工程建设中基于实名制和地理定位的人脸识别移动考勤设计与实现*

杨 显，王志伟

(中冶赛迪重庆信息技术有限公司，重庆 401122)

0 引言

智慧工地作为全新的工程现场整体管理方案，是互联网+与传统建筑行业的紧密结合，充分运用物联网、云计算、大数据等新兴互联网技术，围绕人、机、料、法、环等关键因素，从根本上将传统建筑工地施工现场各参建方现场管理的交互流程、工作方式和管理模式进行转变，为建筑企业、施工单位、政府监管等机构提供施工现场信息化管理解决方案[1]，达到全天候管理监控、全流程安全监督、全方位智能分析目标。传统施工现场问题包括：大量建筑工人如何统一有效管理，如何了解施工现场进出和施工作业人员详细情况，如何对项目关键岗位人员信息进行管控，高危操作人员如何进行身份核实，如何规范业务操作等。

与此同时，国内建筑行业在劳务管理领域信息化技术更新滞后、施工团队人员流动快、建筑工人半工半农的性质，使相关企业以粗放、传统式为主的管理方式对劳务人员进行管控，导致劳务人员考勤流水、薪酬发放数据存在遗漏、不准确，无法及时更新，劳务人员专业教育、资格认证、技术提升、社会福利、权益保护等未形成有效的管理体系[2-4]。2019年2月，由国家住房和城乡建设部统一印发《建筑工人实名制管理办法(试行)》，明确提出要监督建筑企业在施工现场全面执行实名制管理各项工作要求，原则上要求对施工现场实行封闭式管理，安装进出场门禁设备，采用人脸、指纹、虹膜等生物技术进行识别保障电子考勤打卡，作为核验人员到岗履职情况、工资代发、处理劳资纠纷、参加工伤保险、查找违法违规行为线索等事项的依据[5-6]。2020年3月，重庆市住房和城乡建设委员会正式发布智慧工地建设标准与规范，进一步明确了劳务人员实名制管理“智能化应用”建设的主要内容：重庆市住房和城乡建设委员会负责对智慧工地信息管理平台进行维护，通过APP和平台采集、上传的人员实名制信息数据和项目管理人员的进出场坐标定位及考勤数据接收并处理项目[7]。

本文以“轻筑”项目为实例，探索新型建造模式下以劳务实名制为前提、基于地理定位进行人脸识别考勤打卡的解决方案：管理人员通过采集、上传实名制真实身份信息，实时更新花名册，用工过程中通过人脸识别，真实、完整地记录建筑工人进出场考勤情况。在严格贯彻执行上级部门要求的同时，为农民工的合法权益提供了有力保障，也为政府部门对建筑企业进行标准化考评和诚信评价提供了参考依据。

1 系统总体架构

智慧工地平台按照统一的标准建设，各业务应用系统采用制定标准进行服务封装，集成于数据总线[7-8]。平台总体架构如图1所示，由下至上包括感知层、传输层、数据存储层、业务层、接入层和应用层。

图1 智慧工地平台总体架构

1)感知层处于结构最底层，包括感应器件和由感应器组成的网络，具体由不同类型传感器、摄像头、二维码/RFID标签、移动终端、地理定位设备等构成，主要目的是完成物体的辨认及其信息采集，如同人体五官。

2)传输层用于接收感知层获取的信息，采用不同的通信协议实现信息汇集和向上传递至云端主机以便存储，如同人体神经网络。

3)数据储存层负责存储感知层收集的数据、用户信息、业务逻辑处理信息等，不同数据来源和业务需要采用不同存储方式，包括MySQL，MongoDB，ES，Redis，Hbase等。

4)业务层位于接入层和数据存储层中间，完成两者间的逻辑处理。例如，配置好功能模块后，不同角色的用户具备不同权限访问和应用操作；分析感知层利用摄像头收集的视频，捕捉工人是否佩戴安全帽进而在安全事件中心进行预警通知等。

5)接入层提供公共访问接口供应用层调用，对数据实现增、删、改、查等操作。

6)应用层根据不同用户类型和业务需要提供不同的应用和解决方案，达到人对工地的监控和管理，提升工作效率，真正实现工地的“智慧”。

2 系统功能设计与实现

在劳务管理上，智慧工地平台重点抓好人员实名制和考勤打卡工作，为劳务纠纷和安全事故提供有效备案记录。管理人员利用移动终端对劳务人员信息登记成功入库花名册，劳务人员使用移动终端或现场考勤设备进行考勤打卡。移动考勤交互时序如图2所示。

图2 移动考勤交互时序

1)步骤1 管理人员注册APP并成功登录，录入劳务人员身份信息，实名认证校验成功后劳务人员入库花名册；管理人员对考勤所在区域范围展开设置。

2)步骤2 劳务人员注册APP并成功登录，根据管理人员录入的该劳务人员身份信息进行实名认证的自动匹配后，自己通过移动终端基于当前地理位置进行考勤打卡操作；考勤打卡完成后可查询本人考勤流水；管理人员可浏览当前所在项目下全体劳务人员考勤记录。

