張世斌，張小俊，賈立東，夏秀占，史 威

（國家管網(wǎng)集團 北方管道有限責(zé)任公司，河北 廊坊 065000）

0 引言

據(jù)不完全統(tǒng)計，80%工程事故都與承包商管理有關(guān)，亡人事故中90%由承包商事故引起。國際安全評級考核中，承包商管理是當前管理的短板，如何加強施工和承包商監(jiān)管是當前面臨的一道難題。輸油氣站場均屬于含油氣高危場所，對各類應(yīng)用設(shè)備的防護防爆性能有著嚴格的要求，市場主流的智能監(jiān)管設(shè)備無法滿足防爆的相關(guān)要求，其他行業(yè)的智能監(jiān)管措施在油氣場所無法移植實現(xiàn)。同時，傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備因固定式安裝、一次性、轉(zhuǎn)移困難等缺點，不適用于大修、新建項目不定周期、不定地點、重復(fù)布置的特點，易造成重復(fù)投資、施工布置繁瑣的問題。

智慧工地建設(shè)著力解決施工現(xiàn)場管理，尤其是承包商管理的突出問題，將計算機技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相結(jié)合，圍繞現(xiàn)場人員、設(shè)備、環(huán)境等管理，通過人工智能、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及視頻監(jiān)控等手段，實現(xiàn)對現(xiàn)場施工人員、設(shè)備、環(huán)境情況的實時定位、監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)違章、管理不到位等異常行為，變被動式管理為主動式智能化管理，解決施工過程中出現(xiàn)的“人的不安全行為、設(shè)備的不安全狀態(tài)、環(huán)境的不安全因素、管理人員的監(jiān)管不到位”等難題，有效提高施工現(xiàn)場的管理水平和管理效率。

1 現(xiàn)狀分析

分析近些年工程事故原因，國家管網(wǎng)集團各類審核檢查，發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場承包商管理問題集中體現(xiàn)在如下一些方面：

1）安全培訓(xùn)、風(fēng)險分析與現(xiàn)場作業(yè)人員不一致。

2）現(xiàn)場人員混亂，關(guān)鍵人員監(jiān)管不到位或無監(jiān)管。

3）違章作為、安全保護措施不到位。

4）作業(yè)票（特種作業(yè)）不能滿足現(xiàn)場簽發(fā)的要求。

5）現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境檢測不及時。

6）工序混亂、較差作業(yè)管理不規(guī)范。

7）工地現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)控設(shè)備不標準、不完備，且有些功能缺失，關(guān)鍵設(shè)備無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳。

8）智能化信息水平差，主要靠現(xiàn)場人員管理，易出錯，不易留存歸檔。

9）主流智能識別設(shè)備防爆性能無法滿足油氣場所使用要求。

2 平臺建設(shè)的目標

國家油氣管網(wǎng)智慧工地平臺，著力建設(shè)解決油氣行業(yè)新建、大修工程全項目周期管理，主要包括5 大功能模塊：項目風(fēng)險評估、承包商選定、承包商開工前準備、承包商作業(yè)過程中的HSE 管理、項目三方（建設(shè)方、監(jiān)理方、承包商）安全績效評估，涵蓋了工程項目建設(shè)的始末，有效提高施工現(xiàn)場的管理水平和管理效率。管理人員通過智慧工地平臺可隨時隨地掌握項目的進展情況，監(jiān)控現(xiàn)場的施工動態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題并督促施工單位、項目負責(zé)人及時整改隱患，杜絕各種違規(guī)操作和不文明施工現(xiàn)象，促進安全生產(chǎn)和工程質(zhì)量管理。

智慧工地平臺技術(shù)實現(xiàn)方面，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能AI、VR、無線傳輸?shù)燃夹g(shù)，實現(xiàn)施工人員行為實時分析，人員位置坐標實時上報，施工現(xiàn)場環(huán)境實時監(jiān)測，施工區(qū)域全WIFI 覆蓋，全油罐區(qū)智能VR 漫游，漫游過程中可實時查看設(shè)備運行狀態(tài)，監(jiān)測異常數(shù)據(jù)實時上報推送到相關(guān)責(zé)任人，解決了施工過程中出現(xiàn)的“人的不安全行為、設(shè)備的不安全狀態(tài)、環(huán)境不安全因素、管理人員監(jiān)管不到位”等難題。

