公路建設(shè)智能監(jiān)管物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分析

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公路工程建設(shè)周期長(zhǎng)、施工環(huán)境復(fù)雜、交叉作業(yè)多、安全隱患大，如果忽視采取有效的管理措施，可能導(dǎo)致安全事故發(fā)生，帶來(lái)較大的財(cái)產(chǎn)損失甚至是嚴(yán)重的人員傷亡。為預(yù)防安全事故發(fā)生，采取有效的安全監(jiān)管措施是十分必要的。盡管很多單位注重自查自糾，加大安全監(jiān)管力度，但所取得的效果不如人意，預(yù)警處理工作不到位，還可能浪費(fèi)大量的人力和物力。因此，在有限的人力和資金安排下，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行及時(shí)、有效的安全監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全事故的有效預(yù)防是施工單位的重要目標(biāo)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能實(shí)時(shí)跟蹤、監(jiān)控和管理，將其應(yīng)用到公路工程建設(shè)安全管理工作中，可以克服傳統(tǒng)安全管理方式的缺陷，能及時(shí)預(yù)警、發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患，保障公路工程施工安全。

1物聯(lián)網(wǎng)的概念及組成

物聯(lián)網(wǎng)是隨著信息技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的技術(shù)類(lèi)型，它通過(guò)RFID、GPS、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，根據(jù)約定的協(xié)議將物品和互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通信，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。隨著技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。就其技術(shù)體系構(gòu)成來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層、公共技術(shù)層。每一層都有自己的特點(diǎn)和作用，統(tǒng)一于整個(gè)系統(tǒng)之中，促進(jìn)系統(tǒng)作用的有效發(fā)揮。⑴感知層。包括傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼、實(shí)時(shí)定位技術(shù)等，主要作用是感知和采集發(fā)生的事件和數(shù)據(jù)，包括身份標(biāo)識(shí)、位置信息、音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等。⑵網(wǎng)絡(luò)層。它的主要作用是進(jìn)行信息溝通，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、3G網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)等途徑，將感知層的信息準(zhǔn)確、快速、安全傳遞到需要的地方，促進(jìn)遠(yuǎn)距離、大范圍通信得以順利實(shí)現(xiàn)。⑶應(yīng)用層。實(shí)現(xiàn)人與物品的交互，匯總網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的信息，進(jìn)行統(tǒng)一分析和決策。并支持信息互通、協(xié)調(diào)和共享，促進(jìn)信息綜合利用度提高，滿(mǎn)足人們對(duì)信息獲取和分析的需要。⑷公共技術(shù)層。它與感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層都有緊密的聯(lián)系，不屬于某個(gè)特定層面，主要包括安全技術(shù)、標(biāo)識(shí)與解析、網(wǎng)絡(luò)管理、服務(wù)質(zhì)量等[1]，為系統(tǒng)順利工作提供技術(shù)支持，促進(jìn)系統(tǒng)更好發(fā)揮作用。

2智能監(jiān)管系統(tǒng)整體架構(gòu)

就系統(tǒng)整體架構(gòu)來(lái)說(shuō)，智能監(jiān)管系統(tǒng)包括《公路工程建設(shè)安全管理指南》、基于物聯(lián)網(wǎng)的施工安全預(yù)警系統(tǒng)、基于ASP.NET的施工安全管理系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)RFID技術(shù)，施工安全預(yù)警系統(tǒng)自動(dòng)采集、跟蹤特定區(qū)域的機(jī)械、人員、護(hù)具等信息，并處理所采集到的原始數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在安全隱患時(shí)，前端報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，并在后臺(tái)服務(wù)器記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，作為施工安全評(píng)估的依據(jù)，也為采取措施預(yù)防安全事故提供參考。施工安全管理系統(tǒng)利用ASP.NET技術(shù)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)PC、PDA等終端對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行周期性安全檢查[2]。獲取這些數(shù)據(jù)之后，利用加權(quán)平均算法統(tǒng)計(jì)各分項(xiàng)工程得分，確定各分部工程動(dòng)態(tài)安全情況，為采取措施加強(qiáng)安全管理，預(yù)防安全事故發(fā)生提供依據(jù)。

3智能監(jiān)管系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1基于物聯(lián)網(wǎng)的施工安全預(yù)警系統(tǒng)

