第1章、系统背景及需求

1.1公司介绍

河北雄安睿米科技有限公司是一家软硬件相结合的高新技术产业公司，以软件技术为核心，硬件设备为支撑，移动互联为支柱的现代化IT服务公司。融合物联网整体提供解决方案，创造由软件定义的物联网产品和应用服务解决方案，以贯通融合感知、物联网络、集成应用和控制执行的全链智慧，助力传统企业变革升级。

河北雄安睿米科技有限公司的相关平台产品，立足雄安辐射全国。其中只智慧工地平台产品就服务于雄安、河北、江苏、贵州、重庆等多个省市，其中单体智慧工地项目合同额达到1300万，为全国智慧工地单项目额最大。河北雄安睿米科技有限公司本着自主、创新、集成、跨界的理念打造每一个精品项目，以精诚服务的意识助力每个工程项目顺利完工。为每一个客户提供最专业的产品和最优质的服务。

1.2建设背景

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,在改善居住条件、完善基础设施、吸纳劳动力就业、推动经济增长等方面发挥着重要作用。与此同时，建筑业也是一个安全事故多发的高危行业。近年来，在国家、各级地方政府主管部门和行业主体的高度关注和共同努力下，建筑施工安全生产事故逐年下降，质量水平大幅提升，但不可否认，形势依然较为严峻，尤其是随着我国城市化进程的不断推进，建设工程规模也将继续扩大，建筑施工质量安全仍不可掉以轻心。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，仍将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。

2010年，国务院下发《国务院关于进一步加强企业安全生产工作通知》23号文件，同年质监总局下发164号文件，要求在建筑起重设备上必须加装安全监控管理系统。

2014年，国家住房和城乡建设部更是提出了加快推进市场监管一体化平台建设的布署，推进了全国各省市建筑信息监管一体化平台建设的进程。真正实现“数据一个库、监管一张网、管理一条线”。

2016年8月住建部发布《2016－2020年建筑业信息化发展纲要》中指出建筑业企业的信息化要重点发展基于互联网的协同建造应用系统和建筑企业信息化的关键技术，推动标准化建设，提高建筑业主管部门的管理、决策和服务水平，实现建筑业信息化建设跨越式发展。

2015年11月《全国安全生产监督监察系统推进安全生产监督检查随即抽查工作实施方案》，强调建筑行业安全监管系统建设的全面覆盖工作给出指导意见。

2017年3月住房城乡建设部办公厅关于《进一步加强建筑施工安全生产工作的紧急通知》明确指出，要督促建筑施工企业加大安全生产投入，严格各项安全标准和要求，进一步加强和规范企业安全生产管理工作，推进企业全员、全方位、全过程的安全管理。

1.3工地现状

建筑工程建设具有明显的生产规模大宗性与生产场所固定性的特点。建筑企业70%左右的工作都发生在施工现场，施工阶段的现场管理对工程成本、进度、质量及安全等至关重要。同时随着工程建设规模不断扩大，工艺流程纷繁复杂，如何搞好现场施工现场管理，控制事故发生频率，一直是施工企业、政府管理部门关注的焦点。但是由于传统的施工现场管理具有劳动密集和管理粗放特性，导致以下问题尤为突出：

安全意识薄弱、安全教育走过场，现场安全检查效率低

安全管理归根结底是对人的管理，搞好对人的管理关键是提高全员的安全素质。由于行业的特点，施工现场职工的流动性很大，有的企业和项目部大量招收农民工，施工安全知识相当缺乏。即使采取了职工三级教育措施，可是教育内容都是公式化、简单化、陈旧化，没有任何针对性，员工的素质得不到预期提高的目的。

工地现场人员组成复杂，施工人员流动性强，管理难度大

施工现场工种包括钢筋工、混凝土工、砌筑工、木工、电工、油漆工、水暖工、架子工（搭设脚手架）、机械工、测量放线工以及辅（杂）工等等，由于工种种类多，施工队伍多，传统的手段难以验证工人身份；施工队伍人员交替平凡，流动性大，加之工地现场开放性管理，闲杂人员随意进出，为工程现场种下了诸多安全隐患的 “种子”；工人出勤缺乏电子记录，工资核算与支付证据链不清，劳资纠纷频繁发生。

