智能監控系統在綠色工業建筑施工中的應用

摘 要：將智能監控系統應用于汽車工業廠房建設過程中，通過對施工現場安全文明施工管理、設備運行狀態和能源消耗等方面的實時監測和智能控制，實現了綠色施工目標。系統采用多層分布式架構，構建了施工安全、設備運行和能源管理三大子系統，實現全過程智能化管控。研究表明，智能監控系統在施工安全、能源效率和環境保護等方面發揮重要作用。實驗數據顯示，該系統使工程設備運行效率提升28.0%，能源利用率提升28.8%，安全隱患處置率提升19.5%。系統的應用不僅保障了施工安全，也為綠色工業建筑施工提供了技術支撐和實踐經驗。

關鍵詞：智能監控系統；綠色工業建筑；施工安全；能源效率；設備管理

1 前言

隨著工業化進程加快和環保要求提高，綠色工業建筑施工已成為建筑業發展的重要方向。在汽車工業廠房建設中，如何實現施工過程的智能化管理和綠色化施工，是當前面臨的重要課題。智能監控系統作為新一代信息技術的重要應用，將其引入綠色工業建筑施工中，可以有效提升施工質量、保障施工安全、優化能源利用。通過對某汽車制造廠房建設項目的實踐研究，深入探討智能監控系統在綠色工業建筑施工中的具體應用及其效果。

2智能監控系統的構建與功能實現

2.1系統總體架構設計

智能監控系統的總體架構采用多層分布式結構設計，由感知層、網絡層、數據層和應用層組成。感知層通過布設各類傳感器、攝像頭、智能儀表等設備，實現對施工現場環境參數、設備運行狀態、能源消耗等數據的采集。網絡層基于工業以太網和無線通信技術搭建通信網絡，保障數據高速穩定傳輸[1]。數據層設置分布式數據庫集群，對采集數據進行存儲、清洗和分析，同時部署數據挖掘模塊，實現數據價值深度挖掘。應用層包含智能分析決策平臺、設備管理平臺、能源管理平臺等功能模塊，通過人工智能算法對各類數據進行綜合分析和智能處理。系統設計遵循模塊化、標準化原則，各功能單元間接口標準統一，支持系統靈活擴展。數據傳輸采用加密技術確保信息安全，系統配置雙機熱備份機制增強可靠性（如圖1所示）。

2.2監控子系統功能劃分

智能監控系統根據功能需求劃分為施工安全監控子系統、設備運行監控子系統和能源管理監控子系統。施工安全監控子系統通過高清攝像頭和智能識別技術，對施工人員安全違規行為、危險區域入侵等情況進行實時監測和預警。設備運行監控子系統采用多類型傳感器對施工機械設備的運行參數、工況狀態進行動態監測，建立設備健康評估模型，實現故障預警和維護優化。能源管理監控子系統基于智能電表和用能監測設備，對施工現場用電、用水等能源消耗情況進行精確計量和分析，結合施工進度及實際溫度調節設備運行功率，優化能源使用效率。各子系統之間信息共享、協同配合，形成完整的監控體系，為綠色施工管理提供全面的數據支持。

2.3數據采集與處理方案

智能監控系統采用分層分布式架構構建數據采集網絡，在施工現場關鍵節點部署溫濕度傳感器、噪聲傳感器、PM2.5檢測儀、用電監測設備等數據采集終端。數據采集設備通過RS485總線、工業以太網協議接入現場控制器，按照數據傳輸協議標準實現實時數據上傳。系統建立了數據可靠性評估模型：

R=（1-α）×β×γ

其中R為數據可靠性指標，α為數據丟失率，β為數據準確度系數，γ為時效性系數。通過該模型對采集數據進行實時評估，確保數據質量。系統采用“邊緣計算+云計算”的混合架構模式進行數據處理。在邊緣計算層，現場控制器執行數據預處理任務，包括數據清洗、異常值檢測、數據壓縮等操作。處理后的有效數據通過專用網絡傳輸至云平臺，利用分布式存儲技術進行數據存儲與管理[2]。云平臺基于深度學習算法對多源異構數據進行融合分析，建立施工過程數據模型。系統根據監測對象特性動態調整數據采集頻率，對關鍵設備與重要環境參數采用高頻采樣，對變化緩慢的參數采用低頻采樣，實現了數據采集實時性與經濟性的最優平衡。通過智能化數據采集與處理方案，系統形成了完整的數據價值鏈，為施工管理決策提供了可靠的數據支撐。

3智能監控在施工安全與環境保護中的應用

3.1施工設備能耗監測與效率優化

智能監控系統通過分布式能耗監測傳感網絡對工業廠房施工現場進行實時監控。系統在塔吊、混凝土泵車、升降機等大型施工設備上及控制回路上安裝智能電表與功率傳感器，采集設備啟停頻率、功率變化、負載狀態等運行數據。基于多維度監測方法，系統建立了設備能耗評估模型：

E=P×t×k×η

其中E為設備能耗（kWh），P為額定功率（kW），t為運行時間（h），k為負載系數，η為效率修正系數。通過該模型計算設備單位時間能耗指標，形成能耗基準數據庫。系統采用深度學習算法對設備運行數據進行分析，識別能耗異常與低效運轉工況。當檢測到設備空載率過高或能效低于閾值時，系統自動發出預警信息。結合施工進度計劃與設備工況數據，系統生成設備運行優化方案，動態調整設備使用時段與負載分配。

3.2施工資源利用的智能管控

智能監控系統采用RFID電子標簽與視覺識別系統構建施工資源全周期管理平臺。系統通過在鋼材、混凝土等主要建筑材料中植入RFID標簽，結合高清攝像頭布設實現材料進場、存儲、使用、周轉全過程的動態跟蹤。基于歷史數據分析，系統建立了材料需求量預測模型：