3)步骤3 劳务人员未注册APP时直接通过工地现场考勤设备进行考勤打卡；管理人员可浏览当前所在项目下全体劳务人员考勤记录。

2.1 实名认证

实名认证主要是由管理人员录入劳务人员身份证正/反面图片和人脸近照。光学字符识别(OCR)对身份证正/反面图片正确识别出劳务人员信息(如姓名、性别、证件号码、证件有效期、发证机关等)后，进一步完善人员信息和附加信息(如人员性质、联系电话、工种、组织机构、文化程度、保险状态、紧急联系人等)即可入库花名册，实名认证完成。录入人脸近照用于考勤打卡时与人脸进行比对。

2.2 考勤区域设置

执行考勤打卡前，管理人员对工程项目所在位置进行考勤范围区域设置，包括考勤区域名称、类型。根据工程实际，有的项目区域呈现出不规则情况，部分甲方要求精准考勤打卡，因此，设计时可选择圆形或多边形区域。考勤区域设置流程如图3所示。考虑到半径设置范围限制太短或太长不符合工程项目实际情况；多边形点位数太多会增加移动终端绘制、渲染界面的复杂性和效率；考勤区域数设置太多会增加判断劳务人员是否在考勤区的计算量和等待时间。因此，圆形区域考勤半径控制在50～1 000m；多边形考勤区域的绘制点位数，即多边形顶点限制在10个以内。每个工程项目的考勤区域限制在5个以内。

图3 考勤区域设置流程

2.3 考勤打卡与人脸识别

劳务人员使用移动终端在考勤区域内进行打卡，以iOS端为例，主要包括8个步骤，流程如图4所示。

图4 考勤打卡和人脸识别流程

1)步骤1 进入移动考勤主页，对劳务人员当前位置进行地理定位并打标；加载当前工程项目的考勤区域并在地图中标注区域范围。

2)步骤2 判断劳务人员当前地理位置是否在规定的考勤区域中某一区域：用户处在考勤区域范围内选择进场或出场考勤后进入人脸识别步骤，否则进入步骤8。

3)步骤3 打开移动终端摄像头，得到摄像头使用授权后初始化摄像头(包括捕捉输入输出音视频流、设置音视频输入设备、管理输出的结果、摄像头位置、颜色格式等)及其蒙版遮罩，建立起输入与输出的连接，否则进入步骤8。

4)步骤4 初始化人脸识别第三方SDK及其代理；实时监听摄像头的视频流。

5)步骤5 从摄像头的视频流逐帧提取，提取到帧数图片后立即停止；提取成功进行人脸检测，人脸太远或太靠边均会失败进入步骤5；人脸检测成功后对图片数组开展base64编码，上传至服务端后再检测活体。

6)步骤6 活体检测成功后进行人脸比对，当实名认证录入的人脸近照和上传的人脸图片比对超过一定阈值则比对成功，否则进入步骤5。

7)步骤7 执行考勤打卡，上传打卡信息(打卡类型、人脸图片、考勤区域信息等)成功后执行语音播报给劳务人员，否则执行步骤5。

8)步骤8 考勤打卡结束。此阶段作为考勤打卡的核心，需要考虑到人脸检测、活体识别、人脸比对的准确率，阈值设置太高可能导致识别率低，考勤打卡重复失败，用户体验差，导致用户使用逐步失去耐心。

3 应用推广及使用

实名认证和考勤打卡是工程项目中高频使用场景，为便于用户交互操作，增强用户体验，相关功能模块采用原生页面开发，同时根据各系统版本的差异做好适配工作，在后续的用户反馈版本迭代中不断迭代和优化。实名制下基于地理定位的人脸识别移动考勤功能顺利上线并推广使用，可从各主流应用商店下载。

截至2021年11月底，“轻筑”平台产品完成新增接入项目1 308个，新增接入地方政府平台8个，覆盖大型企业包括中建五局、五矿地产、中冶交通、中冶路桥等。产品主要以SaaS方式提供服务，提供标准化解决方案和现场实施方案，提升了用户生产效率和产品服务能力。主要情况如下：完成简化人脸识别、显示屏等现场智能硬件设备的配置方式，减少现场安装工作量，并实现远程部署和维护，现场零调试，提升了团队和生态伙伴的项目交付能力，提高了交付过程满意度；产品提供的人员实名制管理，能帮助政府、企业、项目部进行实名制的登记和智能考勤，并管理好建筑工人的工资代发，将国家政策落地。

与此同时，人脸活体识别的正确率有待进一步改进和提升，相关用户使用习惯和交互流程有待进一步收集和了解，功能应用和交互需要市场更多的使用、检测、反馈和优化改进。

4 结语

为规范建筑领域秩序，加强劳务人员管控，保护劳务人员和建筑单位的正当利益，本文以采集劳务人员身份信息开展实名认证为前提，对劳务人员所在工程项目中的实际地理位置进行定位，利用人脸识别对进/出场考勤打卡，完整记录了劳务人员身份信息和进出场考勤数据，为劳务人员到岗履职情况、工资发放、劳资纠纷、建筑企业的标准化考核等事项提供了必要、可靠的依据。也展示了智慧工地运用新型信息化技术服务替代传统工程项目管理模式，促进了工程建筑劳务的信息化和诚信体系建设。

未来工作我们计划从提升人脸识别、活体识别的效率上展开，收集用户反馈意见进行优化改进。同时根据项目实际情况个性化提供质量巡检和安全巡检等服务，进一步加大工程项目建设现场的管控力度。