基于物聯網技術的智慧工地構建分析

李云濤，楊海成，梁四幺

（核工業航測遙感中心，河北 石家莊 050000）

物聯網技術可運用互聯網與傳感器將建筑工程內的事物銜接為網絡結構，在物聯網網絡結構基礎上實現建筑工地的一體化、智慧化管理，使建筑施工更為規范可控，繼而完成智慧工地的構建。智慧工地的實現離不開各類傳感裝置及互聯網，管理人員可通過傳感器數據了解建筑工程施工狀況，在建筑工地內搭建全面化管理體系，繼而實現全方位管理。

1 物聯網技術在智慧工地建設中的應用方向

1.1 現場實名管理

依托于物聯網技術可在建筑工地內進行智能門禁管理，對建筑施工相關承包商、供應商展開控制，避免無關人員與車輛進入施工現場，排除一切不穩定因素。人作為建筑工程施工期間最關鍵、最復雜的管理因素，可通過智能門禁管理使對施工人員的實名制管理，將施工人員姓名、性別、年齡、照片、崗位/工種、職務、工號、聯系方式及車輛所屬單位、車牌號輸入到智能門禁系統內，當車輛與員工進場時，在物聯網RFID射頻識別技術應用下即可完成實名登記，同時還可按月、季、年為單位輸出實名管理報表，詳細記錄智慧工地在特定時間段內的員工數量、員工工時與出勤、車輛類型、所屬單位等數據信息，采用柱狀圖、餅狀圖的方式輸出數據，以此規范建筑工地人員與車輛的出入管理。

1.2 全景視頻監控

為實現物聯網技術在建筑工程中的全面滲透，構建全面化的智慧工地，應搭建視頻監控系統，對工地周界、施工區、現場道路等關鍵位置安裝高清實時監控，一旦建筑工地內發生緊急事件，可通過視頻監控了解緊急事件細節，繼而及時處理，避免問題持續惡化。三維實景模型為物聯網技術在智慧工地中的主要應用體現，可與全面視頻監控系統聯動銜接，對施工現場進行全面監督監管，控制施工進度及安全、物料，確保建筑工程規范化進行。在實際建筑工程中，可將鷹眼全景攝像機布設在施工現場，并實現監控全覆蓋，以此為基礎形成鳥瞰圖，以此幫助管理人員掌握建筑工地整體態勢。全景視頻監控為智慧工地建設的主要內容，可用以準確表現建筑工地實際生產情況，實現建筑工地全局回溯、細節盯控、信息增強、全景監看，在球機、槍機聯動攝像機應用下實現場景目標鎖定與自主追蹤，強化現場管理。全景視頻監控可巡航工地路徑，顯示工地現場各區域的關聯，并對安全帽未佩戴等情況進行抓拍，在技術幫助下加強建筑工地管控效果。在實際管理期間，可借助算法對監控數據進行歸一化處理，借助離查標準化方式計算數據應用價值，計算方式如下：

式中，X為當前數據；min為數據最小值；max為數據最大值，借助式（1）可消除數據變量差異，使所得數據更為準確。

1.3 搭建現場局域網

（1）強化網絡安全。為實現智慧工地全方位管控，應搭建現場局域網，對各類智能系統及北斗定位基站進行組網通訊，通過搭建“無線傳輸+光纖環網”模式的方式，在建筑工地內建立局域網，以此確保數據傳輸質量，實現無縫漫游，為建筑工程順利施工奠定基礎。現場局域網為智慧工地物聯網技術深入應用的結果，為確保物聯網技術可切實發揮出其原有作用，應注意強化網絡安全，做好安全設計，嚴格部署網絡防火墻，根據建筑工地區域劃分情況進行網絡安全域劃分，展開針對性安全防護。

（2）北斗定位傳輸。智慧工地分為廣域網傳輸、LTE網絡傳輸兩部分，其中廣域網傳輸依托于“L2TP VPN+廣域網”方式完成數據封裝，進一步應用IPSEC、CHAP加密手段提升數據安全性，而LTE網絡傳輸可實現網絡雙向鑒權，主要運用隧道技術完成數據保密。物聯網在智慧工地中的關鍵功能之一則為人員、車輛定位，而該功能的實現主要取決于物聯網與北斗系統，而上述所提到的廣域網傳輸、LTE網絡傳輸方式具有較強安全性，可對北斗定位數據進行保密，因此在智慧工地構建期間，可運用物聯網專網傳輸最大化提升北斗定位數據的安全性，避免數據在傳輸期間出現數據外泄的情況。

