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施工现场全方位监控应用土木工程
施工现场全方位监控应用
摘要
在建筑施工现场，施工人员的安全问题是相关部门关注的焦点。
在施工过程中会存在各种安全隐患，随时都可能发生安全事故。
施工现场全方位监控对施工人员进行无死角智能监控，这是更为科学和省力的方法。
在建筑项目中起着不可或缺的作用，施工现场全方位监控影响人材机安全、施工质量、施工效绩等。
本文通过国内外文献研究、对比分析、问卷调查、走访企业与施工现场全方位监控应用等方法，对施工现场全方位监控和其他监控方式进行了对比分析，得出了施工现场全方位监控应用是具有一定的优势的，施工现场全方位监控可以降低安全事故的发生率、减少看守物资的人力，并且能够提高工人的工作效率。
在保证工程质量和安全的前提下对降低施工成本有一定的实用性。
关键词：
施工现场；全方位监控；施工绩效；安全事故；施工成本；
Abstract
Intheconstructionsite,thesafetyofconstructionpersonnelisthefocusoftherelevantdepartments.Intheprocessofconstructiontherewillbeavarietyofsafetyhazards,safetyaccidentsmayoccuratanytime.Itisamorescientificandlabor-savingmethodtomonitortheconstructionpersonnelwithoutanydeadangleintelligentmonitoring.Intheconstructionprojectplaysanindispensablerole,theconstructionsitecomprehensivemonitoringaffectsthesafety,constructionquality,constructionefficiencyandsoon.
Throughtheliteratureresearch,comparativeanalysis,questionnairesurvey,visitingenterpriseandconstructionsiteall-roundmonitoringandapplicationmethods,thispapercomparesandanalyzestheall-roundmonitoringandothermonitoringmethodsoftheconstructionsite,andconcludesthatthecomprehensivemonitoringapplicationoftheconstructionsiteisWithcertainadvantages,thecomprehensivemonitoringoftheconstructionsitecanreducetheincidenceofsafetyaccidents,reducethemanpowerofguardingmaterials,andimprovetheefficiencyofworkers.Itispracticaltoreducetheconstructioncostonthepremiseofensuringthequalityandsafetyoftheproject.
Keywords:
Theconstructionsite；omni-directionalmonitoring；
Constructionperformance；Safetyaccident；Constructioncost；
第一章绪论
1.1研究背景与现状
1.1.1建筑行业背景
如今经济发展速度较快，建筑行业经过多年的市场、制度建设和有效的政府监督,正在进入一个健康快速的发展轨道。
2018年底，我国城镇化率已经达到了59.58%，而在发达国家，这一数字为百分之八十以上，由此可以看出，我国还需要继续发展城镇化。
随着商业圈、中心城市以及城市带的发展，我国城市化在不断发展，而大市场的建筑业也即将到来。
名称
2015年
2016年
2017年
2018年
建筑业总产值
180757.47亿元
193566.78亿元
213953.96亿元
235085.53亿元
签订合同总额
338001.42亿元
374272.24亿元
