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以物联网概念探索建设工地可视化质量监管新模式
2014/11/26 9:34:00      来源:《中国安防》    作者:张沛

  建筑行业在改善居住条件、完善基础设施、推动经济增长方面发挥着特殊作用。与此同时,建筑业也是一个安全事故多发的高危行业。

  建筑行业在改善居住条件、完善基础设施、推动经济增长方面发挥着特殊作用。与此同时,建筑业也是一个安全事故多发的高危行业。近年来,在国家、各级地方政府部门和行业主体的共同努力下,建筑施工安全生产事故逐年下降,质量水平大幅提升,但随着我国城市化进程的持续推进和建设工程规模的不断扩大,建筑工地安全生产形势依然非常严峻。如何加强施工现场安全管理、降低事故发生频率、杜绝各种违规操作和不文明施工、提高建筑工程质量,成了摆在各级政府管理部门面前的新挑战与新课题。针对目前工地安全监管和防范手段相对落后、施工企业信息化水平相对较低、信息化尚未深度融入安全生产核心业务的现状,业界正在积极利用信息化手段对建筑施工安全生产进行技术监管,并以此厘清企业安全生产责任,提高政府安全监管水平。本文结合海康推出的建筑工程安全管理系统谈谈目前建筑工地安防应用的一些情况。

  建筑工程安全管理需求升级
  近年来,建筑业的规模在不断扩大,安全生产的重要性越发突出,各地政府通过出台法规文件推动企业完善工地安防系统建设,有条件的一些省市在早期安防应用的基础上逐步推动工地安防系统建设向建筑工程安全质量物联网管理系统建设的全新演进,以全方位提高建筑工地安全监管水平。如浙江杭州(杭建工发【2012】426号文件)《关于进一步加强建设工程安全质量物联网管理应用平台建设的通知》,要求杭州各工地项目进一步推进该平台的应用。目前这一系统在杭州的各大建设工地都已经开始实施应用,而且这一项目已成为浙江省智慧城市的试点示范项目之一。

  针对工地安防系统建设的全新需求,海康威视提出了建筑工程安全质量物联网系统建设的全新理念。该系统是建立在信息技术基础上,以系统化的管理思想对现行建筑工程安全质量监管的综合管理系统。究竟什么是物联网?物联网是指将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。建设工程安全质量物联网管理系统建设采用先进的物联网技术,深度整合了工地可视化远程管理、塔式起重机安全监控管理、工程车辆定位、施工升降机安全监控等多个安防及物联网应用系统,对工地监测信息进行实时采集和监督管理,将信息分享给建设各方责任主体,并对信息进行智能处理和系统协同,实现工地现场安全事故的预警防控、应急联动、监督管理,构建全方位的安全监控和防范体系,有效弥补传统技术监管的缺陷,实现对人、机、料、法、环的全方位实时监控,变被动“监督”为主动“监控”,并且为安全生产和安全管理引入了新的应用理念,以此真正地体现“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针。

  新管理系统的应用情况
  1.工地可视化系统设计的全新思路
  建筑工程安全质量物联网系统全新升级了工地可视化远程管理系统的设计和应用思路。新的工地可视化远程管理系统为满足施工企业对施工现场的安全和管理需求,采用先进的计算机网络通信技术、视频数字压缩处理技术和视频监控技术,加强对建筑工地施工现场的安全防护管理,实时监测施工现场安全生产措施的落实情况,对施工操作工作面上的各安全要素等实施有效监控,消除施工安全隐患,实现建设工程监管模式的创新。新的工地可视化远程管理系统架构由三部分组成:工地前端系统、传输网络、监控中心。

  (1)工地前端系统
  工地前端系统主要负责现场图像采集、录像存储、报警接收和发送、传感器数据采集和网络传输。前端监控设备主要包括分布安装在各个区域的高清红外模拟摄像机、高清网络摄像机和网络硬盘录像机,用于对建筑工地的全天候图像监控、数据采集和安全防范,满足对现场监控可视化、报警方式多样化和历史数据可查化的要求。
  (2)传输网络
  工地和监控中心之间可采用专线和互联网两种方式进行网络传输。工地现场的信息传输可以采用无线AP传输和有线传输两种方式。
  (3)监控中心
  监控中心是本系统的核心所在,是执行日常监控、系统管理、应急指挥的场所。内部部署的视频监控综合管理平台包括数据库服务模块、管理服务模块、接入服务模块、报警服务模块、流媒体服务模块、存储管理服务模块、Web服务模块等。它们共同形成数据运算处理中心,完成各种数据信息的交互,集管理、交换、处理、存储和转发于一体。该平台支持随时抽查全部视频监控资源,接收报警信息,查阅各类统计数据,实现管理的高度集中化,做到管控一体集中处理;平台支持分布式部署,当系统容量较大时,能够有效降低局部服务器性能和网络带宽压力,提升系统的稳定性。

