智慧工地的实名制管理平台构建

张伟生，陈祺荣，江幸莲，朱东烽

（广东筠诚建筑科技有限公司）

1 引言

近年来，为了规范秩序、加强监管、维护权益，切实推动建筑业信息化进程，建筑行业施工中，安全生产责任制的贯彻落实尤为关键。借助各种远程设备进行实时远程监控，构建各种物联手段的实名制管理平台，其核心就是结合了物联网、互联网、人工智能、大数据等领域技术，是实现智慧工地的关键一步[6]。中铁二十局集团的实名制管理平台实行了总部和项目部两级管理[1]，分级别来掌控全局和局部的劳务资源动态信息；南京市建筑工人管理服务信息平台贴近业务管理类型开发了建档管理、征缴管理、实名制管理、保证金管理、财务管理、信用管理、办公管理等七个管理系统、两个公众平台和多个数据标准，支持了市级平台的多方对接[2]。[3]以信息化技术为基础，结合国道工程，设计了基于BIM技术的智能工地管理平台，开发了BIM模型、结合实名制管理系统、视频监控系统、质量管理系统、安全管理系统、VR安全体验、环境监测系统等功能应用模块，打造全方位的智能化施工管理模式。在工程建设过程中，对现场施工人员进行有效管理是非常重要的基础工作，[4]针对施工现场人员设计排班管理、考试管理、绩效统计、台账管理等功能；[5]为了实施全员安全生产责任制，通过实名制管理平台可实现项目全员参与安全生产管理。

实名制管理平台系统架构采取了高并发基于Netty的底层通信架构，鲁棒性强，耐受高并发，有较好的扩容性，微服务可定制，支持第三方平台接口对接，为后续建筑工地智能化打下坚实的信息化基础[7]。

2 系统总架构

整个系统主要采用Java开发。相比大多数其他语言，Java具有面向对象特性，并且是跨平台的。此外它还有许多优点，如开发简单，系统维护性强，具有分布式性，多线程性等一系列特性。

2.1 系统需求分析

为了满足日益增长的建筑工地劳务人员进出和上岗管理，为了对建筑工地进行数字化信息化全生命周期科学管控，构建基于智慧工地的实名制管理平台势在必行，并且实名制管理平台只是整个智慧工地信息系统的一个子系统，需要预留对外子系统的各种接口。实名制管理平台的主要功能需求主要有：设备通信、设备管理、考勤记录统计、合同管理、安全教育、人员管理、第三方平台对接等。

2.2 系统总架构

系统采取的总架构见表1。该架构性价比高，满足系统功能需求的同时，兼顾了后续智能工地互联各种物联设备或者仪表的高并发需求。

表1 基于智慧工地的实名制管理平台总架构

2.3 基于Netty的高并发底层通信开发

传统的IO指的是BIO（同步阻塞型IO），即一个客户端对应一个服务线程，只要有客户端接入，服务端都会分配一个线程给它单独服务，即使这个连接是空闲状态，服务端线程仍然是阻塞的，不能处理其他请求。Netty是NIO（非阻塞型）的工作模式，也就是用一个线程来处理多个客户端接入（见图1）。

图1 基于Netty通信框架的连接底层TCP以及UDP协议的网络传输架构图

随着互联设备产生的数据指数级上升，并且互联的方式从应用层互联到传输层互联到数据链路层互联，整个系统的底层通信开发就要考量到未来的高并发和通信可靠适配问题。使用基于Netty作为底层通信的框架是足以胜任未来的智慧工地万物万联的变化趋势的。

此外，本系统中有众多微服务和Netty服务器，如果服务间和Netty服务器直接调度的话，会可能因为网络或者请求过大而产生阻塞。所以为了避免阻塞，本平台使用了RabbitMq消息队列作为消息的生产和消费，即生产者把消息生产进消息队列，消费者订阅了这个信息后从消息队列里面读取信息，进行消费和后续的逻辑处理。通过这样一个异步调用，大大的提高了服务间的容错性，提高了并发性能。

3 重点应用项

3.1 考勤数据统计

实名制管理平台最重要、最基本的功能模块就是进行人员的考勤管理。项目中的人员信息通过身份证阅读器读入并传入后台数据库，以下是人员的录入界面（见图2）。

图2 考勤进出人员管理录入界面

不同项目的人员分属不同的项目进行考勤。而不同的项目中挂载了不同人脸识别设备和道闸进出设备。项目的人员信息通过下发功能下发到项目的考勤设备中去（人脸识别设备以及道闸），并且保证后台和考勤设备的人员数据一致。

考勤管理是根据下发的项目人员进行考勤统计以及分析，再根据实际情况大屏统计出项目总人数、现场工人的应勤数、出勤数、不同班组以及不同工种的出勤人数以及异常出勤的情况。

高级管理人员、项目管理人员进出不同建筑工地的权限不一。因此这些管理人员进出道闸和人脸设备的权限和一般工人不一样。管理人员的进出权限下发到设备功能上可以选择具体的道闸以及人脸设备进行多个设备的一次下发权限或者全部设备的统一下发。

3.2 项目管理

项目管理模块的功能包含了新增项目、搜索项目、项目列表等。并且以项目为单位，分模块展示该项目的运行情况：参建单位、班组信息、人员信息、安全教育、薪资信息、设备信息、考勤管理、考勤信息。

3.3 人员管理

人员管理指的是对建筑工地项目中的建筑工人和管理人员进行管理。新增人员，修改信息，查询信息，获取报表，显示人员列表信息以及与项目挂载与项目所属设备挂载等操作。

3.4 安全教育

安全教育模块联动安全部门对入场工人进行一对一实操考核和三级安全教育，考核内容以及考核查询都在安全教育模块功能中实现，并且教育合格后发放安全工种帽贴、配备实名信息录入。

3.5 合同管理

合同管理模块指的是对项目所涉及的合同进行跟踪管理。新增合同信息、提交合同佐证文件、合同签署人信息等，在线操作，并且开发了查询检索功能。

3.6 设备管理

每个项目中使用的考勤设备统一进行管理。其中设备ID是唯一主键。设备可以在不同项目中流转，因此设备管理中具备设备删除、设备更新、设备列表等功能。设备管理同样包括了智慧工地中使用的视频监控设备、相关网络设备、环境仪表、设备备件等。各种硬件异构和通信协议异构的设备都统一在设备管理功能中进行有效管理和跟踪（见图3）。

图3 新增管理设备

4 结语

信息化的飞速发展给传统行业如建筑行业带来了深刻的变化与影响。为了更主动应对建筑工地中出现的考勤问题、安全问题，借助信息化手段、物联网技术和大型互联网高并发系统数据和通信架构，本文阐述了面向智能工地化的实名制管理平台的系统架构和功能设计，为了应对智慧工地后续的高并发以及可靠设备的物联需求，本文重点阐述了基于Netty框架的底层通信物联技术在实名制管理平台中的实现。