439524.36亿元
494409.05亿元
房屋施工面积
124.26亿平方米
126.42亿平方米
131.72亿平方米
140.89亿平方米
从业人数
5003.40万人
5185.24万人
5536.90万人
5563.30万人
表1.1建筑行业基本情况
1.1.2建筑工程施工现场管理现状
经济的发展与城镇化规模的扩张，使建筑行业出现了新的发展机会。
建筑工程施工现场由于在户外施工,施工环境复杂,施工人员流动性大，低质量生产和生活条件艰难的问题,所以生产安全事故是频繁发生的。
安全管理主要有以下问题:
一现场施工技术人员的技术水平各不相同。
施工技术人员来于五湖四海,不同的文化水平,并且质量普遍较低。
由于有些技术工人不懂操作的过程,他们出现违反操作规定和违规工作造成了严重的质量问题。
另外建设工程技术人员流动性很大,管理培训难度很大。
每个技术人员的水平是不同的,很难确保实际的施工质量。
二缺少严格的技术控制。
在建设项目的施工现场,施工的要点范围很广。
因此,最重要的是技术与现场的控制。
在实际施工过程中，因为管理人员的某些原因会导致出现管理方面的问题，比如在施工前没有详细掌握建筑材料的性能、对于专业的技术不清楚或者施工前没有掌握图纸等。
由于施工现场的技术控制不到位，会导致施工过程中出现不按照规定操作的事情发生，所以完工的质量也不能有效保障。
三对工地安全教育不到位。
通常来说，在施工人员进入工地之前，会先组织他们一起学习安全生产知识。
学习内容有两方面，一是安全知识，二是劳动技能。
施工人员必须通过考试来实现能力的提高。
从目前的情况下看,许多企业并没有为他们招聘的农民工进行安全教育,所以较多施工人员没有安全意识，操作设施时也缺乏保护自我的意识。
四缺乏健全的安全生产监督管理机制。
针对安全生产的问题来说，在进行施工时，没有建立有效的监督管理机制，只能做到对安全问题进行突击检查，而没有日常监督管理制度与措施，所以在管理上存在一定的问题。
1.2研究目的及意义
此次课题主要是对施工现场全方位监控进行研究。
在施工现场进行全方位的监控，尤其是对施工现场的环境进行监控，实现无死角的监控，使得管理人员能够及时发现施工过程中的各种问题。
社会的发展使得建筑技术有了很大的提高，但还是存在有很多的问题需要去解决。
在施工现场，施工环境复杂、员工流动性大、低质量生产和生活条件艰难,导致生产安全事故是频繁发生的。
为了减少事故的发生，确保工程建设质量，提高工程建设水平，并可以提供一个良好的视频证据来对待争议或分歧。
如果就只是使用盲区监控来监控施工现场的话，这大大的降低了监控的使用效能。
全方位监控施工现场，项目的有关部门便可以看到施工现场的具体情况，也能够及时掌握项目的质量与安全状况，从多方面实现管理与监控。
全方位监控应用具有实际应用和学术价值。
建筑业安全水平的提高，可以减少因事故导致人员伤亡而造成的经济损失，有利于全面提高建筑业总产值，推动建筑业的可持续发展。
表1.2全国共发生房屋市政工程生产安全事故
年份
安全事故数
增长率%
死亡人数
增长率%
2016
534
43.44
735
32.67
2017
692
9.15
807
9.8
2018
734
6.1
840
4.1
图1.12018年各月事故死亡人数情况
1.3研究的方法
研究本次课题所使用的方式有：
一是文献资料法。
通过收集和分析各种现有的施工现场监控相关数据和图表，选择适合课题的材料，分析和比较与自己研究课题相关的结论。
二是综合分析法。
通过在施工单位实习的环境观察学习，结合自身实习经验及咨询有丰富经验的同事、老师等，通过对施工现场全方位监控的分析并得出结论。
三是比较分析法。
将学习客观事物的代表性例子进行对比，比较和理解事物的本质和规律，从而得出正确的结论。
四是调查问卷法。
通过对现场施工人员进行线上微信群跟线下发放纸质问卷的形式收集问卷数据，分析调查问卷数据。
1.4研究的内容及结构框架
本文共分五章，详细介绍了施工现场全方位监控。
各章节的内容为：
第一章绪论。
先是阐述本文研究背景、目的及方法。
然后对此次研究的内容及组织结构进行阐述。
第二章介绍了全方位监控的发展历程和全方位监控的基本原理，并对比分析了施工现场使用全方位监控的优点。
第三章该章介绍了摄像头的安装点与摄像头的功能分类，根据专家建议与施工经验得出安装监控布置的方案。
首先对建筑工程施工现场摄像头监控点提取进行阐述，然后介绍摄像头并对摄像头的功能进行分析。
通过综合分析编制了建筑工程施工现场监控的初步布设方案。