工程现场施工机械安全事故频发，人员伤亡事故损失大

升降机、塔吊等高发事故危险源点多、线长、面广，单靠人力巡检排查，工作效率低，而且难以做到全过程、全方位的监督管理，容易出现监管漏洞。

施工过程环境污染监测困难，预防效果不明显

施工现场的扬尘、噪声、污水排放的监测工作存在周期长、数据量大的特点，传统方式依靠人工测量，耗费人力，工作效率低，记录的数据缺乏客观性及说服力。与此同时，数据只能用于后期追责，做不到前期预防，及时防治。

施工场地环境复杂，人员监管成本大，问题回溯难

首先政府管理部门无法实时对辖区所有工地进行全方位视频监控及安全管理。管理部门须亲自派人到工地进行安全检查及监督；施工企业无法实时对工地生产进度及安全措施进行全方位监控，施工企业必须亲自到工地后才能了解到工地进度及工地存在的隐情。其次安全事故发生后，企业缺少可靠的数据，难以定责，增加了事故处理的难度；施工企业无法对事故原因准确分析，降低了事故预防的可靠性。

1.4需求分析

通过智慧工地系统，进一步落实企业安全监管责任，提高企业对工程现场的远程管理水平，加快企业对工程现场安全隐患处理的速度。围绕安全监管制度为核心，以物联网技术为技术手段，将科技技术力量与安全监管制度紧密集合，能够有效预防生产安全领域的各类事件。

有效的安全教育和检查

通过技术手段提升工地施工人员三级安全教育效果，使其明白安全生产的重要性，以此提升安全意识，从而减少麻痹大意和违规操作所产生的安全事故，避免企业不必要的损失，保障工程顺利施工。同时将互联网通讯技术结合施工现场安全检查，减少安全员的事务性工作，提升安全检查效率和质量。

人员实名制查验

通过现有的成熟的人员控制设备，控制工地现场人员进出。杜绝闲杂人员进入施工现场，同时准确统计施工人员进出工地的信息，包括：进出时间，进出人数，工种类别等数据。

施工机械实时监控

应用先进的物联网技术，将升降机、塔吊等大型施工机械的运行数据上传至监控中心，通过可靠的后台管理系统对施工现场机械实时监控。并且利用后台的数据分析手段，及时发现机械的不安全操作行为，制动或者控制机械运行，避免事故减少损失。

远程视频监控

在施工现场重要位置和关键节点上安装视频监控设备，实现远程集中监控，方便施工企业对工地现场远程监控，有效控制施工监管成本。视频监控系统设置一定存储硬盘空间，用于保存视频图像，一旦发生问题可通过图像回放，还原现场实时情况，有利于企业事件发生后的定责及总结经验教训。

环境监测预警联动

在现场相应位置设置传感器，在实时监测工地现场的噪音污染、扬尘污染的同时，监测施工现场温度、湿度、风力等环境参数。一方面可以有效监测和联动控制工地施工现场噪音和扬尘污染，如联动喷淋系统降尘。另一方面，及时发现环境变化因素，为施工作业班组预警，避免在恶劣环境下施工，减少事故隐患，提升施工质量。

1.5建设目标

针对工程高标准、高品质的特点，————项目智慧工地采用云服务架构，以安全、质量、绿色施工现场管理需求为牵引，综合应用传感器、无线传感网等物联网技术、VR虚拟现实技术等构建建筑工地现场信息化管理体系，采用集中化的智能平台来融合和管理各子系统平台，通过单一入口，进入各个子系统，尽量实现在单一系统平台上集成各个子系统的信息化数据，并对海量数据进行系统性的分析，无需逐个登陆各子系统极大地提高了施工现场作业效率，有效降低了管理成本、减少了人力投入。

同时，智慧工地系统的应用，可以使管理人员的办公信息化更加深入和多元化，进一步提高管理人员的管理幅度，对提高管理人员的科学决策能力大有裨益，能更好的培养公司年轻技术人员和管理人员更好、更快的成长。