人員管理方面，凡參與到項目中的全部人員需要進行在線人員資質(zhì)申報，由建設(shè)單位或監(jiān)理單位進行資質(zhì)審核，審核通過后需參加相關(guān)不同工種的專業(yè)考試，考試合格后人員信息下發(fā)到人臉識別系統(tǒng)中才可進入工地，系統(tǒng)自動生成人員工牌，進出工地需要進行人臉識別考勤，結(jié)合智能AI 識別技術(shù)、人臉識別技術(shù)、平臺自身能力，實現(xiàn)施工現(xiàn)場人員的培訓(xùn)、在線申報、人數(shù)統(tǒng)計，非法入侵、人員資質(zhì)識別、徘徊、無資質(zhì)作業(yè)等人的不安全行為的監(jiān)測監(jiān)控。

物聯(lián)設(shè)備管理方面，智慧工地系統(tǒng)底層搭建物聯(lián)網(wǎng)平臺，包括設(shè)備快速接入、數(shù)據(jù)解析、設(shè)備授權(quán)、數(shù)據(jù)加密傳輸、設(shè)備管理、報文數(shù)據(jù)存儲等功能模塊，可實時監(jiān)測接入到平臺中的物聯(lián)設(shè)備運行狀態(tài)，設(shè)備狀態(tài)可推送到平臺端和移動端實時查看，設(shè)備報文分析預(yù)警，提前消除各類安全隱患。

施工現(xiàn)場環(huán)境管理方面，針對油氣行業(yè)施工過程中存在易燃易爆特殊場所，研發(fā)了可燃氣體監(jiān)測設(shè)備，支持定時上報，濃度和濃度超標現(xiàn)場聯(lián)動報警兩種模式可同時使用，可檢測可燃氣體濃度、粉塵、含氧量等。另外，針對現(xiàn)場施工方面，揚塵監(jiān)測設(shè)備可監(jiān)測噪音、溫度、濕度、PM2.5、PM10 等，完成對惡劣氣象環(huán)境下的違規(guī)作業(yè)智能預(yù)警。施工現(xiàn)場布置視頻監(jiān)控全覆蓋，全方位、24h 實時監(jiān)視現(xiàn)場動態(tài)。利用行為分析算法，實時監(jiān)測施工人員是否佩戴安全帽、多人聚集、暈倒、未佩戴勞保著裝等違章行為，分析結(jié)果推送至手機端與PC 端，實時監(jiān)管現(xiàn)場施工安全行為。

項目管理方面，提前細分大修作業(yè)工序，在平臺中固化進度計算方法，根據(jù)實際確認的工序，自動統(tǒng)計施工進度，施工進度通過人工確認和現(xiàn)場監(jiān)控相結(jié)合的方式進行復(fù)核。作業(yè)過程中實現(xiàn)關(guān)鍵工序、防控措施、關(guān)注事項、巡檢內(nèi)容數(shù)字化和標準化，移動APP 與施工進度相結(jié)合，實時推送巡視內(nèi)容及關(guān)注重點作業(yè)環(huán)節(jié)，解決各方監(jiān)管人員巡視檢查不到位的問題，實現(xiàn)預(yù)警及時提醒、管控措施標準化、事后可追溯。

特種作業(yè)管理方面，施工現(xiàn)場特種作業(yè)實施前，需要提前申請?zhí)胤N作業(yè)許可證，填報相關(guān)特種作業(yè)信息，選擇特種作業(yè)相關(guān)人員，系統(tǒng)自動生成作業(yè)許可證，通過現(xiàn)場擺放人臉識別閘機設(shè)備進行人員考勤，自動關(guān)聯(lián)統(tǒng)計相關(guān)人員到場情況，統(tǒng)計特種作業(yè)到場監(jiān)護率。

3 智慧工地平臺建設(shè)

3.1 智慧工地平臺設(shè)計思想

平臺設(shè)計采用模塊化設(shè)計：一套硬件、一個平臺、多個模塊，功能模塊可根據(jù)需要進行自由選擇和組合，操作簡單、支持深入優(yōu)化。系統(tǒng)建設(shè)本著開放性/可拓展性強、使用便捷、維護方便、適應(yīng)性強、安全可靠、可重復(fù)使用的原則進行智慧工地系統(tǒng)的開發(fā)。系統(tǒng)的規(guī)劃站在作業(yè)現(xiàn)場全面管控的角度，考慮工程的實施組織和管理，制定可行的整體計劃。系統(tǒng)架構(gòu)采用靈活的系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)、平臺化的設(shè)計思想、多層的體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)適應(yīng)業(yè)務(wù)管理三級體制的特點，采用積木式應(yīng)用累加，全面滿足目前和將來可能有的各類業(yè)務(wù)，適應(yīng)“分布處理、集中管理”的管理要求。智慧工地平臺采用前后端分離架構(gòu)，前端web 采用vue 主流前端框架，移動端采用Uni-app，后端基于Java 語言開發(fā)，整體采用模塊化設(shè)計。