第四章本章首先介绍使用全方位监控的工程概况并安装监控摄像头的数量及安装地点。
举全方位应用与实例分析。
举使用施工现场全方位监控应用的工程实例。
通过这个施工现场全方位监控实例分析，得出使用施工现场全方面监控的优势。
第五章对本文研究内容和最终成果进行总结，并展望施工现场全方面监控可以得到广泛应用。
本章小结
在这一章中，详细介绍了该论文写作的的研究背景、意义及目的，指出了论文所使用的研究方法，通过文献调查，具体分析介绍了了国内施工的现状及本轮研究内容与结构框架。
第二章全方位监控研究
2.1全方位监控概述
全方位监控系统定义:
在一个特定区域利用摄像头之间的配合和网络摄像头传感器功能来实现全方位监控。
此次系统所使用的是嵌入式实时多任务操作系统，并对视频进行压缩与传输，这一过程主要依靠SOC处理器实现。
互联网用户登录该帐户，通过软件或直接使用浏览器登录账号查看图像。
整个过程中不铺设专用视频传输和信号控制电缆，大大提高了整个监控系统的稳定性和可靠性。
通过网络摄像头，授权用户可以使用局域网或广域网控制远程系统的云。
该计算机监控网络中任何一台计算机的镜头方向、镜头焦距、景深和光圈的变化，收集实时图像，并对视频进行全方位的监控。
2.2全方位监控内容
海因里希说过，导致出现事故的原因是物的不安全状态以及人的不安全行为。
全方位监控从多个角度查看施工现场，降低事故的发生率。
全方位监控内容有：
第一是施工现场人员危险性行为或是错误操作的监控，包括监督人员未到位，记录施工人员的不安全行为，人员未带安全帽，安全帽带子未系紧，施工人员吸烟，人员进入危险区。
第二是施工现场的监控，包括模板变形，脚手架的倾斜度的检测，检查安全网腰带和警告信号的状态，查看隐蔽的建设施工录像，检查现场机械设备的操作，播放完成施工现场的摄影和视频，建设任务分配由远程定点人定期，查看网站工作人员密度分布地图，与施工现场人员远程通信。
第三是考勤车辆监控，应用人脸打卡系统，通过视频人脸检测与识别，查看工地人员到岗情况，检查进入工地的人员和车辆，根据以上的目标分析以及结合施工现场具体的复杂环境，设计并实现了智能监控系统信息平台。
2.3监控功能
调查问卷见附录1，设计制作了调查问卷来了解监控功能的需求，通过对施工现场施工人员进行线上微信群跟线下发放纸质问卷的形式收集问卷数据。
总有效问卷64份，样本统计量如表2.1
表2.1监控功能重要程度排序表
功能
不需要
需要
有需要比重%
全景拍摄
4
60
93.8
防破坏报警
8
56
87.5
脸部抓拍
20
44
68.8
物体位置状态侦测
22
42
65.6
行为分析
40
24
37.5
2.4目前常用的监控方式
2.4.1塔式起重机安全监控系统介绍
塔吊是一种常见的建筑设备,这是一个重要的部分在建筑工地和物质转移方面,塔式起重机也是整个建筑工地最高点,所以在铁山区塔式起重机、塔式起重机安装视频监控系统尤为关键。
此系统主要由四部分组成，监控硬件设备及数据传输系统、塔吊在线运行监控管理系统平台、塔机专用施工方案设计软件。
塔式起重机安全监控和管理系统由多种技术共同构成，主要由数据采集技术、嵌入式技术、数据融合处理技术等，使得该系统的工作效率比较高，其具有防撞与声光告警实时监控功能,如果由撞击的危险，该系统会将塔吊行为停止，且会报警。
该系统对施工场地进行开放式实时监控。
塔机会实时监控现场，且会将监控到的画面记录下来，一旦出现安全问题，还会引发报警机制，拍摄到的画面以及各种数据信息会传输到GIS可视化监控。
如果平台报警，则会使用短信的方式将报警信息发送到相关人员手机上，以此做到实时监控与远程报警与通知。
利用现代科技手段，使管理人员可以实时监控吊塔的安全，使其在使用塔机安全监控系统时的风险系数得以降低，保障其安全。
2.4.2系统特点
对塔吊作业全过程进行实时监控，＂预防为主＂得到落实；实现对塔机基础设计与计算、附着设计与计算，对塔机力和力矩、群塔碰撞进行全过程监控记录，并提供危险性预警；对塔机司机的操作行为，塔机安全装置的运行状态进行实时监控；系统平台可供塔机司机、项目部、施工单位、监理单位、塔机所有权人、主管部口等多方主体使用，实现多方主体参与塔机安全监控。
所有产品中启用８打（Ｂ山Ｉｄ－Ｉｎ－Ｔｅｓｔ系统自动检测）实现系统／设备内部自动检测诊断及故障隔离，产品使用更安心。
对塔机的运行状态进行分析，分析出塔机运行过程可能出现的安全隐患进行报警，通过声光系统告知塔机操作人员，同时通过手机短信告知施工现场的安全负责人。
