物联网技术在智慧工地安全质量管理中的应用

王开宇

摘要：针对智慧工地安全质量管理中存在的人员管理较为宽松、设备较为落后等问题，文章设计了一种基于物联网技术的智慧工地安全管理平台，通过实例验证该平台对智慧工地安全质量管理工作的有效性，以期优化智慧工地安全质量管理工作。

关键词：智慧工地；安全质量；物联网技术

中图分类号：TU17；TU71文献标志码：A

0 引言

随着物联网技术、云数据计算等技术的快速发展，建筑行业在新形势下进入新的发展阶段，智慧工地应运而生。智慧工地物联网技术能够有效地整合系统内部的各类资源，更好地满足用户的使用需求。因此，本文将物联网技术应用于智慧工地安全管理工作，构建智能化、高效化、精确化的管理平台，进而有效提高智慧工地的安全质量管理水平。

1 基于物联网的智慧工地安全质量管理

随着大数据时代的不断发展，智慧工地具有良好的市场发展前景，在历时较长、协调难度较大的重点工程项目中应用较多^[1]。基于物联网技术的智慧工地安全质量管理可进行较大范围内的精准定位与查找，智能化地收集数据信息，有效地监测和管理项目任务。同时，监管的相关部门可根据物联网技术了解施工进度，及时提供有效建议，保障工程顺利竣工。

智慧工地由于体系尚未成熟，在使用过程中仍存在较多问题。其一，人员管理较为宽松。由于部分员工使用智能化App并不熟练，不利于提升智慧工地安全质量管理信息化的工作效率，影响系统平台处理和接收数据信息。其二，设备较为落后。基于物联网的智慧工地安全质量管理平台需要信息化的设备，如智能安全帽、良好网络基站等，但目前智慧工地网络信号时常延误，严重阻碍智慧工地安全设备的实际运行。

2 基于物联网的智慧工地安全质量管理平台设计

2.1 设计目标

构建智慧工地安全质量监控系统能够有效地解决建筑工地项目管理不足的问题^[2]。基于物联网的智慧工地安全质量管理平台由各个系统组成，形成协同、预警、整改、闭环一体化的软件集成。设计目标主要有以下3点：（1）设置采集施工现场直观数据的传感器，实时监测降低人为因素的负面影响；（2）保证多部门共享数据，为政府、施工单位、建筑单位提供决策支持；（3）完善现有的监管体系，扩大工程监管服务覆盖面，提升智慧平台监管水平。

2.2 总体规划

2.2.1 系统框架

以云数据计算技术为依据，本文基于单位实际需求设置集感知、平台、应用和用户的管理平台，满足政府监管和单位内部管理的需求^[3]。

在感知层中，摄像头、地理信息系统（Geographic Information System，GIS）定位等设备负责传输数据；在平台层中，管理协作、移动互联、建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术对感知层采集的信息进行接收、分析和处理，及时发现安全隐患并为应用层提供基础支撑；在应用层中，人员管理、机械设备管理、质量安全预警和远程操作控制是该层的主要组成部分；在用户层中，服务对象主要面向建设单位、施工单位、监管单位，为监察、施工、设计等部门提供直观的真实数据，并在终端显示。

2.2.2 网络拓扑

基于物联网技术，系统使用无线传感器网络，真正做到对各类生产要素、设备的实时状态监测以及施工现场的全方位动态监控。系统在整合接入数据、传输数据、整合数据等信息的基础上，开展报警联合快照，实时报警并通报各责任方，将数据存储至智慧工地安全管理平台。此举能够有效保障各方人员准确了解施工现场的情况，智慧化辅助决策过程使安全质量管理信息化趋势明显，进而有效提高工程项目的管理水平。