3.2 平臺技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

智慧工地平臺軟件技術(shù)架構(gòu)以組件化方式實現(xiàn)產(chǎn)品構(gòu)成，平臺應(yīng)用技術(shù)集成了消息中間件（kafka、zookeeper）、分布式緩存(Ehchche)、應(yīng)用容器(Docker)、事件分發(fā)、視頻壓縮傳輸、AI 智能識別、流媒體接入（采用GB28181 接入）、設(shè)備接入、數(shù)據(jù)加解密、存儲接入、云推送、大數(shù)據(jù)分析模塊等各類服務(wù)，由各個組件承載相關(guān)服務(wù)能力，提供平臺及支撐組件的各種功能需求。

平臺建設(shè)充分考慮智慧工地項目規(guī)模應(yīng)用場景和平臺擴展性，平臺總體設(shè)計時實現(xiàn)各服務(wù)水平的擴展能力，如智慧工地物聯(lián)設(shè)備管理模塊，支持多設(shè)備接入（人臉識別設(shè)備、揚塵監(jiān)測設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備、可燃氣體監(jiān)測設(shè)備等）、數(shù)據(jù)解析、設(shè)備報文分析預(yù)警、設(shè)備數(shù)據(jù)存儲等，不同的組件服務(wù)可部署到不同的服務(wù)器中，針對大并發(fā)業(yè)務(wù)支持多節(jié)點部署，保障系統(tǒng)穩(wěn)定性。

智慧工地平臺其余業(yè)務(wù)功能模塊均采用分布式設(shè)計架構(gòu)，平臺可根據(jù)物理服務(wù)器資源及服務(wù)容量情況，將平臺內(nèi)組件獨立部署到不同服務(wù)器，根據(jù)業(yè)務(wù)組件承載業(yè)務(wù)量不同，實現(xiàn)資源動態(tài)調(diào)配，總體實現(xiàn)平臺較高的擴展性及穩(wěn)定性。

針對平臺使用流暢性方面也做了大量的設(shè)計工作，采用各種先進技術(shù)支持應(yīng)對大規(guī)模并發(fā)下平臺流暢性，采用分布式緩存、事件分發(fā)機制、消息中間件等技術(shù)來提升響應(yīng)速度，減少各環(huán)節(jié)交互的性能損失，提高系統(tǒng)運行流暢度，平臺UI 頁面設(shè)計更為人性化，采用B/S 架構(gòu)網(wǎng)頁端實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理配置等，移動APP 輔助業(yè)務(wù)應(yīng)用，使平臺管理和用戶操作便捷性等方面更方便高效。

智慧工地平臺綜合展示模塊，提供各類分析統(tǒng)計功能，可根據(jù)項目建設(shè)年份統(tǒng)計查詢分析，為管理者決策提供數(shù)據(jù)輔助。其中，包括平臺整體項目建設(shè)情況分析，項目建設(shè)進度、不同階段項目的數(shù)量統(tǒng)計、項目建設(shè)三方（建設(shè)方、監(jiān)理方、施工方）實時得分；HSE 管理模塊，可統(tǒng)計管理部門和安全部門在項目建設(shè)過程中的管理情況；特種作業(yè)管理模塊，可統(tǒng)計項目建設(shè)過程中各類特種作業(yè)數(shù)量和對應(yīng)占比；項目監(jiān)護率模塊，可展示各項目特種作業(yè)實施過程中相關(guān)負責(zé)人看護情況；預(yù)警消息模塊，可統(tǒng)計AI識別報價數(shù)量、可燃氣體報警數(shù)量和設(shè)備故障報警數(shù)量等；人員管理模塊，可展示項目建設(shè)三方人員投入情況和整體占比；施工現(xiàn)場人員管理模塊，可查看項目現(xiàn)場人員分布情況；設(shè)備應(yīng)用管理模塊，可查看各類設(shè)備接入數(shù)量、在線數(shù)量、使用天數(shù)情況。

4 智慧工地前端設(shè)備配置

4.1 防爆出入口集裝箱設(shè)備

一體式防爆出入口集裝箱采用不銹鋼材質(zhì)打造，具有經(jīng)久耐用、防撞擊等特點；雙通行通道，可雙向進出并且具有斷電掉桿功能，方便設(shè)備故障或緊急情況時應(yīng)急通行；配備智能人臉識別一體機，可進行動態(tài)人臉識別分析，識別到已錄入的人員后，發(fā)出語音播報（可自定義播報內(nèi)容），閘機打開，人員可以通過，識別到未錄入人員后，設(shè)備發(fā)出“注意陌生人”（可自定義）的警報。同時，人臉識別設(shè)備會將識別到的（已錄入）人員信息上傳到平臺，并在防爆顯示器上顯示，人員信息包括姓名、性別、工種、照片等，也可顯示抓拍到的未錄入信息人員的照片，記錄施工人員進場出場時間。

