智慧工地视域下智能电源产品的应用

朱帅

（江苏联合职业技术学院苏州建设交通分院）

1 引言

“安全第一、预防为主、综合治理”是我国安全生产的根本方针，是多年来实现安全生产实践经验的科学总结。生产、实训中伤亡事故统计分析表明，50%以上的伤亡事故与用电安全管理缺陷密切相关，对于建筑工地施工现场也是如此，触电危害是建筑施工的五大危害之一。

2 建筑工地用电管理存在问题

2.1 缺乏信息化管理手段

安全培训并未真正落地，建筑工地的安全培训往往流于表面，一般以标语、海报以及讲座的形式存在。建筑工人在操作设备时，很容易将安全培训抛于脑后，导致安全事故频发。

2.2 监督工作预见性不足

传统的监管手段比较落后。对于多数地方特别是高速发展的地区，监督人员数量无法匹配数量众多的在建工程项目，无法做到管理全覆盖，导致电气设备操作过程中，擅自上电、随意上电[1]的情况屡有出现。

2.3 事后追责困难，增加管理成本

由于建筑工地人员流动性大，而用电设备管理又不具备数字化监管条件。在用电事故发生后，无法快速找到导致事故发生的操作人员。因此给企业管理带来时间、人力的投入，增加企业管理成本[2-3]。

2.4 用电缺乏控制，造成用电浪费

通过走访调研，建筑工地施工现场用电设备经常出现“人走机不停”的情况，普遍存在用电浪费现象。近年来国家大力倡导节能减排、清洁低碳发展等举措，因此建筑工地节约用电、科学用电的理念必须有效贯彻。

毋庸置疑，施工现场的未来趋势将是信息智能化管理，智慧工地目前已经广泛运用于建筑施工现场[4]。因此，用电智能化管理也迫在眉睫。

3 智慧工地

智慧工地是指运用信息化手段，通过三维设计平台对工程项目进行精确设计和施工模拟，围绕施工过程管理，建立互联协同、智能生产、科学管理的施工项目信息化生态圈，并以此数据在虚拟现实环境下与物联网采集到的工程信息进行数据挖掘分析，提供过程趋势预测及专家预案，实现工程施工可视化智能管理，以提高工程管理信息化水平，从而逐步实现绿色建造和生态建造。

3.1 专业高效的项目管理

在智慧工地管理理念下，面向施工全过程实行监控、安全预警和防范，快速高效地获取项目施工管理的各项信息，提高项目管理的效率。

3.2 网络化、数字化的项目管理

智慧工地借助于大数据处理平台，促进各项工作之间的高效协同，形成虚拟空间与实体的映射关系，较好地实现了建筑施工现场数据的链接和共享。

3.3 在线智能化的项目管理

在智慧工地的理念和方法支持下，能够实时采集建筑工程施工现场进度、人员、环境等基础数据，通过对相关数据的在线智能分析、预测和处理，能够及时察觉建筑工程施工的安全隐患，并对其进行快速高效的监管和防控。

3.4 集成化的项目管理

在智慧工地安全管理理念之下，能够对建筑工程各项资源进行优化配置和应用。并对各项管理软、硬件进行集成，快速高效地将信息整合到智慧工地系统之中，提高建筑工程安全管理的高效与稳定性[5-6]。

劳务实名制度管理的精准化、机械设备设施管理的智能化、安全视频监控管理的自动化已经在智慧工地上得到了应用。但是智慧工地的集成平台还不够完善，在精细化管理和节能上具有巨大的提升空间。在用电管理上，目前智慧工地中部分采用了智能电表，进行能耗分析，主要是监测耗电量。从结果上分析用电量，优化用电，是一种滞后的用电管理，无法实现全过程、全方位的安全用电和节能管理。建筑单位对智慧工地在用电安全、用电权限的智能化、信息化管理方面具有迫切需求。

4 智能电源产品应用

由于建筑工地施工现场配电系统采用三级配电、二级保护系统，因此，用电设备必须有各自专用的开关箱。传统的配电箱只能采用机械钥匙开锁，配电箱管理人员需要随身携带机械钥匙，遇到紧急情况还需跑去现场扳下断路器的开关，或者通知施工人员帮忙断电。在这种紧急情况下，触电危险发生概率就会很大。目前建筑工地已有部分智能开关的升级应用。主要解决了远程完成配电箱紧急情况下的通电和断电功能避免了慌乱之中无法断电情况[7]。但是由于工地人员流动性强、管理粗犷，配电箱的用电随意，在权限管理上缺乏相应的技术手段。如果发生用电事故，就要停工停产，事故追责困难，企业将遭受巨大的经济损失。因此在总配电箱、分配电箱、开关箱进行改造升级，在配电箱和开关箱中嵌入智能电源管理产品。智能电源管理产品是一种智能可控转接头。通过设置身份识别组件，实现用电设备的通电、断电；实现用电权限管理，提高设备用电安全性，智能可控产品还包括无线模块，无线模块可以是蓝牙模块或ZigBee模块，无线模块与大数据平台连接，通过在平台上设置参数实现从平台进行远程控制和远程授权许可，也可以在平台设置时间来控制转接头的定时通断电（见图1）。

图1 智能电源管理产品在智慧工地中的框图

1）基于生物识别技术的智能电源管理产品，根据授权人员的指纹或者人脸才能接通电源与用电设备，实现用电设备的权限管理

由于生物识别具有唯一性，可以根据施工现场的监督人员，设置相应权限，授权人员通过生物识别才能使电源与用电设备接通电源。如果无相应权限，用电设备将无法接通电源。通过权限管理，避免了擅自上电、随机上电的可能性。同时生物识别省去了监督人员的纸登记。若发生用电事故，可以快速查询到用电管理的监督人员，为企业追溯事故减少了时间、人力成本，为企业管理提质增效。

2）智慧工地管理平台是一个开放的系统，提供API接口，支持设备、系统的数据接入；提供数据转接服务，支持多方多级管控要求

产品可以通过有线或者无线的传输方式，将人脸的面部信息等上传到智慧工地平台的API接口[8]，然后上传到上层应用。平台上可以实时显示授权人员信息、控制设备通断电的时间，实现与施工用电设备、配电箱等互通互联、信息协同共享。阻止了现场人员随意上电的可能性，实现了全员、全过程、全方位的智能化、信息化管理；实现安全上电、绿色用电的科学理念[9-10]。

3）根据数据分析，施工现场的钢筋弯曲机、电焊机、对焊机等用电设备长期处于空载状态，用电浪费

原有智慧工地管理平台中的智能电表主要是监测耗电量。从结果上分析用电量，优化用电，是一种滞后的用电管理。现有方案是在智慧工地平台上对产品的后台数据深化研究，统计授权人员以及常用设备的工作时间，在平台上设置权限与设备用电时间，远程或者现场都可通过权限管理和时间限制，提高用电者的节电意识，确保建筑工地用电的科学性和节能性[11-12]。

5 结语

智慧工地管理平台是一个具有开放接口的系统，生物识别的智能电源管理产品可以接入平台，填补了智慧工地在用电安全管理上的空白。智能电源管理产品的优势明显，具有权限管理和时间控制功能。将原有的安全讲座、标语等意识防范跨越到技术防范。智慧管理平台通过与施工用电设备、配电箱等互通互联、信息协同共享，实现全员、全过程、全方位的智能化、信息化管理；实现安全上电、绿色用电的科学理念。