智能监控系统在绿色工业建筑施工中的应用

摘 要：将智能监控系统应用于汽车工业厂房建设过程中，通过对施工现场安全文明施工管理、设备运行状态和能源消耗等方面的实时监测和智能控制，实现了绿色施工目标。系统采用多层分布式架构，构建了施工安全、设备运行和能源管理三大子系统，实现全过程智能化管控。研究表明，智能监控系统在施工安全、能源效率和环境保护等方面发挥重要作用。实验数据显示，该系统使工程设备运行效率提升28.0%，能源利用率提升28.8%，安全隐患处置率提升19.5%。系统的应用不仅保障了施工安全，也为绿色工业建筑施工提供了技术支撑和实践经验。

关键词：智能监控系统；绿色工业建筑；施工安全；能源效率；设备管理

1 前言

随着工业化进程加快和环保要求提高，绿色工业建筑施工已成为建筑业发展的重要方向。在汽车工业厂房建设中，如何实现施工过程的智能化管理和绿色化施工，是当前面临的重要课题。智能监控系统作为新一代信息技术的重要应用，将其引入绿色工业建筑施工中，可以有效提升施工质量、保障施工安全、优化能源利用。通过对某汽车制造厂房建设项目的实践研究，深入探讨智能监控系统在绿色工业建筑施工中的具体应用及其效果。

2智能监控系统的构建与功能实现

2.1系统总体架构设计

智能监控系统的总体架构采用多层分布式结构设计，由感知层、网络层、数据层和应用层组成。感知层通过布设各类传感器、摄像头、智能仪表等设备，实现对施工现场环境参数、设备运行状态、能源消耗等数据的采集。网络层基于工业以太网和无线通信技术搭建通信网络，保障数据高速稳定传输[1]。数据层设置分布式数据库集群，对采集数据进行存储、清洗和分析，同时部署数据挖掘模块，实现数据价值深度挖掘。应用层包含智能分析决策平台、设备管理平台、能源管理平台等功能模块，通过人工智能算法对各类数据进行综合分析和智能处理。系统设计遵循模块化、标准化原则，各功能单元间接口标准统一，支持系统灵活扩展。数据传输采用加密技术确保信息安全，系统配置双机热备份机制增强可靠性（如图1所示）。

2.2监控子系统功能划分

智能监控系统根据功能需求划分为施工安全监控子系统、设备运行监控子系统和能源管理监控子系统。施工安全监控子系统通过高清摄像头和智能识别技术，对施工人员安全违规行为、危险区域入侵等情况进行实时监测和预警。设备运行监控子系统采用多类型传感器对施工机械设备的运行参数、工况状态进行动态监测，建立设备健康评估模型，实现故障预警和维护优化。能源管理监控子系统基于智能电表和用能监测设备，对施工现场用电、用水等能源消耗情况进行精确计量和分析，结合施工进度及实际温度调节设备运行功率，优化能源使用效率。各子系统之间信息共享、协同配合，形成完整的监控体系，为绿色施工管理提供全面的数据支持。

2.3数据采集与处理方案

智能监控系统采用分层分布式架构构建数据采集网络，在施工现场关键节点部署温湿度传感器、噪声传感器、PM2.5检测仪、用电监测设备等数据采集终端。数据采集设备通过RS485总线、工业以太网协议接入现场控制器，按照数据传输协议标准实现实时数据上传。系统建立了数据可靠性评估模型：

R=（1-α）×β×γ

其中R为数据可靠性指标，α为数据丢失率，β为数据准确度系数，γ为时效性系数。通过该模型对采集数据进行实时评估，确保数据质量。系统采用“边缘计算+云计算”的混合架构模式进行数据处理。在边缘计算层，现场控制器执行数据预处理任务，包括数据清洗、异常值检测、数据压缩等操作。处理后的有效数据通过专用网络传输至云平台，利用分布式存储技术进行数据存储与管理[2]。云平台基于深度学习算法对多源异构数据进行融合分析，建立施工过程数据模型。系统根据监测对象特性动态调整数据采集频率，对关键设备与重要环境参数采用高频采样，对变化缓慢的参数采用低频采样，实现了数据采集实时性与经济性的最优平衡。通过智能化数据采集与处理方案，系统形成了完整的数据价值链，为施工管理决策提供了可靠的数据支撑。

3智能监控在施工安全与环境保护中的应用

3.1施工设备能耗监测与效率优化

智能监控系统通过分布式能耗监测传感网络对工业厂房施工现场进行实时监控。系统在塔吊、混凝土泵车、升降机等大型施工设备上及控制回路上安装智能电表与功率传感器，采集设备启停频率、功率变化、负载状态等运行数据。基于多维度监测方法，系统建立了设备能耗评估模型：

E=P×t×k×η

其中E为设备能耗（kWh），P为额定功率（kW），t为运行时间（h），k为负载系数，η为效率修正系数。通过该模型计算设备单位时间能耗指标，形成能耗基准数据库。系统采用深度学习算法对设备运行数据进行分析，识别能耗异常与低效运转工况。当检测到设备空载率过高或能效低于阈值时，系统自动发出预警信息。结合施工进度计划与设备工况数据，系统生成设备运行优化方案，动态调整设备使用时段与负载分配。

3.2施工资源利用的智能管控

智能监控系统采用RFID电子标签与视觉识别系统构建施工资源全周期管理平台。系统通过在钢材、混凝土等主要建筑材料中植入RFID标签，结合高清摄像头布设实现材料进场、存储、使用、周转全过程的动态跟踪。基于历史数据分析，系统建立了材料需求量预测模型：

