解決方案
IoT Solution

施工現場智能化管控的WF-IoT方案



1 背景

施工是工程實施階段的生產活動,由人員、設備、材料、管理、資金等要素構成。施工現場的安全管理難度非常大,尤其是隧道、橋梁、建筑等工程的施工現場更難管理。

施工現場一般具有以下特點:

.場地固定,在有限的場地上或空間內,聚集大量的人員、設備、材料等;

.人員、設備及材料的流動性強,隨工程形象進度的變化,要求進駐不同的施工隊伍、采用不同的設備和材料;

.大多數施工工藝,靠手工操作,要繁重的體力勞動;

.施工現場環境復雜,容易發生墜落、物體打擊、觸電、機械傷害和坍塌等事故,需要科學的管理和防護。

近年來,隨著我國社會經濟的快速發展,工程規模不斷擴大,工藝流程紛繁復雜,如何搞好施工現場管理,降低事故發生概率,一直是施工企業和政府管理部門關注的焦點。

為此,利用現代科技,優化施工現場監管手段,實現實時的、全過程的、不間斷的安全管理是現代施工管理的發展趨勢。加之,企業競爭日趨激烈,工程管理的要求越來越高,迫切需要企業建立一套施工現場智能化管理系統,以便規范作業人員的行為,強化施工過程的實時監控和管理。這不僅有利于提升施工質量、規避或削弱施工風險、降低施工浪費,同時還有利于對成本和進度實施合理控制,提升工程施工效率,增強企業競爭力。


2 現有技術分析

所謂的施工現場智能化管控系統,就是利用智能化技術手段,圍繞施工現場管理涉及的工序安排、材料與資源分配、空間布置、進度控制、質量監管以及成本管理等諸多內容,對施工現場的視頻監控、照明、安全管理、人員管理、設備管理、物料管理、環境監測等進行一體化、模塊化集成,建立支持施工現場互聯協同、智能生產、科學管理的管理系統,實現施工現場管理的可視化、實時化、高效化與精確化。

現行的施工現場智能化管控系統一般采用系統集成技術,其核心思想是中心化管理,主要特點是:

.系統構成復雜,設備繁多,在空間有限的施工現場部署較為困難。如,門禁系統、物料管理、環境監測、人員出入管理等各子系統模塊,大多單獨部署本子系統模塊所需要的設備,并分別部署控制線纜,很少有一個設備被兩個以上的子系統模塊所用;

.系統任何一個子系統模塊的運行完全依賴于中心化系統,響應速度慢,很容易出現管控失效的故障。當各子系統模塊之間需要共用設備或進行信息交互時,還必須依靠中心化系統(或上位計算機系統)才能完成;

.中心化系統的軟件集成難度大,升級困難。不同用途的子系統功能模塊有不同接口;即使同一個子系統功能模塊,當換不同品牌的產品時,由于接口不同,都需要對軟件系統進行升級開發。


3 方案概述

本方案采用具有物聯網2.0特征的WF-IoT融合物聯網技術,構建施工現場智能化管控系統。

實現要點主要有:

.將施工現場的照明系統改造成商用智慧照明物聯網,為施工現場提供優良照明環境,避免出現“長明燈”,實現節能,同時還低成本地實現高可靠、免維護的“物物相聯”基礎網絡。

.工作人員配置人員電子標簽(如手環、或在安全帽上加裝)、車輛配置車輛電子標簽,配合照明物聯網,利用“虛擬周界”技術,既可以在本地對施工現場人員(或車輛)實現實時定位,當有人接近或靠近危險區域時,以燈光變色形式給出告警,還可以借助MIS系統實現人員位置追蹤;此外,還可以配合出入口門禁控制器,對人員(或車輛)出入施工現場進行控制。

.施工現場的設備設施及材料配置資產電子標簽,配合照明物聯網,利用“虛擬周界”技術,通過MIS系統,可以對施工現場設備設施及材料實現精細化的資產管控。

.配置便攜式環境監測儀,利用照明物聯網,既可以在本地實現施工現場照度、溫度、濕度、空氣質量等環境參數的超標報警,還可以借助上位采集計算機實現對上述參數的在線監控和記錄。

.配置通用電能計量模塊和WF-IoT無線通信模塊,利用照明物聯網,既可以在本地實現對施工現場能耗情況的在線監控,又可以借助上位采集計算機實現對電能計量數據的在線監控和記錄。

.配置WF-IoT無線通信模塊,利用照明物聯網,可以在本地實現視頻監控系統和消防系統的聯動。


4 方案特點

WF-IoT技術具有物聯網智慧照明(Air Lamp)、廣域無線傳感網(WSN)、識別定位網(RTLS)、數據采集和實時控制的單芯片融合特點。為此,本方案應用WF-IoT技術,以“極簡潔的布線、一體化的融合和無中心的控制”,解決了傳統施工現場智能化管理系統存在的問題,是未來引領智能化管控手段的趨勢和方向。

1)極簡潔的布線。本方案以無處不在的照明燈具為載體,只需對照明系統進行升級改造,配置無線、不受線纜羈絆的智能感知及控制設備,簡化供電線路,不布置控制線纜,利用一網多用、一物多能”特性即可實現施工現場的人員、設備、材料及環境等諸多要素的智能化管理和控制,使有限的施工現場空間,不出現復雜的線路,便于現場秩序的管理和規范。

2)一體化的融合。本方案將超低功耗射頻片上系統芯片技術、無線傳感網通信技術、射頻識別及數據采集技術、LED 照明無級調光驅動技術、物聯網照明控制協議等在一個節點上實現了一體化集成,每個節點既可以是一個照明控制的節點、識別定位的節點、無線傳感的節點,也是一個數據采集的節點,設備共用、軟件集成、功能擴展極為方便。

3)無中心的控制。本方案采用全無線感知方案,節點之間為無中心的自組網,即使壞掉一、兩個節點,整個網絡也不受影響;各節點均具有不依賴中心或上位計算機系統的分布式智能,施工現場出現的突發報警,都可以實現本地計算,根據邏輯直接聯動視頻監控系統、消防系統或現場的其他報警設備(如燈具閃爍報警、語音喇叭報警等)第一時間響應,以便管理者及時處置。


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