移動定位技術支持下的基建施工作業人員管理系統

蔣 維，張 亮，張 源，崔 瀅

（1.寧夏超高壓電力工程有限公司，寧夏回族自治區 銀川 750011；2.國網寧夏電力有限公司超高壓公司，寧夏回族自治區 銀川 750011；3.寧夏中科恒瑞智能科技有限公司，寧夏回族自治區 銀川 750011）

基建工程規模較大，具有作業環境復雜、施工任務繁雜、人員流動性大等特點，給工地作業人員管理帶來了困難。引入移動定位技術對現場人員進行實時定位，可以掌握人員動態，提高基建施工信息化和智能化管理水平，為人員作業安全提供保障。因此應加快基建施工作業人員管理系統研究，為全面提高工程現場管理水平提供有力技術支撐。

1 基建施工作業人員管理系統開發需求

在基建施工現場，涉及的施工專業、隊伍和人員較多，每天將有多達數百乃至上千的人員在現場流動，給人數統計、核實等作業的開展帶來了較大難度。在人員分布不明的情況下，難以掌握各區和個作業面的人員投入情況，將給人員動態調配帶來困難，出現人力資源利用率不高的問題。而大量人員在現場的各個角落作業，單純采取視頻監控、臨邊防護等措施無法掌握人員動態，即便人員進入危險區域也難以及時發現隱患，導致現場人員管理面臨一定安全威脅。針對這些問題，開發基于移動定位技術的人員管理系統，能夠對現場施工作業人員進行定位監測，動態掌控人員位置、身份等信息，為開展考勤管理、安全管理等各項工作提供有力依據。在信息化手段支撐下，利用系統全面掌握人員進出場信息，對人員到位情況進行追溯管理，加強安全生產制度落實情況檢查，能夠高效開展人員管理工作，提高現場安全管控水平，為實現基建工程效益最大化目標提供保障。

2 基建施工作業人員管理系統開發方案

2.1 系統架構分析

結合系統開發需求，將配備移動定位芯片的智能穿戴設備當成是依托，借助智能終端進行人員位置、身份信息的實時采集。將安全帽當成是載體植入RFID智能感應芯片，通過掃描設備和無線網絡獲取芯片中的信息后，將信息上傳至云端。經過算法分析后可以得到人員定位信息，并借助手持終端設或智能手機獲取信息，達到加強現場施工作業人員可視化管理的目標。結合人員管理需求完成系統主要功能模塊開發，將系統劃分為人員定位、身份識別、考勤管理、安全管理等模塊劃分。其中，人員定位模塊負責對現場讀卡器傳送來的信息進行處理，確保人員位置信息可以在系統界面自動顯示。身份識別模塊負責對人員身份信息進行管理，可以通過模塊登錄系統對人員基本信息進行登記、編輯、查詢等操作，可以生成人員身份ID和編碼數據，從而對照現場采集到的信息識別人員身份。考勤管理模塊可以根據施工現場電子標簽信息記錄人員出勤情況，可以根據記錄生成時間對固定時段施工現場人數進行統計管理。安全管理模塊能夠同時接收人員定位信息和視頻監控系統報警信息，實現預警、應急操作等功能，為現場安全管理人員開展工作提供支持。

2.2 系統硬軟件設計

2.2.1 硬件設計

在系統硬件設計上，應確認選擇的硬件可以在惡劣施工環境下保持正常工作，同時確保現場設備能夠準確識別信息，不會出現信息漏采、漏發等問題。選用RFID系統，采用的無線射頻技術接近于雷達技術，能夠憑借電磁信號空間耦合特性自動對目標物上的電子標簽進行識別，不會受到粉塵等外界因素干擾，能夠滿足硬件設計的實用性、可靠性等要求。從RFID系統構成上來看，包含電子標簽、讀卡器、應用系統。其中，電子標簽由控制器、存儲器、天線、電源等硬件構成，讀卡器由射頻模塊、天線、時鐘、電源等硬件構成，應用系統由中間件和數據庫系統構成。為提高硬件集成度，降低智能安全帽終端的功耗，選用MT2502芯片對電源、FM接收器、射頻收發器、藍牙、RAM等功能進行集成，可在2.4GHz頻段進行無線信號收發。作為系統級芯片，MT2502尺寸僅5.4 mm×6.2 mm，可以輕松移植至安全帽中，解決硬件安裝空間過大的問題。在讀卡器與應用系統通信方面，利用內置通信模塊和移動SIM卡實現4G通信，將數據上傳至云端數據庫存儲，并通過與基站LBS建立連接獲取GPS衛星信號，實現人員位置信息定位。此外，對4G高清視頻系統進行集成應用，負責采集現場視頻和報警信號，通過編碼、上傳后對照人員定位信息確認人員是否靠近深基坑等高風險作業區域，及時向雙向對講機發送預警信號。

