智慧工地解决方案

一、前言

建筑行业是我国国民经济的重要物质生产部门和支柱产业之一,同时，建筑 业也是一个安全事故多发的高危行业。如何加强施工现场安全管理、降低事故发生频率、杜绝各种违规操作和不文明施工、提高建筑工程质量，是摆在各级政府部门、业界人士和广大学者面前的一项重要研究课题。

 

在此背景下，伴随着技术的不断发展，信息化手段、移动技术、智能穿戴及工具在工程施工阶段的应用不断提升，智慧工地建设应运而生。

那么如何来打造一个智慧工地呢？下面是系统的总体思路

二、设计思想

通过工地可视化系统为政府、企业、现场工程管理，提供了先进技术手段，通过安装在建筑施工作业现场的各类传感装置，构建智能监控和防范体系，就能有效弥补传统方法和技术在监管中的缺陷，实现对人、机、料、法、环的全方位 实时监控，变被动“监督”为主动“监控”；同时，其也将为安全生产监督管理引入新理念，真正体现“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针。传统的施工监测、易受人为影响且效率低下。通过引入物联网技术，可以有效提高 建筑施工质量，进而构建智能家居、智能建筑，并最终达到创造智能城市的目标。

2.1、设计原则

✓企业主体，总体规划，分步实施；

✓进行顶层规划、相关技术标准设计；

✓政府推进和出台相应管理制度；

✓企业与施工现场按照技术标准、管理制度实施

2.2、系统建设目标

本项目通过物联网等信息技术有效提升建筑工程安全管理水平，达到以下目标：

全天候的管理监控

为企业的管理者提供365*24小时的人员安全、设备安全、施工进度、绿色施工等监管及服务，全方位的了解工地的施工情况。

全方位的协同监管

建立多部门协同管理的监管系统，实现全方位协同监管，提高工作的效率，做到 过程可查询、结果可分析。

全流程的安全监督

采用在线执法，远程取证，动态预警等方式实现对建筑工地全方位的安全监督。

全方位的数据分析

包括自动处理现场的实时数据，共享各种类型的数据为管理提供及时、准确的信息。

2.3、设计依据

本方案的安全防范系统建设主要从以下行业规范、标准出发

《智能建筑设计标准》GB/T50314-2006

《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-2008

《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB/T50311-2007

《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》GB/T50312-2007

《视频安防监控工程设计规范》GB50395-2007

《入侵报警系统工程设计规范》GB50394-2007

《安全防范工程技术规范》GB50395-2007

《出入口控制系统工程设计规范》GB50396-2007

《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）

《安全防范系统验收规则》（GA308-2001）

《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74-2000）

《民用闭路电视监视系统工程技术规范》(GB50198-94)

《视频安防系统技术要求》（GB/T367-2001）

《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115-87）

《安全防范系统》（浙江省标准）（DB33/T334-2001）

起重机械安全规程（GB6067-85）

起重机试验规范和程序（GB5905-86）

起重机电控设备（JB4315-86）

低压成套开关设备制造规范（GB7251-87）

低压电气外壳防护等级标准（GB4912.2-85）

起重机超载保护装置 （GB12602-90）

起重机设计规范（GB3811-2005）

塔式起重机(安全装置规定部分)（GB5031-2008）

塔式起重机安全规程（安全装置规定部分）（GB5144-2006）

2.4、总体设计架构图

基于政府职能部门出台的相关建筑工程质量安全监督管理制度要求，运用物联网综合应用技术建设安全质量管理平台。

系统将构建覆盖省市、县区、工程现场三级联动的建筑工地安全 智能综合管理系统：

按照权限设置，分级管理的原则，企业、工程项目部、监理部门、政府监管部门等共享资源，可以查看自己权限范围内的信息。

针对海量数据，系统采用云计算的核心思想，将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务。

2.5、系统应用场景

2.6、系统技术架构

平台是典型的SaaS（软件即服务）应用软件平台，通过Internet提供软件，将应用软件统一部署在平台上，根据实际需求，通过互联网定购所需的应用软件服务，并通过互联网获得云平台提供的服务。对于建筑行业来说，采用云平台有着极大的优势，避免了建筑企业繁琐的购买、安装、调试基础设施行为，同时也帮企业节省了大量的日常维护费用。