2.3 核心功能设计

结合智慧工地安全质量管理平台设计方案，有关人员将核心功能划分为劳务人员管理、机械设备管理、质量安全管理及远程操作控制^[4]。

2.3.1 劳务人员管理

劳务人员管理是指对人员进行工作规划、安全培训的活动。在外部区域中，人员将进入生物识别的智能化系统，借助指纹、人脸打卡后方可进入施工区域；系统禁止未通过生物验证的外来人员入内；特种作业人员需要再进行员工技术资料库的信息比对，方可进入特种就业区域。基于物联网的BIM技术对施工人员进行安全知识、系统维护方面的培训，提高施工人员的应急反应能力。

2.3.2 机械设备管理

智慧工地安全质量管理平台机械设备监测运行如图1所示。系统通过对塔吊、升降机等设备的实时监测，及时发现问题并进行有效处理，保障整体施工进度不受影响。

2.3.3 质量安全预警

智慧工地安全质量管理平台质量安全预警主要包括施工场地防护监测、危险作业现场监测、危险交互监控等^[5]。施工场地防护监测是指对工地范围内的安全网、护栏等工具进行监测，并及时安装警示牌。危险作业现场监测是指在危险指数较高的施工现场设置智能化感应器，及时对危险行为作出警示。危险交互监控是指施工人员在触碰危险设施时，警示器及时发出警报，疏散施工人员，避免造成人员伤亡。

2.3.4 远程操作控制

远程操作控制是指利用监测装置，实时监测工程作业的作业过程、人员防护情况，当监测装置发出预警信号时，系统及时处理相关故障，消除安全隐患。远程操作控制工作原理如图2所示。

2.4 平台评价

评价智慧工地安全质量管理效果的参考指标分别是远程监控、人员管理、设备管理、质量管理和安全管理^[6]。各类评估方法优缺点对比情况如表1所示，研究采用模糊综合法进行评价，具体评价见3.3节。

3 基于物联网的智慧工地安全质量管理平台案例分析

3.1 工程概况

X工程总建筑面积约为15.8万m²，其中地上建筑约12.3万m²，地下约3.5万m²，建筑最大高度35 m。该项目业态由地上4层及地下2层停车库组成，其工程面跨度较大，施工单位及建设单位数量较多，人员管理较为困难；该项目工期较紧，前期投入资金成本较多，需要有关人员统筹规划安排，整体管理难度较大。

3.2 智慧工地安全质量管理平台实施

基于X工程存在的安全隐患问题，本文提出建设使用基于物联网的安全管理平台，辅助相关人员采集与分析数据，使保障决策具有代表性。在X工程中，安全质量管理平台将服务总线作为基础，使用Web技术进行数据收集与分析。该系统以B/S结构为主，降低持续更新对用户造成的影响。同时，安全质量管理平台的设计与用户需求相适应，并在手机、电脑等装置上实现该功能。

3.2.1 劳务人员管理

X工程人员管理系统包括门禁、安全帽定位、智能打卡、人脸识别等硬件设备，及时、精准地记录和存储施工现场的工作人员情况。各类人员凭借内置芯片的员工卡出入，智能系统根据刷卡记录自动生成考勤表，便于人事及相关领导及时了解员工情况。员工管理系统App可进行培训、安全教育、考核等工作，节省管理人员收集信息的时间。

3.2.2 机械设备管理

X工程机械设备安全管理系统主要用于管理智慧物联等核心业务，实现集数据整理、数据分析与安全报警一体化的功能。以塔机为例，由于副塔作业协调不力、指挥失误，塔吊碰撞现象时有发生，智能化系统采用三维群塔，可以避免危险动作发生。此外，机器设备中的安全质量管理系统运用云计算等智能化技术，主要针对设备违章操作、出现故障等问题，进行分析与维修，保障机器正常运行^[7]。

3.2.3 质量安全预警

X工程根据国家最新的行业标准，及时补充安全风险管理信息，构建风险清单，做好风险信息的输入与归类工作，在宏观层面上调整项目安全业务。X工程质量安全监控体制主要包括日常巡检、周周巡查、大型危险工程专项巡查等，发现问题后，有关人员及时计入App整改清单，安排专人进行整顿。当存在严重安全事故风险时，智能化系统会及时将相关问题通知项目主管及有关负责人，做到及时预警。