塔机在运行过程中，对塔机进行定位管理，杜绝未办理安装告知手续和拆卸告知手续的设备，私自进行使用，有效降低了塔机无证运行的安全隐患。
2.4.3塔式起重机安全监控系统不足
通过对塔式起重机的专业论文的研究我们不难看出，关于塔式起重机的安全监管主要集中在以下四个方面：
一是塔式起重机安全监控系统不能全方位覆盖施工现场，施工现场会存在监控死角；二是塔式起重机安全监控系统未采用更高性能的嵌入式微处理器，可视化效果不佳，视频处理效果不佳；三是由于储存空间的问题，塔机所携带的监控仪器无法长时间的记录实时的机器运转的精确数据，这种系统只是简单的利用机械式限位器和塔机本身所附带的＂黑面子＂或塔机记录仪的封闭式监控；四是与该塔式起重机所匹配的监控系统种类单一，仅仅对其出厂设备适用，在塔机出现事故之后也无法提供事故责任调查数据，给特种设备的管理单位造成极大的不便。
图2.1动臂塔吊典型应用示意图
2.5全方位监控优势
一是全天候进行实时全方位监控,日夜不受气候影响，相当于一个不知疲倦的眼睛进行全方位管理。
二是通过运用更好的图像处理设备可以提高监控的画面成像清晰度，可以通过电脑操作将不清晰的图像进行放大、精化。
得到质量更高的图像。
三是长短距离传输都合适的。
数字信息具有较强的抗干扰能力,这是不容易受到输电线路信号衰减的影响,并且可以加密传输,所以它可以实时全方位监控几千公里外的场景。
特别是在现场环境不好或者不容易直接进入网站,可以实现施工现场的效果。
总部管理很简单,可以实现足不出门的管理方式。
四是运用计算机的各种图像处理软件，可以极为迅速的对图像进行处理，无论是压缩、查看、发送都极为便捷高效。
五是由于当下计算机的高速发展，相关科技已经十分发达，在实际运用当中，无论是维护还是安装过程都十分的便捷，信息传导方式也多种多样。
易于安装操作。
本章小结
在这一章中，阐述了全方位监控的概念、全方位监控内容并通过对比分析全方位监控和塔式起重机安全监控，得出了全方位监控的优势。
第三章监控布置方案
3.1摄像头
摄像头有鱼眼摄像头、高速球摄像头、一体机摄像头、半球形摄像头、枪机摄像头、智能闸机门禁摄像头等。
（一）鱼眼摄像头可以独立实现大范围全方位监控的头，方位视场角：
0°～360°。
鱼眼摄像机场所应用：
需要监控整个场所全范围局势的，在至高位置安装可转向摄像机即可较为高效的采集到全方位的图像，较为容易的便可把控到监控位置的实际情况。
在某些极为重要的场所需要实现多角布控，全面取景，保证监控无死角。
当发生特殊情况时，应当提前捕捉事件场景，使全景图的基本功能在达到聚焦突出的效果，同时达到监控效果和成本。
（二）高速球摄像头设备介绍：
该类型高速球摄像头具有很多实用性优点，例如它外形简约、易于安装、功能全面切功能突出。
其信号输出采用无线信号传输，摒弃了传统的线路连接的麻烦，可以进行高速安装。
同时，其技术核心在其前端的高清球形摄像头，该设计可以通过摄像头的无死角转动采集到各个角度的事实画面。
除此之外前端球状摄像机的云台系统、无线通信等都使其能够充分完成多种情况下的取景任务。
在加工时，摄像系统是采用一体机机芯。
监控要求监控范围广，要求360度监控，全方位、无盲点，图像清晰，可以作为取证依据。
（三）一体摄像头：
镜头内置，易于对镜头进行控制且镜头支持自动聚焦，且安装流程简单。
（四）半圆状摄像头：
具有一定的隐蔽性，外形小巧、美观、可以吊装在天花板上、弥补了枪机的某些不足。
（五）枪机摄像头：
价格较低，适用于固定位置的监控与取像，但其镜头无法自动聚焦，有时候会影响取像效果。
（六）智能识别门禁摄像机：
通过采集可见光在人面部的反射，绘制形成人脸光感图像，通过对图像进行智能分析，判断行人的通行权限以达到门禁的目的。
（七）扬尘实时监控装置：
通过实时对光敏监控等传感器等数据的监控分析，对装置安装位置的实时情况进行分析，判断出当地空气状况和温度、噪音等环境因素。
通过安装该系统，可以对当地环境情况进行实时监控并向监控组织进行实时数据传输，达到联动检测的目的。
有利于环境问题的改善。
表3.1在线扬尘测控
名称
量程
分辨率
精度
空气温度传感器
-40～70℃
0.1℃
±0.2℃
风速传感器
0～60m/s
0.1m/s;精度
±0.3m/s
噪声传感器
30～130db
0.1db
±0.5%F·S
PM:
量程
0～1000ug/m3
1ug/m3
±10%F·S
3.2建筑工程施工现场摄像头监控点提取
3.2.1文献及法律法规中的提取的监控点