（3）內外網隔離。現場局域網的構建可在確保專網、內網數據安全的基礎上完成內外網數據的高效傳播，借助局域網完成內外網隔離，使網絡數據更為穩定有序。圖1為智慧工地局域網內外網隔離方案，通過數據接口完成數據的轉換傳輸，在廣域網專線支持下構建智慧工地專用防火墻，隔絕IP地址，以此完成互聯網與智慧工地數據間的有效隔離，同時，應用單向網閘完成數據到內網邊界的傳輸，經內部路由器傳輸后接入智慧工地服務器，在保障數據安全的同時，實現物聯網數據的安全完整輸入。

圖1 智慧工地局域網內外網隔離方案

2 智慧工地在應用物聯網技術的實例分析

2.1 工程概況

某建筑工程總面積約29.8萬平方米，其中地上面積為20.5萬平方米，主要為辦公樓、居民樓、公共設施建筑，地下建筑面積為9.3萬平方米，主要建設庫房、地下車庫、儲藏室、設備間等。該工程項目組意識到了前沿技術對建筑領域的影響，在本次建筑施工期間，借助物聯網構建智慧工地，以此強化建筑施工現場管理效果。

2.2 物聯網智慧工地建設情況

（1）審批信息化。該建筑工程項目將智慧工地落實到各個方面，在實際施工期間，為補充物聯網智慧工地管理方式，各項文件均采用線上傳方式進行傳遞，縮短文件審批間隔，在文件傳輸與審批期間做好信息留痕，以此實現審批信息化，并在此基礎上強化不同部門間的業務表單管理，搭建工程項目業務審批平臺，繼而強化建筑工程文件審批的管理。審批信息化不局限在智慧工地管理系統內，工程項目管理人員可通過企業微信處理文件并審批，將處理、審批完成的文件上傳至智慧工地管理系統，下屬員工現場查詢，并開展工作，極大提高文件審批效率，并可在智慧工地管理系統應用下完成業務流程動態跟蹤審批。

（2）質量管控。物聯網技術可增強建筑工地智能化水平，應用物聯網搭建智慧工地質量問題庫，并分級管控，為建筑工程質量控制工作奠定基礎。

（3）物料驗收。傳統化物料驗收主要采用人為記錄、地磅稱重的方式進行，易出現人為失誤，不利于工程項目建設。在案例工程中，借助物聯網展開物料驗收管理，使物料驗收過程更為高效智能。驗收物料時，完成拍照取證與地磅稱重后，將傳輸至智慧工地服務器，系統完成數據接收后出具驗收表單，驗收人員將表單打印并簽字確認后即可完成物料驗收工作。

（4）揚塵噪聲監測。建筑施工期間易造成粉塵污染，為降低建筑工程對環境的破壞，案例工程依托于智慧工地物聯網搭建了揚塵噪聲在線監測系統，輔以噴淋控制系統，在施工期間，將自動化監測PM10、PM2.5、有毒有害氣體及噪聲，若發現工地范圍內揚塵超標，則會自動觸發噴淋控制系統，通過霧化噴淋方式進行降塵，若檢測到噪聲超出標準，則會發揮預警，提醒管理人員加以調控。

（5）機械動態監測。機械動態監測主要是對施工設備的監測，尤其是升降機、塔機等機械設備，將振動傳感器、溫度傳感器等植入機械設備內，若設備運行參數超出標準，或設備操作人員操作不當，則會通過智慧工地管理系統自動發出預警，提醒技術人員技術查看，避免設備故障引發安全事故。

3 結語

綜上所述，物聯網技術在建筑工地中的運用應從強化網絡安全、全景視頻監控、搭建現場局域網3個方面進行，加強對建筑工地現場的管控。在某建筑工程中，引入物聯網技術構建智慧工地管理體系，從審批信息化、質量管控、物料驗收、遠程監控、揚塵噪聲監測、機械動態監測等方面入手，極大提升了工程管理效果。