智慧工地系统建设方案.docx

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智慧工地系统建设方案

中建八局第三建设有限公司

“南部新城智慧工地”

解

决

方

案

南京臻超科技有限责任公司

2017年5月

第一章建设思路

1、建设背景

随着城市建设的不断深入，各种建设工程规模不断扩大，面对建设工地面积大、人员多、设备物资分散、管理作业流程琐碎的特点，采用传统的人工巡视、手工纸介质记录的工作方式，已无法满足大型项目管控的要求。

利用信息化手段实现监管模式的创新，解决建设工程中出现的“监管力度不强，监管手段落后”等难题，成为项目建设管理方的必然选择。

“智慧工地”系统的建设，将计算机技术与物联网应用相结合，通过RFID数据采集技术、ZigBee无线网络技术以及视频监控等手段，实现对现场施工人员、设备、物资的实时定位，有效获取人员、机械设备、物资位置信息、时间信息、轨迹信息等，及时发现遗漏异常行为，实现自动化监管设施联合动作，提高应急响应速度和事件的处置速度，形成人管、技管、物管、联管、安管五管合一的立体化管控格局，变被动式管理为主动式智能化管理，有效提高施工现场的管理水平和管理效率。

同时，通过与建筑信息模型（BIM）系统的整合，实现项目资源信息与基础空间数据的结合，构造一个信息共享、集成的、综合的工地管理和决策支持平台，实现经济和社会效益的最大化。

基于“智慧工地”系统平台，工程建设管理层可以随时随地掌握项目的进展情况，监控现场的施工动态，及时发现问题并督促施工单位、项目负责人及时整改隐患，杜绝各种违规操作和不文明施工现象，促进安全生产和工程质量管理。

2、建设需求

“智慧工地”系统的建设，着力解决当前工地现场管理的突出问题，围绕现场人员、材料、设备等重要资源的管理，构建一个实时高效的远程智能监管平台，有效的将人员监控、位置定位、工作考勤、应急预案、物资管理等资源进行整合。

通过现场相关信息的采集和分析，为管理层进行人员调度、设备和物资监管以及项目整体进度管理提供决策依据。

2.1现场监测监控管理

Ø将监测监控系统与人员定位系统、通信联络系统进行总体设计、建设。

Ø监测监控系统应能实现以下管理功能：

1）实时显示各个监测点的监测数据，并可以图表等形式显示历史监测数据；

2）设置预警参数，并能实现声光预警；

3）视频监控应支持按摄像机编号、时间、事件等信息对监控图像进行备份、查询和回放。

Ø应配备分站、传感器等监测监控设备备件，备用数量应能满足日常监测监控需要。

Ø实现日常视频监控。

2.2人员定位及考勤管理

Ø基于RFID技术进行人员信息采集，信息卡应含有施工人员个人基本信息。

Ø实现工地人员在工地的定位和轨迹跟踪。

Ø实现人员的日常考勤记录管理。

Ø掌握各个工地片区的人员统计数据，了解人员的分布情况。

Ø对人员进入危险区域进行预警。

Ø人员位置信息和视频监控信息联动。

2.3设备管理

Ø可实时全程连续可视化跟踪施工过程，对特种设备进行及时精确定位。

Ø能够对设备基本信息和设备使用现状有清晰的掌控。

2.4物资管理

Ø通过对重要物资进行进出场定位与视频联动，掌握物资的流转去向，防止物资丢失，确保物资安全性。

Ø为工地地磅称重系统加装传感器及摄像机，在材料车辆进出场称重时，对称重数据进行自动记录、拍照、数据挂钩及上传，自动形成材料进场报表，通过物资材料各环节数据的实时反馈，进行统计分析和成本核算，为后续的管理决策提供依据。

2.5施工现场管理

Ø质量安全巡检：

针对施工现场出现的问题进行拍照记录，实时反映施工进展情况；同时，需要针对各个问题进行跟踪和整改记录，确保整个管理记录完整性和管理过程可追溯性；

Ø施工进度跟踪：

结合BIM模型进度计划相关数据，智慧工地平台实时获取模型数据，并根据模型导出对应工序进度计划，按照项目分工设置确定责任人，由责任人每日汇报进度情况，并反馈至BIM系统生成进度模型，进而展示工程实时进度模型。