出入口在進出兩個方向裝有手拉式卷簾門，便于運輸和儲存?？傮w硬件設(shè)計合理，達到防爆要求，設(shè)備前期預(yù)留相應(yīng)的外接設(shè)備接口，可擴展不同的傳感器，可根據(jù)現(xiàn)場場景使用要求進行調(diào)整。

4.2 壁掛式安裝43寸防爆顯示器

可分區(qū)顯示不同信息，包括人員信息、陌生人抓拍，氣象信息、可燃氣體及有害氣體濃度信息、施工人員進出場時間表等信息。雙通行通道以外，還配置有應(yīng)急通行門，可通過大件工具和設(shè)備，也可作為消防通道。

4.3 防爆揚塵監(jiān)測設(shè)備

揚塵監(jiān)測設(shè)備可監(jiān)測溫度、濕度、噪音、PM2.5、PM10、風(fēng)力、風(fēng)向風(fēng)速等，支持4G 數(shù)據(jù)通訊，并可將數(shù)據(jù)遠傳到智慧工地平臺端。

4.4 防爆智能監(jiān)控設(shè)備

采用華為高清智能攝像機機芯，支持H265 視頻編碼技術(shù)、SEC 前向糾錯技術(shù)、60 幀高幀率編碼處理技術(shù)；智能識別監(jiān)測功能：如周界入侵監(jiān)測、越線監(jiān)測、人臉監(jiān)測抓拍、人臉對比識別等功能，多項業(yè)界領(lǐng)先技術(shù)，防爆等級Ex d ⅡC T6 Gb。

4.5 可燃氣體監(jiān)測設(shè)備

可燃氣體監(jiān)測設(shè)備有兩種產(chǎn)品形態(tài)：一種為手持式設(shè)備，可監(jiān)測4 種可燃氣體和SOS 求救；一種為佩戴式設(shè)備，可監(jiān)測一種可燃氣體和SOS 求救，設(shè)備支持可燃氣體超標語音播報超標濃度和設(shè)備信息，并可實現(xiàn)設(shè)備聯(lián)動報警，氣體濃度數(shù)據(jù)、SOS 數(shù)據(jù)、濃度報警數(shù)據(jù)均可遠程到平臺端。

4.6 智能安全帽設(shè)備

智能安全帽具有人員定位、脫帽感知、SOS 求救、拍照、本地錄像和音視頻通訊功能的一體化智能穿戴安全帽產(chǎn)品，基于智慧工地后端物聯(lián)網(wǎng)平臺，實時監(jiān)測人員位置，遠程指揮提供了工作效率，也解決安全生產(chǎn)現(xiàn)場作業(yè)過程中的各種問題，實現(xiàn)“集感知、分析、服務(wù)、指揮、監(jiān)管于一體”，打造“物聯(lián)網(wǎng)+”的智能化、精細化、過程結(jié)果并重的安全生產(chǎn)管理新模式。

4.7 防爆可折疊支架

主體為鋁合金材質(zhì)，采用5mm 厚度鋁合金鋁管，具有重量輕強度大的特點，防護等級不低于IP66；重量不超過12Kg，單人可搬運，涉及到折疊的組件，采用手擰螺絲固定，實現(xiàn)單人無工具徒手安裝部署。支架共安裝3 個防爆插座，采用嵌入式安裝，更加美觀實用，與上端攝像機和下端電路之間連接，均采用無火花式防爆插頭，整體滿足防爆要求。

5 結(jié)束語

綜上所述，智慧工地平臺功能全覆蓋承包商HSE 管理流程，通過人臉識別、智能行為分析等技術(shù)，實現(xiàn)從項目前安全風(fēng)險分析、承包商選商，到項目中HSE 管理，項目結(jié)束后的績效考核和HSE 管理分析全覆蓋，尤其是完美解決作業(yè)許可管理中存在的人員不到場監(jiān)護、不現(xiàn)場簽字、施工人員與申請人員不符的問題。該技術(shù)的應(yīng)用，創(chuàng)新了油氣站場承包商HSE 管理新舉措，首次實現(xiàn)智能管控技術(shù)，攻克了智能分析設(shè)備不能滿足防爆、方便布置、重復(fù)應(yīng)用的難題，發(fā)明了作業(yè)許可管理智能監(jiān)管方法，解決了作業(yè)許可監(jiān)管無有效措施難題。