浅析施工现场安全管理定位系统的选择

夏征勇，蔡小云

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

施工安全管理和施工安全技术已成为安全施工的两大基本要素，对加强施工现场管理具有重要作用。目前，由于施工单位对获取施工现场各种信息的快速性和准确性较低，严重阻碍了施工现场的管理，导致相关的质量安全事故频发。随着定位技术的日益成熟，为施工现场提供了良好的平台应用于施工单位的远程控制管理，提高了我国施工现场的管理水平[1]。笔者从定位技术的选择和定位系统的结构设计等方面进行论述，详细介绍了现场安全管理定位系统的结构设计。

2 工程概况

该工程从六盘水市大坪子至一级公路建设东至西侧，至毕节市赢城后子场金沙袋树村，接建鲁威高速公路，东至柳板水市中山区越潮东堤，与六坂水上快艇船头以南相接，施工范围为K0+224.338 ～K10+662 和K17+240 ～K24+448.140 两段，全长约17.62km，途经会宁宝藏镇、六盘水西双街乡、云南省会乡、岳潮乡、中山区等4 个镇，建设内容包括：特大桥1 座、大中桥18 座、隧道3 座，管段内路基路面、涵洞、互通、服务区等（见图1）。

项目区地处偏远地区，网络不完善，现场无通信信号的场所多，光纤封装成本高，光纤网络变化大，需加强信号，人口密集区中继、隧道、桥梁等各区干扰和对方在一起。设备不能正常工作。

结合项目特点，采用增强型RFID定位技术，融合传感器技术、图像技术、多媒体显示技术等，实现对现场工作人员的定位。

3 远程定位技术

远程定位技术是指根据定位坐标的反馈信息参数，通过非接触远程目标控制方式对特定目标进行控制的全过程。信号的接收和传输是远程定位控制的基础，因此远程定位控制定位技术需要安装定位终端系统。根据所采用的数据通信方式，位置关系的计算方法也不尽相同，导致定位方法多种多样。现在主流的定位技术是卫星定位，有移动定位、WiFi 定位、RFID 定位等。这些定位方法各有优点，适用于不同的应用领域。

3.1 RFID 定位技术特点

与其他定位技术相比，该技术具有以下优点：

①成本低，终端价格便宜，一般为数十元左右，降低系统的整体成本；

②定位终端体积小并且无需维护，使用寿命长，采用高性能纽扣电池，寿命为5a；体积小，便于携带，有效防止损坏；

③系统本身可以控制成本。根据实际预算和需求进行施工和成本控制。但其卫星定位系统和移动位置跟踪系统都安装在卫星和移动基地局内，单独维护困难；

④根据需求配置定位度，避免投资浪费。根据定位精度要求，在施工和应用中可灵活调整，其他定位方法的系统化程度取决于外部起点。例如卫星数量和信号强度、手机基站数量和信号强度、AP 无线接入点数量和信号强度；

图1 工程线路分布

⑤信号机无死区，可在建筑物内进行三维定位。可在目标位置设置基站，确定建筑物的标高，易区分立交桥的上下车道，获得目标的三维坐标。但由于建筑物的断裂等原因，卫星定位和手机定位方法难以正常接收信号，无法达到建筑物内部的精度；

⑥抗干扰能力强，2.4 信号采用GHz 绿频传输，传输距离长，抗干扰能力强，不受气象要素干扰，易于屏蔽；

⑦定位终端辐射少，对人体无害，通过测试，RFID 定位终端辐射仅为手机的千分之一，安全性更高。

3.2 定位系统结构设计

施工现场安全管理定位系统由计算机、定位基站和识别卡组成，分为初步数据采集部分和计算机系统两部分。传统的数据收集部分是一个无线通信系统。4GHz 频段的操作主要由移动目标的定位终端（即识别卡）和定位基站组成。识别卡按规定的频率发送识别信息数据，进入区域后识别位置并跟踪基站，基站接收发送的识别信息。基站对卡进行准确解释后，判断卡在基站的识别区域内。基站接收到签名卡数据后，将数据上传到计算机系统。该系统结合数据库、计算机网络和GIS（地理信息系统）技术，对识别卡的位置进行分析，进行统一的数据处理和计算，实现定位，并向客户提供定位信息，用户可通过互联网访问定位系统[2]。

1）标识卡（见图2）

识别卡是系统的定位终端，由施工方或设备携带，它可以满足大量应用的需要，如2 亿个物体的定位。

2）定位基站

定位基站接收来自位置跟踪终端的信号，并通过局域网或rs485 总线与计算机系统连接。

3）移动基站

图2 电子标识卡

移动定位系统的基站相当于移动台的辅助定位设备。在确定签名卡的基本位置的基础上，移动基站可用于现场的详细跟踪和搜索。移动基站是通过确定信号方向和信号强度的卡信号源，引导结构源到识别卡的位置。移动基站采用可充电电池，携带方便，信号接收范围广，方向性强，特别适用于系统辅助结构设备的制作。

4）数据服务器

数据服务器的主要功能是接收、分析和处理来自位置跟踪基地的数据，单个数据服务器可同时连接65535 个定位基站，并能快速有效地计算出身份证的位置。一个数据服务器支持100000 个签名卡和255 个同步定位。它支持双喇叭（多功能喇叭）两种数据安全方案，并支持更多的身份证服务器集群，可用于协同计算。

5）GIS 服务器

GIS 服务器通过自身的空间分析功能和可视化表达，能够准确、真实地定位系统信息，打印所有图像和文本，并做出各种辅助决策。

6）客户端

客户端用于人机交互，支持各种主流操作系统，如Windows7、Windows10、Mac OS 等。

4 安全管理系统工作原理（见图3）

首先在生活区出入口及生活区各监控区设置摄像头。具体数量和位置根据实际情况和功能要求确定。与地面控制中心的网络配线和计算机网络相连。大同路所有专业BIM 模型均采用Revit+infrack 软件构建，并根据路基、桥梁、隧道进行区分，并接入安全管理系统。

图3 安全管理系统工作原理图

其次，现场设置多个读卡器定位基站（读卡器基站），为所有进入隧道的员工提供电子身份证。当员工进入施工现场或生活空间，经过或接近现场所有读卡器时，读卡器会感应到信号并直接上传到控制中心的计算机上。计算机是将具体的信息（如谁、何地、何时可以判断时间）标记在大屏幕模型或控制中心的计算机显示器上进行备份。管理人员还可以根据大屏幕或电脑型号点击某个具体位置，计算机可以对该区域的人员情况进行统计和显示。同时，控制中心计算机可根据一段时间内的人员访问信息进行整理（如出勤率、总出勤时间、迟到/早退记录、未出勤时间等），发送该段时间内所有员工的各种考勤报告，并在调速范围内发生特殊情况时，根据计算机人员的分布信息，及时了解事故现场人员情况，准确、迅速地救援人员出现困难[3]。

5 结语

施工现场安全管理定位系统利用增强型RFID 定位技术，实现对人员、设备、车辆、物资等的高效管理，对事故现场的救援工作具有重要意义。