3.3 智慧工地安全质量管理平台应用效果

3.3.1 确定评价指标

有关人员按照层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）方式分析智慧建筑施工的主要影响因子，得出影响因素集U=（U₁，U₂，U₃，U₄，U₅）=（远程监控，人员管理，设备管理，质量管理，安全管理）。相关单位邀请数名专业人士代表施工单位与建设单位评估，按照层次分析的标度方法与yaahp软件进行计算求解。经计算得出结论：远程监控权重为0.10，人员管理权重为0.14，设备管理权重为0.14，质量管理权重为0.31，安全管理权重为0.31。

3.3.2 模糊综合评价

有关人员将智慧工地安全质量管理效果分为较好、好、一般、差4个等级，设评价集V=（V₁，V₂，V₃，V₄）=（较好，好，一般，差）。同样，由专业人士进行评估，本文构建一个单因子模糊综合评价矩阵，基于评估指数加权，对评价集V进行从属度矢量控制，得出结论：评估指标A=（0.10，0.14，0.14，0.31，0.31），进而推导出安全质量管理效果所占的比例分别为0.15、0.17、0.29、0.39。根据最大从属原则，X工程智慧工地安全质量管理评价系统较好的概率为39%，证明本文所提方法对安全质量管理具有积极意义。

3.4 智慧工地安全质量管理优化措施

3.4.1 实行人员管理信息化

本文所提系统在施工单位大力普及智能化App的使用方法，便于施工人员及时打卡；在保障施工质量、进度等条件基础上，利用物联网技术读取施工人员工作状态、安全位置和主要活动轨迹，构建劳动力高峰点和施工人员分布图，便于合理安排工种劳动量，提升生产效率。

3.4.2 重视机械设备

有关人员对机械设备的型号、数量等信息做好统计工作，及时共享设备信息。为了有效监测机械设备寿命，系统可设置预警指标，若超过阈值，则自动报警，从而提升机械设备的可靠性。

4 结语

本文提出了一种基于物联网技术的智慧工地安全质量管理平台。该平台能够对施工人员进行高效管理，进一步完善了传统的工程建设安全监管体系；所得的真实数据反馈证明了该系统对安全管理工作具有积极地推动作用；该平台能够提高现场施工作业的安全管理水平，促进智慧工地信息共享化、数字化发展。

参考文献

[1]陈俊宇.探究智慧工地在建筑工程安全管理和质量管理中的应用[J].产品可靠性报告，2023（8）：45-46.

[2]崔进.基于智慧工地的信息化安全质量管理系统研究[J].中国建筑金属结构，2023（3）：187-189.

[3]邓冉冉，陈江河，李坤.智慧工地理论下实测实量在质量管理中的应用[J].四川建材，2022（5）：22-23.

[4]安玉华，王若辰.物联网技术在智慧工地安全质量管理中的应用[J].智能建筑与智慧城市，2022（3）：102-104.

[5]杨茗钦，唐雁云.平南三桥智慧工地建设模式研究[J].西部交通科技，2020（11）：74-76，136.

[6]陈贵.探析新时期公路工程质量安全管理[J].黑龙江交通科技，2020（5）：178，180.

[7]张鹏程，王岩飞.推广智慧工地建设，推进工程管理精细化[J].中国建设信息化，2024（3）：30-35.

（编辑 王雪芬编辑）

Application of Internet of Things technology in safety and quality

management of smart construction site

Wang  Kaiyu

（Changzhou Open University， Changzhou 213000， China）

Abstract：  Aiming at the problems of lax personnel management and backward equipment in the safety and quality management of smart construction site， this paper designs a safety management platform of smart construction site based on the Internet of Things technology， and verifies the effectiveness of the platform to the safety and quality management of smart construction site through examples， in order to optimize the safety and quality management of smart construction site.

Key words： smart construction site; safety quality; Internet of Things technology