三、系统组成

系统建设采用先进的物联网技术，主要由信息采集层、网络接入层、网络传输层、信息存储与处理层组成。将移动执法终端、施工升降机、塔式起重机作业产生的动态情况、工地周围的视频数据、混凝土搅拌车超载超速信息及时上传给综合管理平台。系统同时结合工地可视化远程管理系统、塔式起重机安全监控管理系统、建设工程结构安全实时监测系统等系统对工地监测信息的采集，实现工地的实时监督管理，最终有效提升政府部门科学管理水平。

✓一卡通管理系统

✓人脸识别系统

✓定位系统

✓远程视频监控系统

✓实名制考勤系统

✓塔吊限位防撞及吊钩可视化系统

✓施工环境监测

✓周界报价系统

✓施工电梯安全监控系统

✓外墙吊篮监控系统

✓水电能效管理系统

✓VR教育等

3.1、项目监管

该系统的建设以项目现场应用为基础，能够实现横向的各参与方（如业主、监理、咨询公司）的协同管理，纵向与集团公司层面进行信息互通，同时提供标准化的接口协议，可实现数据对第三方平台的对接分发。

3.2、劳务实名制

实名制登记实现工地人员个人信息的采集，发卡人员通过身份证阅读器获取申请人身份信息，并配置出入权限，完成发卡、指纹或人脸识别等操作。

了便于安全管理，可依据角色分配不同的权限：

项目管理部人员：可以在办公区、施工区、生活区出入 

建筑工人：可在施工区、生活区出入。

3.3、塔机运行监测

塔机安全监控系统对塔机进行实时监控，真正做到预防为主，以避免事故发生。及时直观显示塔机各项工作状态，为塔机司机提供全面的安全信息。塔机作业全程记录，方便诊断塔机运行状态。智能生成各种数据统计分析报表，便于监督和管理。

 

1) 安全保护预警功能：

本装置可实现塔机多种安全限制器的预警功能，如起重力矩限制预警、起 重量限制预警、起升高度限制预警、幅度限制预警、回转限制预警、单机/多机防碰撞预警等。如幅度运行达到预设限制位置时，系统将发出预警信。再如多个塔机运行至预设防碰撞区域时，系统将发出多机防碰撞报警信号。预警功能提醒塔机司机操作当前有风险，需要谨慎操作，达到预防事故发生的目的。

 

2) 实时显示功能

塔机工作的关键参数，系统以约100毫秒为采样周期实时采集塔机的工作参数，在屏幕实时显示力矩、额定重量、实际重量、吊钩高度、吊钩幅度、风速、回转、倾角。所有运行状态数据化展现出来，并且通过FLASH动画直观模拟现场的塔机，以供操作人员参考达到安全合理的操作塔机，改变以往经验操作等习惯，避免超载与误操作。

 

3) 数据云存储功能：

系统主机不但自带存储功能，可将相关运行数据存储指主机内，而且整合GPRS模块，可通过3G/4G网络传输至远程监控云平台，实现远端云存储，便于后期事故追溯。在塔机运行过程中，本系统将以约100毫秒为采样周期实时采集 塔机的工作参数，主要参数包括吊重、幅度、高度、回转角度、力矩、力矩百分百、风速、前倾角、状态等，并将塔机运行全过程数据留存至数据平台服务。

 

 

3.4、施工升降机安全监控管理

施工现场使用的升降机包括有建筑施工升降机、物料提升机、钢丝绳式货梯等，这些升降机在使用过程中存在以下安全隐患：

◎超载危险；

◎超速危险；

◎超人数危险；

◎超运行限位（上下限位、极限限位）危险；

◎吊笼门关闭不严运行危险；

◎升降机导轨架安装不平顺危险。

各种安全隐患均会对造成升降机运行安全造成极大的危险。

施工升降机安全监控管理系统具有楼层呼叫、安全监测、自动平层等功能，能够有效升降机运行过程中的超载、超人数、超速度（防坠）、高度限位、门锁检测、倾斜等危险，从而保证建筑机械的长期运行。