⑴感知安全狀況。公路工程線(xiàn)路長(zhǎng)，沿線(xiàn)地形地質(zhì)、水文條件、現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境復(fù)雜，氣候惡劣，并且可能會(huì)遇到很多障礙物。因而對(duì)電子標(biāo)簽的要求較高，尤其是對(duì)它的讀寫(xiě)距離、抗干擾能力等有較高的要求。無(wú)源電子標(biāo)簽易受干擾，最大讀寫(xiě)距離為10m，不能很好地適用于公路現(xiàn)場(chǎng)施工需要。為應(yīng)對(duì)無(wú)源電子標(biāo)簽的缺陷，常用有源電子標(biāo)簽感知安全狀況。有源電子標(biāo)簽最大讀取距離可達(dá)100m，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，使用自身射頻能量將數(shù)據(jù)發(fā)送給讀寫(xiě)器，對(duì)公路工程復(fù)雜的施工環(huán)境具有較強(qiáng)適應(yīng)性。系統(tǒng)為每個(gè)電子標(biāo)簽寫(xiě)入一個(gè)電子產(chǎn)品代碼，將電子標(biāo)簽與施工用具、裝備相結(jié)合。讀寫(xiě)器天線(xiàn)獲取感應(yīng)電流，電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫(xiě)器信號(hào)范圍，獲得能量被激活，并向閱讀器發(fā)送自身編碼信息，通過(guò)ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)匯總數(shù)據(jù)，發(fā)送至前端報(bào)警單元，為報(bào)警單元輸送相關(guān)信息，判定工程施工安全狀況。⑵傳輸與解析信息。信息傳輸也是系統(tǒng)工作的重要環(huán)節(jié)，只有確保信息順利傳輸，才能更好的滿(mǎn)足實(shí)際工作需要。該智能系統(tǒng)信息傳輸用PML標(biāo)記語(yǔ)言，PML為廣泛的層次結(jié)構(gòu)，為描述物體提供通用方法。例如，將安全繩描述為護(hù)具，是個(gè)人防護(hù)品的一類(lèi)。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，物品信息保存在PML文件里，存放于PML服務(wù)器。傳輸信息過(guò)程中，如果需要解析信息，可以利用對(duì)象名解析服務(wù)器，查詢(xún)PML服務(wù)器，從而達(dá)到解析信息的目的，滿(mǎn)足信息傳輸需要。⑶分析及處理信息。系統(tǒng)獲取信息之后，還需要進(jìn)行分析和處理，從而更為全面地把握公路工程施工安全狀況。前端報(bào)警單元用云計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)安全狀況進(jìn)行分布式計(jì)算。讀取標(biāo)簽信息后，查詢(xún)和解碼相關(guān)信息并進(jìn)行分析，得出標(biāo)簽表示的物品。再根據(jù)物品類(lèi)型、相隔距離等因素，用LEC法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，風(fēng)險(xiǎn)R=L×E×C，R代表風(fēng)險(xiǎn)大小，L為事故發(fā)生的可能性（根據(jù)表1取值），E為人員暴露于危險(xiǎn)環(huán)境中的頻繁程度（根據(jù)表2取值），C為事故后果的嚴(yán)重程度（根據(jù)表3取值）[3]。根據(jù)上述取值，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算得出結(jié)果，評(píng)定危險(xiǎn)等級(jí)，自動(dòng)做出處理（如表4所示）。

3.2基于ASP.NET的施工安全管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

⑴系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)施工安全管理、安全檢查、指令簽發(fā)、系統(tǒng)管理四個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)又包含若干模塊?，F(xiàn)場(chǎng)施工安全管理模塊包括記錄查詢(xún)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)管理、安全管理子模塊；安全檢查模塊包括施工單位自檢、監(jiān)理單位抽檢、建設(shè)單位巡檢、質(zhì)監(jiān)站檢查四個(gè)子模塊；指令簽發(fā)模塊包括安全監(jiān)理指令處理和停工、復(fù)工指令處理兩個(gè)子模塊；系統(tǒng)管理模塊包括用戶(hù)管理、角色權(quán)利、權(quán)限管理、工程設(shè)置四個(gè)子模塊。不同子模塊發(fā)揮不同作用，促進(jìn)整個(gè)施工安全管理系統(tǒng)有效運(yùn)行。⑵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。施工安全管理系統(tǒng)建立在評(píng)分體系基礎(chǔ)之上，評(píng)分體系從分部、分項(xiàng)、單位工程三個(gè)方面對(duì)安全狀況評(píng)分，再用加權(quán)平均算法統(tǒng)計(jì)結(jié)果。計(jì)算公式為：檢查合格率=[∑檢查結(jié)果為(是)的權(quán)值/∑檢查項(xiàng)目總權(quán)值]×100%。系統(tǒng)可以完成施工單位自檢、監(jiān)理抽檢、業(yè)主巡檢功能，在實(shí)際檢查工作中，他們可利用3G無(wú)線(xiàn)視頻進(jìn)行遠(yuǎn)程檢查，也可采用PDA手持設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查[4]。監(jiān)管人員通過(guò)檢查掌握現(xiàn)場(chǎng)施工具體情況，評(píng)定施工現(xiàn)場(chǎng)安全等級(jí)，并統(tǒng)計(jì)檢查結(jié)果，全面、實(shí)時(shí)地反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)施工基本情況。為采取措施排除安全隱患，確?，F(xiàn)場(chǎng)施工安全提供依據(jù)。

4結(jié)語(yǔ)

將該智能監(jiān)管系統(tǒng)應(yīng)用到公路工程建設(shè)安全管理工作中，不僅滿(mǎn)足安全管理需要，還能跟蹤和預(yù)警現(xiàn)場(chǎng)施工人員安全防護(hù)設(shè)施。能夠盡早發(fā)現(xiàn)和處理存在的安全隱患，將安全事故消滅在萌芽狀態(tài)，盡量降低各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)可能帶來(lái)的損失，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)公路施工安全事故的有效控制。并確保工程施工安全、順利、穩(wěn)定進(jìn)行，降低不必要的損失，有利于提高工程建設(shè)效益。同時(shí)，該系統(tǒng)對(duì)推動(dòng)公路工程建設(shè)安全管理的現(xiàn)代化、信息化、智能化進(jìn)程也具有積極作用。因此，類(lèi)似公路工程建設(shè)安全管理工作中，值得推廣和應(yīng)用該智能監(jiān)管系統(tǒng)。

作者：張玉蘭 單位：唐山交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢(xún)有限責(zé)任公司