物联网技术在建筑施工安全管理中的应用

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前 言

在建筑领域，通过有效的监控可以从根本上解决安全事故隐患。物联网是将人、物、计算机联系起来形成的网络，可以有效地监控网络范围内的所有物体属性，输入计算机形成系统信息网络。因此，基于RFID（射频识别技术）的物联网可以很好地应用于施工安全管理中，监控现场每一工人、设备、环境；其次，该技术操作简单、便宜、利于推广使用，因此将物联网应用于建筑施工安全领域具有重大意义。一般来讲，施工现场可以看作由人、机械设备、材料和半成品等资源组成的，在有一定组织的空间范围内，进行动态作业过程的场地。由于现场存在一定的无序的、条件复杂的动态环境，往往导致这些资源无法妥善管理，就容易发生安全事故。这就需要我们进行现场各种资源的合理安排和协调，监控各种危险源，来降低这类事故的发生。随着通信信息技术的不断发展，不同的监控技术应运而生。特别是随着物联网概念的提出，将其很好地应用于建筑施工安全生产过程中，是实现信息和通讯设备、施工现场资源实时互动，实现有序化施工，提升施工现场安全的可靠保障。

文/董大旻 冯凯梁

物联网技术

在建筑施工安全管理中的应用

建筑业作为高风险行业之一，施工现场安全事故的发生对社会经济、人民生活和周边自然环境都会产生负面影响。目前，许多学者和专家都积极研究如何将安全风险降至最低，但都没有一种有效的方法从本质上消除安全隐患。国内外正在兴起的基于RFID（射频识别技术）的物联网可以在施工现场安全事故发生之前就预测到事故可能发生，并向工人、管理人员预警，将是从根本上解决事故频发的关键途径之一。

一、物联网概念及其技术

物联网（The Internet of things）在1999年由麻省理工学院（MIT）与物品编码组织EAN.UCC共同开展一个研究项目中提出。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。正如MIT所说，物联网就是创造一个计算机无需人的帮助就能去识别的全球环境，即“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩

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□编辑/祝元志

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展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。物联网在建筑施工领域也有不断发展的广泛空间。进入21世纪以后，由于施工现场管理需要大量的信息输入与输出，互联网的应用方便了参与施工各个主体管理人员对于施工进度、采购、质量、安全、造价的施工项目全过程管理。

鉴于物联网的基本原理以及施工现成安全管理的特点，采用射频识别技术（RFID）以及无线感应网络（WSN）来捕捉、获取施工现场内所有危险源的动态，即建立以RFID 为基础的危险源监控系统平台，来收集、过滤、监控、管理、分享所有相关信息。目前RFID技术广泛应用于物流供应链管理中，货物、车辆等动态监控，即将RFID标签附着于被监控对象上，通过WSN，收集动态信息反馈到管理者的读写器上，这些信息包括贴有标签对象的具体位置。首先，RFID技术可以具体应用于自动跟踪施工现场的工人、材料、机械设备等，方便管理人员实时监控复杂动态环境；其次，如果被监控对象进入潜在危险环境，RFID系统的报警装置就会发出预警，警告操作工人并通知管理人员；最后，RFID系统将所获得的所有动态信息输入信息库，形成一套完成的系统，为将来管理人员进行施工现场安全布局，提高安全管理水平打下基础。以物联网为概念，以RFID技术为核心，建立一套安全管理定位系统，已在施工现场应用，让我们看看实际操作。

二、安全管理定位系统构成与原理

安全管理定位系统是集安全预警、灾后急救、员工考勤、区域定位、日常管理等功能于一体，也是国内技术领先、运行稳定、设计专业化的建筑施工现场监测系统。使管理人员能够随时掌握施工现场人员、设备的分布状况和每个人员和设备的运动轨迹，便于进行更加合理的调度管理以及安全监控管理。当事故发生时，救援人员可根据该系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率，促使建设的安全生产再上新台阶。

该安全管理定位系统既可以单纯的实现考勤或定位也可以同时实现考勤和定位两种功能。而且目前该系统软件可设计成安装版和网络版两种，既可以进行现场监控也可以实现远程监控，极大地满足了安全管理的各种需求。

（一） 系统构成

安全管理定位系统由施工外部、施工内部、人员和传输部分组成。

施工外部部分包括：监控室、电脑主机、室外LED显示屏、转换器、读卡器、天线、电源、线缆、红外传感器、声光报警器、光纤转换器。

施工内部部分包括：读卡器、天线、电源、线缆、光纤转换器。

人员部分：安全型识别卡（有源标签）。

传输部分：双绞线、光纤。

（二）工作原理

1. 有源标签。施工人员或工作人员随身携带，一般装在施工人员的皮带上或安全帽上。卡有双向和单向的：单向的只能发送自身的ID号，双向的不但可以给监控中心发信息，监控中心也可以给每个施工人员发信息，同时双向卡有一个按钮和指示灯，可以在遇到危险的情况下按下紧急按钮键，进行紧急呼救。一般项目如果是以考勤为主，使用单项卡；如果系统以考勤和定位为主，使用双向卡。例如：当施工现场里面出现特殊情况时，施工人员只要按一下按钮，监控中心就会有报警声。当监控中心出现什么情况时，监控中心可以给每个人施工人员发信号，也可以群发，通过指示灯来提示。

2. 读卡器。不管是在施工现场的内外都需要安装放置读卡器。至少在一个系统中是需要2台的。如果是定位，则需要更多。具体要根据现场实际情况进行安装。一般的原则是每隔150米安装一个，也可以在一些特殊需要监控的区域进行安装。本系统定位的原理是区域定位，根据每个读卡器的位置进行定位的，因此，定位的精度取决于阅读器的识别距离，阅读器的距离是可以通过软件进行调节的，因此在考虑定位精度的时候也要考虑读卡的距离和系统的整个成本，也就是说定位精度越高，读卡识别距离就近，成本就高。

3. 转换器。该系统采用的是RS485传输方式，转换器的作用主要是把RS485信号转换为232信号，通过串口线与电脑相连。

4. 光纤转换器。把485信号与光纤信号进行转化，扩充传输距离。当传输距离超过600米的话就要用光纤转换器，通过光纤来传输数据。读卡终端通过RS485转光纤，最后通过光纤将读到的数据信息传到电脑主机上。

5. 电脑主机。安装在施工现场不远处的监控室里，电脑内装有考勤和定位软件，通过电脑对施工人员进行监控。它通过串口与终端连接。同时该电脑主机还控制LED屏的显示内容。

6. LED显示屏。安装在隧道口附近，用于显示施工人员的信息，使管理先进化，透明化。显示的内容包括：标签号、姓名、时间、总人数。

三、安全管理系统特点

（一）卓越的性能

该设备具有高度的识别可靠性，100%的前端识别率，施

22《建筑》2010年第19期