第2章、系统总体设计

2.1设计思路

智慧工地系统分为前端数据采集子系统、网络传输系统和后端集中管理平台三大部分。前端数据采集子系统可以实时准确地将施工机械运行状况、工地现场环境、进出工地人员信息和施工管理人员工作情况采集并上传后台管理系统；网络传输系统结合施工工地实际情况，采用无线技术将前后端数据准确无误、无延时地传输；后端集中管理平台能够汇聚各子系统数据，过滤出有效信息，以直观可视化的方式提供给项目管理者，帮助其管理和辅助决策。

通过智慧工地系统的建设能够为现场工程管理，提供了先进技术手段，构建工地智能监控和控制体系，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”。同时将VR技术引入施工安全教育中，真正体现“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针。

为保证项目实施的及时性、可靠性和先进性，在选择各子系统时，优先选用公司自主研发、且经过市场成熟应用的子系统软件和硬件，对接系统优先选用市场主流和知名品牌。

智慧工地系统主要包括以下子系统：

• 1. 深基坑支护监测子系统
• 2. 高支模监测预警子系统
• 3. 升降机安全监控子系统
• 4. 人员实名制管理子系统
• 5. 塔机安全监控子系统
• 6. 塔机吊钩视频子系统
• 7. 扬尘噪音监测子系统
• 8. 智能水电监测子系统
• 9. VR教育演示子系统
• 10. 烟感报警子系统
• 11. 视频监控子系统
• 12. 智能巡更子系统
• 13. 临边防护子系统
• 14. 卸料平台报警子系统
• 15. 危险气体监测子系统
• 16. 人员定位子系统
• 17. 工地一卡通子系统
• 18. 混凝土测温子系统
• 19. 二维码应用子系统
• 20. 智能路灯子系统
• 21. 污水监测子系统
• 22. 工地广播子系统
• 23. 监控中心子系统
• 24. 车辆管理子系统
• 25. 智慧工地云平台系统

2.2系统架构

智慧工地前端各个子系统通过英特网将实时数据上传至云平台云端服务器。施工企业管理人员在手机端安装APP或者在电脑上打开网页即可通过云平台对项目进行管理。整体系统架构图如下：

总体系统架构图

2.3主要功能特点

2.3.1工地信息化

通过智慧工地项目的实施，可以将施工现场的施工过程、安全管理、人员管理、绿色施工等内容，从传统的定性表达实现定量表达，实现工地的信息化管理。通过物联网的实施，能将施工现场的塔吊安全、施工升降机安全、现场作业安全、人员安全、人员数量、工地扬尘污染情况等内容进行自动数据采集，危险情况自动反映和自动控制，并对以上进行数据记录，为项目管理和工程信息化管理提供数据支撑。

2.3.1管理全方位化

2.3.1.1物的不安全状态管理

智慧工地项目中的塔机监控系统、施工升降机监控系统通过自动化物联网系统的实施，能够自动根据设备的工况对现场的超载、超限，特种作业人员合法性、设备定期维保等内容进行自动控制和数据上报，实现对物的不安全状态的全过程监控。深基坑、高支模等自动化监测系统的应用能提前发现各重大危险源的安全状况，能更早的发现安全隐患，提醒项目部在发现安全隐患时做出针对性的技术解决方案，从而规避安全风险，并能进一步节约成本，减少不必要的浪费。

2.3.1.2环境的不安全因素管理

智能巡更系统、机管通、工地视频监控系统、人员定位系统、危险区的等管理系统等内容可以自动对环境的不安全因素进行实时跟踪，从而可以提前发现安全风险，规避安全事故，减轻安全责任。

2.3.1.3人的不安全行为管理

人员实名制、VR安全教育、工地进场前的安全教育、无线WIFI的安全教育等内容相结合，可以进一步提高项目部工人的安全意识，提高安全技能，规避安全风险，从而实现对人的不安全行为进行安全管理。

2.3.4平台集中化

智慧工地云平台可以将施工现场应用的各子系统进行系统集成，通过智慧工地云平台集中展现各子系统的信息化数据，一目了然的了解施工现场的信息化应用内容，并能实现数据穿透性查看，自动搜集和汇总各信息化数据，通过分级管理，自动进行数据筛选，对项目部的安全管理和质量管理等进行综合分析，为本项目管理的信息化管理提供支撑，同时成为公司在管理同类项目的设备和人员安排，施工进度安排和资金投入等提供数据支撑。