M=Q×（1+α×β）

其中M為材料需求量，Q為理論用量，α為損耗系數，β為施工工藝修正系數。通過該模型實現對材料需求的精準預測，優化采購計劃與庫存管理。可以進行施工材料管理和統計，并結合項目進度調整物料進場的時間，保證進度的同時也可以優化資金周轉。

3.3施工環境影響的動態監測與處理

智能監控系統運用分布式傳感網絡構建施工環境監控體系，在施工現場關鍵節點布設PM2.5、TSP、噪聲、光照、風速、溫濕度等環境參數監測設備。系統基于物聯網技術，通過高精度微型傳感器進行實時數據采集，形成多維度環境監測數據流。監測點采樣頻率設定為5分鐘/次，確保數據時效性與準確性[3]。環境監測數據經邊緣計算節點預處理后，采用kriging空間插值算法進行多源數據融合分析，生成施工現場環境影響熱力圖。系統設置分級預警閾值，實時監控環境指標變化趨勢。當檢測到揚塵濃度超標時，智能噴淋裝置根據污染程度自動調節噴灑范圍與強度；對于噪聲超標區域，系統啟動移動式隔音屏障并優化高噪設備運行方案。監測數據通過工業以太網實時上傳至項目管理平臺，結合施工進度、氣象條件等信息進行綜合分析，形成環境影響評估報告。

3.4施工過程的智能化管理

智能監控系統構建施工環境監測網絡，基于物聯網和大數據技術，在施工現場布設環境參數監測點。監測點采用微型傳感器對PM2.5、TSP、噪聲、光照、風速、溫濕度等環境參數進行持續采集，采樣頻率為每5分鐘一次。系統采用多點位數據融合算法，通過kriging空間插值方法繪制施工現場環境影響熱力圖，實時反映環境質量變化趨勢。環境監測數據經邊緣計算單元預處理后，傳輸至項目管理平臺云端數據庫。系統設置多級預警閾值，當監測數據超過預警值時，自動觸發聯動控制機制[4]。對于揚塵污染，系統啟動智能噴淋裝置進行降塵，噴淋范圍和強度根據污染程度自動調節。針對噪聲超標情況，系統啟動隔音屏障、限制高噪設備運行等降噪措施。系統將環境監測數據與施工工序、天氣條件等信息關聯分析，生成環境影響評估報告。

4工程應用案例及效果分析

4.1項目概況與應用背景

本項目總建筑面積達185000平方米，建筑高度35米。工程由生產車間、倉儲區及配套用房組成，采用鋼結構建造體系，設計使用年限50年，抗震設防烈度7度。項目場地東側200米為居民區，西側300米為居民住宅區，南北兩側均為市政道路，區位條件對施工環境保護提出嚴格要求。工程定位為綠色建筑二星級標準項目，總投資6.5億元，施工工期18個月。項目面臨施工噪聲控制、揚塵治理、能源節約等多重環保要求。施工場地緊鄰敏感區域，對施工過程管理要求高。針對項目特點，施工單位引入智能監控系統開展施工過程管控，重點加強施工設備能耗優化、環境影響控制、資源高效利用等方面的智能化改造。

項目以打造智慧工地樣板工程為目標，建立了覆蓋施工全過程的智能監控體系。系統實現對施工機械設備運行狀態、環境影響指標、資源利用效率等關鍵參數的實時監測與智能管控，推動項目綠色施工目標落地。

4.2系統實施過程與關鍵技術

智能監控系統實施分為前期規劃、系統部署和運行優化三個階段。規劃階段完成施工現場物聯網基礎設施建設，布置邊緣計算服務器及5G通信網絡，構建數據采集與傳輸體系。系統部署階段完成86個監測點位的設備安裝，包括智能電表、環境監測儀、高清攝像機等終端設備；同步開發智慧工地管理平臺，實現數據可視化展示與分析功能。系統運行階段重點開展智能算法優化，基于深度學習技術建立設備能耗預測模型，開發施工環境影響評估模塊，形成完整的智能化監控體系。關鍵技術創新體現在邊緣計算架構設計、多源數據融合分析及智能預警模型構建等方面，實現了施工過程的智能感知、數據驅動決策。

4.3應用效果

智能監控系統在該工業廠房項目的應用成效顯著體現在施工安全、環境保護和設備管理三個維度。在施工安全方面，借助視頻智能識別與AI分析技術，系統對高空作業、臨邊施工、起重吊裝等高風險工序實施全過程監控，有效預防各類安全事故。環境保護方面，通過多點位噪聲、揚塵監測設備的聯動控制，系統實現了施工現場環境指標的達標控制。在設備管理層面，智能監控系統對施工機械設備運行狀態進行實時跟蹤與分析，優化設備使用效率，降低能源消耗。各項監測數據表明，系統在投入使用后顯著改善了施工現場管理水平，具體應用效果見表1。

5結論

通過在汽車工業廠房建設項目中應用智能監控系統，實現了對施工過程的全方位管理和控制。系統采用多層分布式架構，構建了完整的數據采集、傳輸、存儲、分析和應用體系。研究結果表明，該系統在保障施工安全、優化設備運行、節約能源消耗等方面均取得顯著成效。特別是在設備能耗管理方面，實現了精準調控和智能優化，為綠色施工提供了有力支撐。這些實踐經驗不僅適用于汽車工業廠房建設，也可推廣到其他類型的工業建筑施工中，對推動建筑業綠色發展具有重要的參考價值。

參考文獻

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[4]易君芝，張秀英，蘇立，等.建筑工程現場智能化監控管理系統及裝置的設計[J].工程建設，2019，51（02）：40-44.