  全网络、高清技术的深入应用
  新的工地可视化远程管理系统最为显著的特点是全网络、高清视频监控技术的深入应用。该视频监控系统在前端采集、编解码、传输、控制、显示等各个环节,全部采用全网络、高清视频监控系统构架设计。
  首先,作为工地监控系统的原始信号源,前端摄像机主要负责各个监控现场视频信号的采集,并将其传输给视频处理设备。因此,工地视频监控系统对前端摄像机配置的基本功能要求是:图像清晰真实、防水、防尘、安装便捷。对于每个工地视频监控系统前端点位的设计思路,系统要求的基本配置至少是“一球三枪”,如下表:

  序号覆盖范围选用设备类型实现目的
  1工地出入口高清枪式摄像机监控进出人员,看工程车出场是否超载,车况是否洁净,有没有跑冒滴漏现象;能看清进出物品细节
  2建筑材料堆放处高清枪式摄像机主要是看材料堆放是否整齐规范,有没有超过高度限制带来安全隐患,还可以兼顾防盗
  3切割机工作区高清枪式摄像机监控工作人员,能看清是否规范作业
  4塔吊上方(可旋转)高清网络球机监控塔吊作业层情况,监控整个工地情况。

  其次,工地视频监控系统一般要求总控中心建设LCD液晶拼接大屏幕电视墙,以实现对前端视频信号的实时查看监管和对突发事件的应急响应处理。它可支持多种视频设备的同时接入,如DVD、高清摄像机、监控工作站、高清播放器等。
  同时,基于全高清采集、传输、控制、显示系统的设计思路,该系统采用视频综合平台作为解码设备。海康威视视频综合平台解码模块的功能不同与以往的解码器,它的解码板达到了1080P解码,并且路数上得到了显著的提高。另外,该视频综合平台结合了拼接漫游功能,集成程度大幅提高,人机交互功能更加便捷。
  为了适应各层级用户对于工地监控系统的应用需求,系统可以构建覆盖省市、县区、工程现场三级联动的建筑工地安全综合管理体系,并且应用权限设置,实现省级建设厅、市级建设局、建设工程安全监督站、区县级建设局、安全监督分站、企业、监理部门等各个部门对系统的分级管理和对资源的多级共享。
  上述全网络、高清视频监控系统与传统的标清视频监控系统相比具有非常明显的技术和应用优势:一是图像清晰度更高,在一些重要监控点采用高清摄像机可以获取高清晰度的监控画面,能更清楚地呈现现场施工情况。二是高清监控技术的采用使场景覆盖范围更广,减少单位面积监控点的数量,可以提高监控效能,减少设备投资。三是使细节更清晰,大大提高智能视频分析的精度,有利于图像识别和智能视频分析的应用。
  2.塔式起重机安全监控管理系统治疗塔吊安全顽疾
  塔式起重机安全监控管理系统监控针对的是那些工地上的塔吊。塔吊是施工现场最大型的机械设备,在工地上起着至关重要的作用,也最容易发生安全事故。据调查,由于监管手段的单一和监管人力物力的不足,塔式起重机使用环节存在的超载和违章作业等现象,是导致塔式起重机事故的直接原因,因此加强对建筑起重机械设备的管理刻不容缓。