2.2.2 軟件設計

在系統軟件設計上，采用B/S三層架構，如圖1所示，能夠直接通過廣域網和Web瀏覽器與云端數據庫連接，輕松進行數據訪問和下載，可以為系統維護、升級提供便利。具體來講，將系統劃分為應用層、業務邏輯層和數據訪問層。其中，應用層負責提供交互界面，確保用戶能夠通過界面操作實現信息化管理。業務邏輯層用于處理用戶應用請求，利用各模塊進行業務操作和邏輯運算，并將結果反饋給移動終端。數據訪問層能夠響應上層數據訪問請求，將信息反饋給邏輯層進行處理。從軟件操作流程來看，基建施工現場管理人員可以通過瀏覽器登錄系統，在彈出的界面輸入用戶名和密碼，在通過身份驗證后跳轉至主界面，通過按鍵操作等方式查看系統采集到的施工作業人員信息。采用C#語言進行界面設計，能夠實現可視化編程，在接收現場終端發送的信息后提取坐標信息，生成電子圖反饋至客戶端。在系統開發環境下，利用GDI托管類進行圖像繪制，能夠完成透明漸變、拉伸處理等操作。按照步驟首先將創建Graphics對象，完成直線、標號等圖形繪制，然后在窗體Paint事件中獲取對象，然后通過繪制直線方法確定形狀、寬度等參數，最終可以生成可視化界面。

圖1 系統軟件層次結構圖

3 基建施工作業人員管理系統開發實踐

3.1 工程概況

某基建項目面積達2.5萬㎡，包含16棟建筑單體，高度在26～32層之間不等。由于工程工期緊張，需要在現場不同區域進行平行施工，導致交叉作業較多，現場人員較多，給施工組織管理留下了安全隱患。為保證工程如期完成，且達到較高的安全文明施工和質量管理要求，需應用人員管理系統為現場管理工作開展提供支持。

3.2 系統實現

3.2.1 實現方案

開發施工作業人員管理系統，需提前對工程施工人員信息進行收集、整理，建立信息庫和生成對應的電子標簽信息。通過將信息植入到智能安全帽的芯片中后，確認通過讀卡器能夠正常識別方能派發至人員手中，保證人員和指定設備綁定，做到準確采集人員信息。按照系統設定，智能安全帽每5 min將上傳一次信息，便于管理人員及時了解人員位置動態。在系統實現過程中，關鍵在于保證現場終端設備可以與數據庫順利完成數據交換，滿足施工現場信息化管理需求。選用MySQL數據庫，能夠為各種操作系統提供支持，確保快速響應各種終端操作，為用戶提供優質服務。該種數據采用開放的源代碼，用于對人員身份證、位置和設備等信息進行存儲和管理的過程中，為保證數據完整、有效，需確保建立的數據庫表和實體類對應。采用E-R關系模型，能夠通過實體關系圖進行類與類關系的表征，理清各種數據表的關聯，為實現數據存儲、修改和查詢等操作提供支持。為保證系統數據安全，采用非對稱加密技術進行數據處理，確保數據能夠在云端安全、可靠存儲。通過移動終端對數據進行訪問時，需要采取層級訪問措施，確認核心數據不能修改，然后加強賬號權限的把控。遵循實名制原則，賦予用戶對應的數據訪問權限，能夠保證系統數據的完整性、可用性和安全性。

