公路建设智能监管物联网系统分析

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公路工程建设周期长、施工环境复杂、交叉作业多、安全隐患大，如果忽视采取有效的管理措施，可能导致安全事故发生，带来较大的财产损失甚至是严重的人员伤亡。为预防安全事故发生，采取有效的安全监管措施是十分必要的。尽管很多单位注重自查自纠，加大安全监管力度，但所取得的效果不如人意，预警处理工作不到位，还可能浪费大量的人力和物力。因此，在有限的人力和资金安排下，对施工现场进行及时、有效的安全监管，实现对安全事故的有效预防是施工单位的重要目标。物联网技术能实时跟踪、监控和管理，将其应用到公路工程建设安全管理工作中，可以克服传统安全管理方式的缺陷，能及时预警、发现和消除安全隐患，保障公路工程施工安全。

1物联网的概念及组成

物联网是随着信息技术的发展而出现的技术类型，它通过RFID、GPS、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备，根据约定的协议将物品和互联网连接起来，进行信息交换和通信，进而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。随着技术的发展与进步，物联网的应用也越来越广泛。就其技术体系构成来看，物联网包括感知层、网络层、应用层、公共技术层。每一层都有自己的特点和作用，统一于整个系统之中，促进系统作用的有效发挥。⑴感知层。包括传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码、实时定位技术等，主要作用是感知和采集发生的事件和数据，包括身份标识、位置信息、音频数据、视频数据等。⑵网络层。它的主要作用是进行信息沟通，通过互联网、3G网络、4G网络等途径，将感知层的信息准确、快速、安全传递到需要的地方，促进远距离、大范围通信得以顺利实现。⑶应用层。实现人与物品的交互，汇总网络层和应用层的信息，进行统一分析和决策。并支持信息互通、协调和共享，促进信息综合利用度提高，满足人们对信息获取和分析的需要。⑷公共技术层。它与感知层、网络层、应用层都有紧密的联系，不属于某个特定层面，主要包括安全技术、标识与解析、网络管理、服务质量等[1]，为系统顺利工作提供技术支持，促进系统更好发挥作用。

2智能监管系统整体架构

就系统整体架构来说，智能监管系统包括《公路工程建设安全管理指南》、基于物联网的施工安全预警系统、基于ASP.NET的施工安全管理系统。在实际应用中，通过RFID技术，施工安全预警系统自动采集、跟踪特定区域的机械、人员、护具等信息，并处理所采集到的原始数据。当发现存在安全隐患时，前端报警系统发出报警，并在后台服务器记录相关数据，作为施工安全评估的依据，也为采取措施预防安全事故提供参考。施工安全管理系统利用ASP.NET技术实现，通过PC、PDA等终端对施工现场进行周期性安全检查[2]。获取这些数据之后，利用加权平均算法统计各分项工程得分，确定各分部工程动态安全情况，为采取措施加强安全管理，预防安全事故发生提供依据。

3智能监管系统的实现

3.1基于物联网的施工安全预警系统

⑴感知安全状况。公路工程线路长，沿线地形地质、水文条件、现场施工环境复杂，气候恶劣，并且可能会遇到很多障碍物。因而对电子标签的要求较高，尤其是对它的读写距离、抗干扰能力等有较高的要求。无源电子标签易受干扰，最大读写距离为10m，不能很好地适用于公路现场施工需要。为应对无源电子标签的缺陷，常用有源电子标签感知安全状况。有源电子标签最大读取距离可达100m，具有较强的抗干扰能力，使用自身射频能量将数据发送给读写器，对公路工程复杂的施工环境具有较强适应性。系统为每个电子标签写入一个电子产品代码，将电子标签与施工用具、装备相结合。读写器天线获取感应电流，电子标签进入读写器信号范围，获得能量被激活，并向阅读器发送自身编码信息，通过ZigBee传感器网络汇总数据，发送至前端报警单元，为报警单元输送相关信息，判定工程施工安全状况。⑵传输与解析信息。信息传输也是系统工作的重要环节，只有确保信息顺利传输，才能更好的满足实际工作需要。该智能系统信息传输用PML标记语言，PML为广泛的层次结构，为描述物体提供通用方法。例如，将安全绳描述为护具，是个人防护品的一类。系统运行过程中，物品信息保存在PML文件里，存放于PML服务器。传输信息过程中，如果需要解析信息，可以利用对象名解析服务器，查询PML服务器，从而达到解析信息的目的，满足信息传输需要。⑶分析及处理信息。系统获取信息之后，还需要进行分析和处理，从而更为全面地把握公路工程施工安全状况。前端报警单元用云计算机技术，对安全状况进行分布式计算。读取标签信息后，查询和解码相关信息并进行分析，得出标签表示的物品。再根据物品类型、相隔距离等因素，用LEC法进行风险评估，风险R=L×E×C，R代表风险大小，L为事故发生的可能性（根据表1取值），E为人员暴露于危险环境中的频繁程度（根据表2取值），C为事故后果的严重程度（根据表3取值）[3]。根据上述取值，系统经过计算得出结果，评定危险等级，自动做出处理（如表4所示）。

3.2基于ASP.NET的施工安全管理系统实现

⑴系统组成。该系统包括现场施工安全管理、安全检查、指令签发、系统管理四个子系统，每个子系统又包含若干模块。现场施工安全管理模块包括记录查询、数据统计、数据管理、安全管理子模块；安全检查模块包括施工单位自检、监理单位抽检、建设单位巡检、质监站检查四个子模块；指令签发模块包括安全监理指令处理和停工、复工指令处理两个子模块；系统管理模块包括用户管理、角色权利、权限管理、工程设置四个子模块。不同子模块发挥不同作用，促进整个施工安全管理系统有效运行。⑵系统实现。施工安全管理系统建立在评分体系基础之上，评分体系从分部、分项、单位工程三个方面对安全状况评分，再用加权平均算法统计结果。计算公式为：检查合格率=[∑检查结果为(是)的权值/∑检查项目总权值]×100%。系统可以完成施工单位自检、监理抽检、业主巡检功能，在实际检查工作中，他们可利用3G无线视频进行远程检查，也可采用PDA手持设备进行现场检查[4]。监管人员通过检查掌握现场施工具体情况，评定施工现场安全等级，并统计检查结果，全面、实时地反应现场施工基本情况。为采取措施排除安全隐患，确保现场施工安全提供依据。

4结语

将该智能监管系统应用到公路工程建设安全管理工作中，不仅满足安全管理需要，还能跟踪和预警现场施工人员安全防护设施。能够尽早发现和处理存在的安全隐患，将安全事故消灭在萌芽状态，尽量降低各类风险可能带来的损失，也可以实现对公路施工安全事故的有效控制。并确保工程施工安全、顺利、稳定进行，降低不必要的损失，有利于提高工程建设效益。同时，该系统对推动公路工程建设安全管理的现代化、信息化、智能化进程也具有积极作用。因此，类似公路工程建设安全管理工作中，值得推广和应用该智能监管系统。

作者：张玉兰 单位：唐山交通建设工程监理咨询有限责任公司