Ø内部任务的发布及通知传达

Ø施工资源的申请及审批管理

根据以上需求，系统运行管理平台在运用现有的信息化、智能化应用以及成熟的系统框架的基础上，集成利用先进的物联网技术，采用联邦式、数据仓库和中间件等方法来构建整个系统的应用，从工地各项具体业务的特点出发，针对信息共享的需求，具体考虑系统的数据特点，研究数据集成、统计、管理的模式和方法。

同时平台提供资源共享、业务实时响应和决策分析等功能，并且深入考虑各业务系统的安全性等要求。

3、设计思路

3.1采用B/S模块化架构设计

系统整体采用B/S架构。

客户端免安装，可利用web直接登录，数据展现直观，界面美观，并且各相关人员通过Internet可以随时查阅到权限范围内的数据。

同时系统提供手机App客户端，管理人员可以方便地通过手机随时随地进行查看。

3.2以元数据管理为核心

系统中的元数据是指：

统计信息体系（包括部门配置、人员信息等一系列统计目录）、查询分类/分组标准（包括各施工片区、部门分类等）、统计数据等。

系统对上述元数据进行统一编码、描述、分类分域管理。

系统可以动态扩展和维护元数据，并以元数据为纽带，保持不同历史时期数据的内在联系，实现数据的共享，为数据仓库、数据挖掘技术、统计分析的应用和开展统计预测等后续应用奠定基础。

3.3支持不同用户类型和不同角色

系统的用户对象：

公司领导、项目领导、项目各部门负责人，普通员工、系统管理员等。

3.4提供灵活的数据接口

平台提供灵活的数据接口，确保系统的可拓展性，支持多种软件数据格式。

第二章总体规划与设计

1、建设目标

以“互联网+”行动计划为指引，以物联网技术为核心，充分利用传感网络、远程视频监控、地理信息系统、物联网、云计算等新一代信息技术，依托移动和固定宽带网络，打造了“智慧工地”系统。

该系统通过对建筑工地施工的在线监控、自动监督、远程监管、调度指挥，进一步提升建设工地监督管理水平，促进建设工程科技创新。

系统的建设以“两个平台、一个支撑、N个应用”为原则。

其中“两个平台”为以系统运行管理平台为主，以云计算平台为辅的应用平台；“一个支撑”为以先进的物联网技术搭载智能传感技术作为整个工程的底层支撑；而“N个应用”

则根据项目监管的实际需求，涵盖了多领域多层次的相关应用。

1.1实现资源整合

利用系统运行管理平台整合并改造内部现有的各项分系统，为工程建设管理提供基础数据服务，同时建立共享交换长效机制，保持数据的实时性、科学性和完整性，并为各部门之间的数据共享交换提供管理服务，解决信息孤岛问题，避免重复投资、科学合理利用现有资源。

1.2提供应用支撑

通过系统运行管理平台的建设，形成数据中心和服务中心，为智慧工地、资源管理、管理协同和工地应急指挥等业务应用提供基础的应用支撑。

1.3完善管理服务

通过系统运行管理平台的建设，对人员定位、员工考勤、物资管理、环境监测、视频监控等服务信息分类，满足施工现场各层次人员的服务需求，将各个相关的信息通过多种方式进行发布，提供综合信息查询服务。

1.4辅助领导决策

通过系统运行管理平台的建设以及各部门现有信息整合的基础上，通过数据挖掘为领导决策提供报表，图形等方式的数据分析和综合研判信息，辅助领导进行决策。

2、建设原则

2.1安全性

系统包含一个完整的业务信息管理流程，涉及多个信息处理环节，系统严格地限定各级使用者的访问权限和操作权限，并具备良好的抵抗外部各种冲击的能力和灾难恢复能力，以保证系统的正常运行以及信息的安全、保密、完整。