3.2.2 功能實現

在系統功能實現階段，應用系統首先可以對施工作業人員身份進行識別，方便加強工地封閉管理。工程施工班組多達30個，登記人員超出了1 600人，在用工高峰現場同時作業人數達800人，每天進退場的人員較多。為避免施工人員在進出各施工區的過程中排隊登記，在作業區門口、單元樓洞口、塔吊作業區、深基坑作業區等關鍵位置部署讀卡器，在人員佩戴智能安全帽進出的過程中可以自動進行人員身份識別，上傳至云端與數據庫中數據對比，按照班組、工種等進行人員歸類，在系統主界面上顯示各區各班組、工種的人數。點擊各工種，可以進一步查看具體的人員身份信息。利用系統對現場各工種人員數量占比進行統計，能夠掌握人力投入情況，結合各區域生產任務優先級進行人員調配，保證施工作業能夠高效開展，如圖2所示。

圖2 各工種人數統計

其次，應用系統進行人員定位，可以進行跟蹤管理。在作業面進行定位終端的網格化部署，可以在人員進入固定區域時記錄相關信息，上傳至云端后將生成移動軌跡。在工程施工期間，施工隊長可以提前通過手機登錄系統查看負責區域的人員到位情況，無需到各作業區進行人員盤點，即可了解現場人員數量變動情況，并掌握人員進出場等信息，隨時查看到人員位置信息，使中途離隊等行為得到有效約束。

再者，應用系統實現考勤管理，能夠在“無感”的條件下自動開展工作，保證人員在用人高峰期迅速進入現場作業，有效提高現場施工效率。在具體應用時，為保證考勤數據得到準確記錄，需要詳細進行各作業區劃分，通過分區考勤實現人員精細化管理。系統在記錄人員出勤信息時，將對人員在作業區內的出勤時長進行統計。在人員需要在各作業區穿插作業時，系統可以生成活動軌跡，出勤管理人員則可以根據人員調度情況進行確認，保證精準統計出勤情況，避免出現勞務糾紛。按照現場管理規定，人員在進出各區域時應按規定佩戴安全帽，禁止攜帶他人安全帽，因此能夠避免出現代人打卡情況。

最后，在安全管理方面需要使系統與現場的監控設備、電子圍欄聯動，確保管理人員可以通過匯總現場信息及時發現隱患和采取應對措施。具體來講，就是將人員身份識別和定位信息當成是基礎，按照設定僅特定工種人員可以進入危險施工區作業，而系統一旦發現未授權人員靠近危險區，將立即向管理人員配備的移動終端設備發送信號。管理人員通過登錄系統，可以查找對應監控區域的視頻，發現存在安全隱患立即通過按鍵輸入預警信息，確保電子圍欄可以發出語音提示，要求人員遠離該區域。此外，在發現人員超出規定時常未離開指定作業區，也將向管理人員發送通知。登錄系統查看滯留人員的移動軌跡，確認人員所在位置后，可以通過監控攝像頭查看人員狀態，發現異常及時發送SOS求救信息，提醒周圍人員立即施救，有效保證人員的生命安全。

3.3 應用成效

從系統應用情況來看，工程自引入移動定位技術對現場作業人員管理以來，283 d內產生的考勤等記錄多達10萬條，生成的人員軌跡記錄多達百萬條，生成的預警記錄則達到了800條以上。在日常管理中，系統多次發出預警信息，幫助管理人員及時消除了人員違規作業帶來的安全隱患，有效預防了安全事故的發生。根據現場管理人員反饋可知，應用系統進行人員定位，能夠為日常巡檢、人力調配等各項工作的開展提供幫助，有效提高了現場作業效率。

4 結論

在基建施工管理方面，應用移動定位技術開發作業人員管理系統，能夠通過配備智能安全帽和建立RFID系統采集人員身份、位置等信息，為實現人員出勤和現場安全管理提供可靠數據。在系統開發過程中，結合實踐應用需求合理進行各種功能的設計和實現，體現系統可靠性、創新性等特點的同時，可以推動工地管理向著智慧化的方向發展。