智慧工地云平台系统展示

2.3.5数据集成化

智慧工地建设是一个数据高度集成的过程，可以将各个子系统的应用，通过物联网、云平台和大数据以及internet网络，集成各个子系统的应用，实现同步显示，同步查看，同步汇总，避免了多账号、多系统的重复登录过程。

2.4设计原则

我司在对智慧工地的规划设计中，严格遵循“合理投资、设计一步到位、立足现在、适度超前”的指导思想。特别注重系统的科学性、合理性、先进性、实用性、可靠性、可维护性、可扩展性、开放性、经济性设计，在此基础上突出系统整体建设的特点。

智慧工地系统设计不仅考虑前期施工建设，还充分考虑工程结束后设备迁移和重复再利用，为建筑企业节约成本。

先进性

结构化综合布线技术、计算机网络技术以及数据库软件乃至Internet技术是当今发展速度最快的高新技术领域，新技术不断出现，新产品也在不断推出。为了确保在智慧工地有较长的生命周期，保护其在各系统上的投资，选用具有国内同行业领先水平，且符合国际发展趋势的技术及产品，同时避免目前尚不成熟或缺乏统一标准规范的技术和产品。

成熟性

智慧工地系统解决方案设计采用被实践证明为成熟和实用的技术和设备，最大限度地满足施工企业对施工现场的安全生产管理需要，并确保耐久实用。

开放性

总体结构以信息网络建设为基础，各子系统在此基础上衍生发展应用。作为智慧工地系统建设的基础，结构化网络布线是个开放的系统，为今后各项应用和发展提供了开放空间。

一方面，选择开放式的体系结构能实现多厂商多产品集成的目的，而避免了对某个厂商软、硬件产品的过分依赖，使工地在系统发展和设备选型时有更大的主动权，能选择性能/价格比较高的软、硬件产品。另一方面，该项目系统与其它系统业务往来和数据通讯也只有在开放的系统平台上才能顺利实现。

充分考虑发展的需要，采用开放的技术标准，使系统与未来的新增设备具有互联性和操作性，且能很方便地融入全球信息网络中。

标准化

本系统设计及其实施将按照国家和地方的有关标准进行，所选用的系统、设备、产品和软件符合工业标准或主流模式，支持多种协议可以连接不同的厂商设备和网络。使系统与未来的新增设备具有互联性和操作性，且能很方便地融入全球信息网络中。

可扩展性

本系统不仅体现在其规模上，更体现在其服务内容上。在未来可能的发展情况下，系统的改造和升级不但能满足的需要，而且还能具备良好的可扩充性和可升级性，便于日后其他项目及时扩展网络规模。

安全性和可靠性

系统将在工程现场的运行和管理中起到重要作用，是企业安全生产管理部门日常工作的重要工具，因此系统的设计具有高度的安全性、可靠性和稳定性，包括系统自身安全和信息传递的安全，以及运行的可靠性。

系统不仅具备在规定的条件下和规定的时间内完成本技术规范规定功能的能力，还具有长期和稳定的工作能力。

实用性

系统的设计与实施符合实际需要和投资的合理性，决不片面追求系统的先进性和超前性，以防止造成投资的浪费。

从整体工程的观点出发，认真调研该项目的服务功能和服务对象，全面进行功能分析和投资分析，制定出合理的投资方案从而避免投资浪费。

始终贯彻面向应用、注重实效的原则，紧紧围绕工地安全生产管理的功用特点与实际需要，从实用、经济与安全出发，最大限度地满足现在业务和未来发展和需求，确保耐久实用。此外，系统具有良好的人机交互界面，以方便实际操作与使用。

易管理性

系统设计选择易于维护和管理的硬件设备和软件系统，使整个系统具有较好的可维护性，以降低运行成本。选择技术实力很强，信誉良好的产品供应商提供技术支持，即使系统出现故障也能够迅速修复。

经济性

在软硬件系统选型时，采用性能/价格比较高的产品。避免盲目追求高性能而造成系统处理能力的过分冗余，同时防止系统处理能力不足、可扩展性不强而无法适应业务的发展，两者都将造成大量资金的浪费甚至影响业务的正常开展。所以系统采用有长期动态寿命的产品，回避使用短期过渡性技术的产品，使系统既能满足当前的要求，也能适应科技的进步。