在系统设计上考虑整个系统的安全措施，使用业界成熟的技术和产品，采用安全可靠的系统架构，利用完善的安全策略保证信息的安全可靠。

2.2灵活性和扩展性

本系统的数据源于施工现场各片区、分场传感器数据、监控摄像头及人员定位便携终端等。

因此本系统建设的原则之一是能够灵活地适应数据源的变化。

另外，基于用户或业务领域可能存在特殊的要求，本系统可以通过灵活的方式采集信息和对外提供信息。

而随着系统使用者的需求、系统规模、时间的推移等发生变化，系统在建设过程中充分考虑灵活组织与存储信息，以增强系统扩展能力。

系统功能的增强、增加不会引起系统总体架构上的变动。

2.3可靠性

系统时时刻刻都在处理着大量的业务数据，特别是大量实时数据的传递非常重要。

任何时刻的系统设备故障都有可能带来重大损失，为了满足需求，本系统具备很高的稳定性和可靠性，以及很高的平均无故障率。

保证故障发生时系统能够提供有效的失效转移或快速恢复等性能。

2.4开放性

现有的数据采集系统、数据传输系统、业务系统等相互之间能够进行顺畅的数据交换，并且提供完全符合业界标准的、主流的接口。

2.5集成性和实用性

系统运行管理平台的建设可以充分体现业务特点，充分利用现有资源，合理配置系统软硬件，保护用户投资。

着眼建成后实际的使用与未来技术发展方向，具有良好的扩展能力，系统对组织架构和业务流程的变动具备低敏感性和优秀的支持性能，当组织机构或业务流程发生变动时，系统如需变更，变更手段应简单易行。

2.6可维护性和易用性

由于信息组织和利用具有灵活性、扩展性的特点，对系统管理维护的要求很高，在本系统设计过程中充分考虑系统的管理维护能力。

在不影响决策者正常思维方式的前提下，系统提供灵活、易用、友好的操作界面，具备良好的亲和力，尤其在前台展现部分，界面应符合应用习惯，具备良好的可定制能力，定制过程简单易用。

3、技术特点

系统的建设遵循如下总体技术路线，兼并考虑平台的整体性与可扩充性。

3.1打造信息服务平台

本系统采用主流管理平台、大型关系数据库技术（SQLserver2008）、主流软件开发技术和现代网络通讯技术，充分考虑与其他信息系统的开放互联、多源数据接口、数据之间的关联以及网络环境的开放性的基础上，形成以完备的工地各项信息数据库为基础，以开放的专题系统数据信息服务平台为依托，集成系统的其他相关应用，建成信息化建设的重要空间基础智慧工地运行管理平台。

3.2统一的基础平台和应用平台

本系统充分考虑到工地各部门的业务需求，充分保证数据的共享和功能互操作。

同时，平台具备良好的可维护性和扩展性。

因此，本系统采用统一的基础平台。

包括操作系统平台、数据库平台、信息系统平台和应用平台。

采用统一平台，可避免不必要的系统间数据的转换、功能的接口以及系统升级扩展时大量的维护工作量，保证系统的一致性和稳定性。

3.3基于物联网技术的数据传输终端

本系统采用有线无线混合网络，实现施工现场信号全覆盖；采用最新无线通讯技术，具备低功耗、传输稳定、信息全面功能完整、报警方便、方便携带等特点，安全性高。

3.4面向对象的软件设计思想

在软件开发技术中，面向对象的程序语言设计业已成为当今主流。

本系统平台的建设与开发将采用面向对象的软件工程方法。

3.5基于关系数据库的空间与非空间数据一体化管理

基于关系数据库统一管理空间数据与非空间数据可以有效地实现空间与非空间数据关联和集成。

而且由于空间数据与非空间数据都以数据表或视图的形式存贮，可以方便的采用数据库逆向工程的方法自动提取元数据，因此，可以方便地实现基于元数据信息资源管理。

3.6基于元数据统一管理信息平台

信息平台的元数据除管理业务公用基础数据外，还要管理各个部门业务功能可以共享数据的元数据，为实现数据的集成提供服务。

4、体系结构设计

在系统运行管理平台设计初期，即已确定数据采集传输系统以物联网技术为核心的新一代解决方案，相比于传统以有线、RS485和载波为核心的解决方案，具有很大的优势，因为采用新一代物联网技术可以有效达到采集精度高、建网简单易行、全天候工作、运行维护容易、项目成本低、通讯速率高、可靠性好、安全性优异、便于系统升级拓展、支持平台化等一系列特点。

图1系统网络拓扑图

从系统网络拓扑图可以看出，采用物联网技术后，平台结构非常清晰，集成关系简单易于理解，易于设计、开发和实施。