  塔式起重机安全监控管理系统,基于传感器技术、嵌入式技术、数据采集技术、数据融合处理、无线传感网络与远程数据通信技术,可以完整地实现建筑塔机单机运行和群塔干涉作业防碰撞的实时监控与声光预警报警功能,并在报警的同时自动中止塔机危险动作。现在工地塔吊会装上一个“黑匣子”,塔吊的吊臂等部位则装上多个实时的数据采集器。工地有几台塔吊?回转半径是多少?额定载重是多少?实时载重是多少?作业区的风速是多少?是否会引起碰撞?是否违规操作?这些数据都能通过黑匣子远程高速传输到系统平台上。该系统在对塔机实现现场安全监控、运行记录和声光报警的同时,可以通过远程无线数据传输将塔机运行安全数据和预警报警信息实时发送到GIS可视化监控平台,并能在报警时自动触发手机短信向相关人员报警,从而实现实时动态的远程监控、远程报警和远程告知,使得塔机安全监控成为开放的实时动态监控。
  3.工程车辆定位系统杜绝超载、超速引起的工程车事故

  在建筑工地市场,为了提高经济利益,很多企业的混凝土搅拌车、渣土工程车都会出现故意超载、超速的现象,这甚至已经在行业内形成了低价竞争的恶性循环。而相关部门要想监控和督查工地对超载、超速行为进行整改则异常困难,成本也非常高,往往要等到出了事故以后才能反应过来,非常被动。目前工程车辆定位系统的推出可以有效地解决这些问题。工程车辆定位系统以北斗卫星定位系统为基础,是集通讯控制、计算机网络、智能化管理为一体的车辆定位和可视化系统。该系统可以对混凝土搅拌车、渣土车的建筑工地生产用车实施有效监管,并严防施工车辆乱排乱放、限制行车速度、保证行车安全,使得施工车辆的运输和生产更加规范、安全、有序。
  4.施工升降机安全监控系统保障施工电梯安全
  施工升降机也叫外用施工电梯或简称升降机,它是高层建筑施工中的重要设备,也是施工现场容易发生事故的危险源,更因为它能引发多人伤害的重大事故,在安全检查工作中应列为重点检查的内容。近年来工地对施工升降机的安全防护工作一直在升级,结合市场的新要求,施工升降机安全监控系统被推出并不断得到应用。该系统是在施工升降机运行过程中,监测升降机运行参数、载重、人员情况,在发生违规操作等不安全因素时发出报警,并实施报警上传和响应中心平台自动控制的安全监管系统。该系统可以将分布于施工升降机的开关量监测、实时报警、身份识别、集成层呼叫、RFID人数清点超员限制、GPRS网络传输等模块监测信息汇总后,通过移动网络(3G/GPRS)上传到监控中心平台。
  建筑工程安防管理系统的建设与运维模式
  目前,工地安防管理系统主要的建设主体有建筑公司、项目业主、政府监管部门。建筑公司既是工地安防系统的应用部门,也是项目业主和政府监管部门的监督对象。项目业主是工地安防系统的直接用户,通过该系统,项目业主可以实时查看建筑现场的施工进度,监控施工质量,监督施工效率。政府监管部门作为强制性安全生产监管部门,可以利用工地安防管理系统常态监督建筑产品生产安全,确保施工合法,生产有序,并最终保障人民生命财产安全,防范社会矛盾发生。
  就工地安防管理系统建设的资金投入而言,目前建筑公司、项目业主都可以是直接的投资方,但从当前工地安监项目的建设经验来看,项目业主对工地安监的使用需求更为急迫,也都愿意对工地安监系统建设进行投资。因为项目业主最想要通过工地安监系统,尤其是可视化管理系统监管其项目建设的工程质量和施工效率。同时,政府监管部门通过法规层面的政策强制和依法监管是工地安监系统建设的重要条件。另外,政府监管部门在工地安监系统建设的技术标准、应用方案、业务整合等方面具有号召力和引导力,可以有效推进工地安监系统建设有序进行。
  至于工地安防及安监系统建设的运维,第三方租赁的模式是当前比较适合工地安监系统建设和应用的模式之一。工地的建设是实时的,具有较为固定的生产周期,一般为1-3年左右。这个建设周期远远小于安监设备的本身生命周期,所以安监设备的重复使用是必然的。同时,各个工地现场状况会随施工进展不断变化,安监系统采集前端需要根据现场状况不断调整位置,并持续进行系统调试与维护。这些都必然需要一个可以提供安监设备租赁和运营服务的第三方主体负责,因此也就催生了工地安监设备租赁与日常运维服务业务。当然,建筑公司、项目业主通过直接投资建设工地安监系统仍然是最直接、最高效的建设方式。

编辑:侯雨婷
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