M=Q×（1+α×β）

其中M为材料需求量，Q为理论用量，α为损耗系数，β为施工工艺修正系数。通过该模型实现对材料需求的精准预测，优化采购计划与库存管理。可以进行施工材料管理和统计，并结合项目进度调整物料进场的时间，保证进度的同时也可以优化资金周转。

3.3施工环境影响的动态监测与处理

智能监控系统运用分布式传感网络构建施工环境监控体系，在施工现场关键节点布设PM2.5、TSP、噪声、光照、风速、温湿度等环境参数监测设备。系统基于物联网技术，通过高精度微型传感器进行实时数据采集，形成多维度环境监测数据流。监测点采样频率设定为5分钟/次，确保数据时效性与准确性[3]。环境监测数据经边缘计算节点预处理后，采用kriging空间插值算法进行多源数据融合分析，生成施工现场环境影响热力图。系统设置分级预警阈值，实时监控环境指标变化趋势。当检测到扬尘浓度超标时，智能喷淋装置根据污染程度自动调节喷洒范围与强度；对于噪声超标区域，系统启动移动式隔音屏障并优化高噪设备运行方案。监测数据通过工业以太网实时上传至项目管理平台，结合施工进度、气象条件等信息进行综合分析，形成环境影响评估报告。

3.4施工过程的智能化管理

智能监控系统构建施工环境监测网络，基于物联网和大数据技术，在施工现场布设环境参数监测点。监测点采用微型传感器对PM2.5、TSP、噪声、光照、风速、温湿度等环境参数进行持续采集，采样频率为每5分钟一次。系统采用多点位数据融合算法，通过kriging空间插值方法绘制施工现场环境影响热力图，实时反映环境质量变化趋势。环境监测数据经边缘计算单元预处理后，传输至项目管理平台云端数据库。系统设置多级预警阈值，当监测数据超过预警值时，自动触发联动控制机制[4]。对于扬尘污染，系统启动智能喷淋装置进行降尘，喷淋范围和强度根据污染程度自动调节。针对噪声超标情况，系统启动隔音屏障、限制高噪设备运行等降噪措施。系统将环境监测数据与施工工序、天气条件等信息关联分析，生成环境影响评估报告。

4工程应用案例及效果分析

4.1项目概况与应用背景

本项目总建筑面积达185000平方米，建筑高度35米。工程由生产车间、仓储区及配套用房组成，采用钢结构建造体系，设计使用年限50年，抗震设防烈度7度。项目场地东侧200米为居民区，西侧300米为居民住宅区，南北两侧均为市政道路，区位条件对施工环境保护提出严格要求。工程定位为绿色建筑二星级标准项目，总投资6.5亿元，施工工期18个月。项目面临施工噪声控制、扬尘治理、能源节约等多重环保要求。施工场地紧邻敏感区域，对施工过程管理要求高。针对项目特点，施工单位引入智能监控系统开展施工过程管控，重点加强施工设备能耗优化、环境影响控制、资源高效利用等方面的智能化改造。

项目以打造智慧工地样板工程为目标，建立了覆盖施工全过程的智能监控体系。系统实现对施工机械设备运行状态、环境影响指标、资源利用效率等关键参数的实时监测与智能管控，推动项目绿色施工目标落地。

4.2系统实施过程与关键技术

智能监控系统实施分为前期规划、系统部署和运行优化三个阶段。规划阶段完成施工现场物联网基础设施建设，布置边缘计算服务器及5G通信网络，构建数据采集与传输体系。系统部署阶段完成86个监测点位的设备安装，包括智能电表、环境监测仪、高清摄像机等终端设备；同步开发智慧工地管理平台，实现数据可视化展示与分析功能。系统运行阶段重点开展智能算法优化，基于深度学习技术建立设备能耗预测模型，开发施工环境影响评估模块，形成完整的智能化监控体系。关键技术创新体现在边缘计算架构设计、多源数据融合分析及智能预警模型构建等方面，实现了施工过程的智能感知、数据驱动决策。

4.3应用效果

智能监控系统在该工业厂房项目的应用成效显著体现在施工安全、环境保护和设备管理三个维度。在施工安全方面，借助视频智能识别与AI分析技术，系统对高空作业、临边施工、起重吊装等高风险工序实施全过程监控，有效预防各类安全事故。环境保护方面，通过多点位噪声、扬尘监测设备的联动控制，系统实现了施工现场环境指标的达标控制。在设备管理层面，智能监控系统对施工机械设备运行状态进行实时跟踪与分析，优化设备使用效率，降低能源消耗。各项监测数据表明，系统在投入使用后显著改善了施工现场管理水平，具体应用效果见表1。

5结论

通过在汽车工业厂房建设项目中应用智能监控系统，实现了对施工过程的全方位管理和控制。系统采用多层分布式架构，构建了完整的数据采集、传输、存储、分析和应用体系。研究结果表明，该系统在保障施工安全、优化设备运行、节约能源消耗等方面均取得显著成效。特别是在设备能耗管理方面，实现了精准调控和智能优化，为绿色施工提供了有力支撑。这些实践经验不仅适用于汽车工业厂房建设，也可推广到其他类型的工业建筑施工中，对推动建筑业绿色发展具有重要的参考价值。

参考文献

[1]胡洁茹，王旭.绿色智能建造与智慧管理在建筑施工中的应用[J].城市建筑空间，2024，31（S1）：206-207.

[2]冯宜玺，张文莉，马平.建筑施工临电智能降耗监控系统设计与实现[J].智能建筑与智慧城市，2023（01）：106-108.

[3]薛军.建筑工程中智能建筑技术的有效应用[J].住宅与房地产，2020（18）：145-146.

[4]易君芝，张秀英，苏立，等.建筑工程现场智能化监控管理系统及装置的设计[J].工程建设，2019，51（02）：40-44.