通过对建筑生产的有关法律条例以及行业规定的工程安全指导手册进行分析，我们可以知道，施工团体在进行施工的时候必须在临时搭建辅助施工装置如脚手架、临时供电装置、施工器械、等地以及施工现场原本存在的具有危险性的地域如隧道口、桥梁口以及接近爆破地带等地方通过张贴进行告示来警告经过的人员。
因此，可以将安全监控点安置在如上所述的地方。
它可以用来监控人员和安全警告标志的位置靠近危险区域,或监控视频文件。
监视点安排脚手架,可以用来检查安全网的布局,以及戴安全带由施工人员和安全头盔。
现场管理系统建立移动监视点，可用于动态监测的事实,建筑工地的虚拟会议建立远程监控系统建设,工地上的控制点安装塔式起重机。
3.2.2实地考察中提取的监控点
监控点提取摄像头的安装包括建筑工地的入口和出口,材料的通路,塔式起重机，项目部办公室,办公室外墙,塔式起重机,加工场,材料机和电梯，毗邻洞,沟、坑、消防设备通道，仓库。
音频异常监测、区域监测、人员采集检测、快速运动监控、停车场监控。
抗毁警报。
自动报警、抗毁报警为抗毁报警检测。
指定区域监控、停车检测物品留下监测、分类为指定区域对象位置监控。
3.2.3监控点调查问卷
调查问卷见附录1，设计制作了调查问卷来了解监控点的位置，通过对施工现场施工人员进行线上微信群跟线下发放纸质问卷的形式收集问卷数据。
总有效问卷64份，样本统计量如表3.2
表3.2监控点位置重要程度排序表
安装地点
不需要
需要
有需要比重%
塔吊
3
61
95.3
出入口、外围围墙
11
53
82.8
材料堆放处及加工棚
13
51
79.7
临边洞口、沟、坑、槽周边
21
43
67.2
物料提升机、吊篮、电梯
23
41
64.1
配电箱、消防通道器材附近
32
32
50
脚手架
33
31
48.4
工地临近已建成建筑物上
38
26
40.1
图3.12018年事故类型情况
3.3某企业各项目摄像头安装数量
表3.3该企业各项目摄像头安装数量
城市公司
项目名称
现场布点个数
清
远
韶
关
公
司
清远时代某六期
15
清远时代某八期
15
清远时代某九期
16
清远时代某二期
8
清远时代某
28
时代某一期
17
时代某二期
4
珠海
公司
时代某工程
10
时代A工程
61
3.4建筑工程施工现场监控的布设方案
3.4.1施工现场的布设基本要求
一是要在施工现场的各个重点部位安装监控点，如：
加工场、出入口、材料场等。
二是在需要监控的固定小范围画面的位置，宜安装一体机摄像头或枪机摄像头。
三在需要监控大范围场景的位置，宜安装鱼眼摄像头。
3.4.2安装位置
根据建筑工地监控点提取分析如下:
表3.4建筑工地监控点提取分析表
位置
作用
大门出入口
主要是进出人员管理、对各种工程车辆进行视频监视
围墙
监控不法人员进入与破坏
办公区
主要是对办公区域的监控，保障其正常运转以及财产和人员的安全
生活区
对施工人员进行管理，保障生活区的正常
材料堆放和加工区
对材料进出场、过程加工及使用进行监控
作业面
要为了减少安全事故的发生；确保工程建设质量；提高工程建设水平；并可以提供一个良好的视频证据来对待争议或分歧，监控施工安全；施工进度；施工质量；了解形象进度等
本章小结
该章介绍了摄像头的功能分析，根据文献及法律法规中的提取的监控点、实地考察中提取的监控点及施工经验得出安装监控布置的方案。
走访企业了解该企业各项目安装监控摄像头的数量。
第四章全方位应用与实例对比分析
4.1全方位监控应用
4.1.1工程概况
小区占地约9平方米，总建面约22.8平方米，共1600余户，由16栋独栋高层住宅和4栋商业组成，产品覆盖70-125㎡两至四房。
A工程建筑面积8.39548万平方米，工程总造价为10352.2.05万元。
一标共6栋，1、2、5栋24层，3、4、6栋27层。
其结构形式是框架剪力墙。
在2018年4月6日开工，于2019年8月26日结束，一共耗时500天。
图4.1鸟瞰图
4.1.2摄像头安装情况
表4.1A工程摄像头安装情况
摄像头
数量
安装地点
鱼眼摄像机
4
1、3号塔吊
高速球摄像机
6
1、2、3号塔吊
高速球摄像机
2
地下室两个出入口
高速球摄像机
1+6
工地大门、物料机
一体机摄像机
2+1+1+1
材料加工场、工地大门、仓库、道路
半球形摄像头
12+12+4
外墙、脚手架、地下室
枪机摄像头
2+2+2
项目部办公室、槽、坑
智能闸机门禁摄像头
2
工地员工进出口
在线扬尘
升级会员 