系统由智能控制器、呼叫器以及远程管理平台等三部分构成，如下图所示：

⚫系统功能特点：

✓超载报警

✓冲顶报警

✓黑匣子记录

 

3.5、绿色施工（环境监测）

在线扬尘/环保/气象站/隧道监测系统随着近年来在工程项目越来越多，分布范围越来越广，通过建立在线监测系统，就可对所处环境状况进行全天24小时的实时跟踪监控，系统对回传数据进行快速处理、对超过预定的数值进行实时报警，及时自动发送短信告知相关的负责人做相应整治工作。

本系统由数据采集器、传感器、视频监控系统（选配）、无线传输系统、后台数据处理系统及信息监控管理平台。监测子站集成了大气PM1.0、PM2.5、PM10 监测、环境温湿度及风速风向监测、噪声监测、视频监控（选配）等多种功能；数据平台是一个互联网架构的网络化平台，具有对各子站的监控功能以及对数据 的报警处理、记录、查询、统计、报表输出等多种功能。该系统还可与各种污染治理装置联动，以达到自动控制的目的。

 

⚫系统功能特点：

（1）满足野外作业需求，具有防风、防雨、防尘等功能，满足IP65防护等级。

（2）采集设定：可自由设定采集时间间隔，并可1分钟-24小时采集间隔任意设定，阀值设定超过告警值实时传送。

（3）采集器：支持DC9～28V输入，电源具有防反接、抗脉冲群、防雷、防静电 等保护措施。

（5）显示方式：手机客户端、微信、云系统数据实时显示和LED屏显示，方便现场分析展现数据。

（6）扩展性能：支持多种尺寸LED显示屏等的即插即用实时显示数据。系统采 用模块化设计，方便功能扩展、屏蔽或接入其他传感器。

（8）终端软件实时查看，曲线展现，告警数据统计分析。

（9）通讯方式：采集器同时支持以太网、4G无线传输方式，可将数据信息传输 至指定的云平台。

（10）数据规约：为了方便数据采集后和第三方对接，实现Modbus RTU，OPC，等规范接口。

（11）异常报警：监测数据超过设定上限，采集模块会发送报警信息分别以短信、云系统和微信推送的形式。

（12）GPS功能：通过GPS可知道设备具体的地理位置（经度，纬度）（可选项）。

 

 

3.6、能耗监测

3.7、视频可视化

工地可视化远程监控管理系统能够实现工地现场的远程预览、远程云控制球机转动、远程接收现场报警、远程与现场进行语音对话指挥等功能。采用政府部门、企业、施工现场三级联动架构，有效实现视频数据共享，并提供建筑公司管理系统对接接口，方便进行二次开发。通过企业平台，可以促使企业更好地对工地进行安全质量监管，落实企业责任主体。同时可以方便企业进行自我监管，实时掌握工地现场信息，减少管理成本。

 

⚫系统组成

如图所示，建筑工地视频监控系统架构由三部分组成：前端施工现场、传输 网络、监控中心。

监控中心配置视频综合平台解码设备，建设液晶拼接大屏幕电视墙，实现对前端视频信号的实时查看和突发事件的指挥、控制、调度。

 

⚫功能描述

工地前端系统：负责现场图像采集、录像存储、报警接收和发送、传感器数 据采集和网络传输。

传输网络：工地和监控中心之间专线和互联网两种方式可选；工地现场使用网桥AP无线传输。

监控中心：系统的核心所在，是执行日常监控、系统管理、应急指挥的场所。

 

⚫系统特点

综合监控，全面集成

高清监控，提升价值

易于扩展，复用便捷 

专业软件，管控一体

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