录入系统。②配置安全帽：系统针对安全帽实施编号，为其提供安全帽颜色和持有人的相关重要信息。（2）人帽合一管理。针对安全帽标号、对应照片与工人的身份证等数据进行初始化，并将其导入系统中，并应用RFID电子标签，确保工人、身份证与安全帽逐一对应，即实现人帽合一。系统要同时兼具人员、安全帽两者的绑定和解绑作用，具备查询历史数据的作用，以便查找并验证人帽合一的相应人员与时间[7]。（3）闸机管理。在闸机上安装识别设备，调节识别频率与设备等参数，针对出入的工人进行人脸识别，并与闸机开关联动，通过在接口上将有关数据传输到数字工地指挥安全监控平台，实现相应的工人进出场管理。系统为每一个闸机标志进行编号，并将每一个闸机开启时间记录在案，且具有数据查询功能，可以依照具体的时间段来查询每一个闸机的进出量。

5基于物联网和云计算技术的火电工程智慧安全工地研究

5.1基于物联网与云计算技术的智慧工地总体框架体系。（1）在施工现场中，通过各个移动设备、传感器等，在物联网终端实时化感知各个监督管理要素所处的环境，以数据传输和数据处理实现管理人员能够运用信息的需求，以便施工现场进行协同化管理。（2）企业可以借助监督管理平台实施业务管理，运用数据挖掘实施经营分析与辅助决策。（3）行业主管部门运用数据，针对建筑有关企业实施持续性监督与改善。与较为传统化的施工方式相比，显著提高了施工现场、企业与相关部门的管理水平，确保质量安全等建设达标，从根本上推动建筑业走向可持续发展道路。

5.2基于物联网与云计算技术的智慧工地安全管控体系。该结构是建立在物联网终端设备的基础上，针对施工现场监督管理要素采集数据，该采集终端关键在移动终端、视频摄像头、身份识别装置、读卡器、RFID芯片、GPS定位装置、传感网络和传感器等；再运用传输协议、数据接口、数据采集仪将施工现场人、机、料、环等监督管理数据传输到数据处理层，进一步完善安全监督管理数据库，根据分析预警数据统计得知，其可以有效避免安全风险；将物联网数据和GIS、BIM等数据集成展现出更为高效化的智慧工地协同化管理，其主要涵盖环境能耗监测、危险源监测、人机料监管、视频监控与自动化监测等模块，同时可以实现移动终端、固定终端与大屏等诸多平台分发与轻量化的展示。在整个安全监督管理体系结构中涵盖了多平台应用、系统总体功能、协同管理、数据资源库与数据采集5大部分。

作者:张尚峰 单位:中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司